CN220248380U - 一种应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，包括冷却塔、回流管道、第一水泵和第二水泵，还包括水泵调速控制装置，所述水泵调速控制装置包括温度传感器、PLC控制器和变频器，所述温度传感器设于回流管道的末端并与所述PLC控制器的信号输入端电连接，以检测回流管道内循环水的温度并发送给所述PLC控制器，所述PLC控制器的信号输出端与所述变频器的信号输入端电连接，所述变频器的信号输出端分别与所述第一水泵和所述第二水泵的电机电连接。本方案能够根据回流管道循环水的温度对两台水泵电机的运行状态进行调整，以在满足冷却需求的前提下降低能耗。

Description

一种应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统

技术领域

本实用新型涉及变频调速技术领域，具体涉及一种应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统。

背景技术

矿粉是一种矿石原材料加工的产物，通过破碎研磨、干燥、筛分等加工工序将矿石加工成粉状结构，矿粉可以根据颗粒大小分为普通矿粉和超细矿粉，其使用的途径不同，开采出来的矿石在生产流水线上连续加工，可以快速大批量的生产矿粉物质。

矿粉生产区域的现场设备在运行过程中需要不断的进行冷却，现有技术中一般是设置冷却塔，然后采用两台水泵通过吸水管道抽取冷却塔内的循环水对现场设备进行冷却，冷却后的水再经回流管道回到冷却塔内，由此实现对现场设备的循环供水冷却效果。在这个过程中，水泵电机大多都是采用工频运行，但根据现场实际生产状况，循环供水的需求量并不需要水泵电机时刻以工频状态运行，同时，根据现场回流管道内循环水温度的变化，现场设备对循环的供水需求量也不同，若两台水泵的电机一直处于工频状态将会造成不必要的浪费。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能够根据回流管道循环水的温度对两台水泵电机的运行状态进行调整，以在满足冷却需求的前提下降低能耗的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，包括冷却塔、回流管道、第一水泵和第二水泵，还包括水泵调速控制装置，所述水泵调速控制装置包括温度传感器、PLC控制器和变频器，所述温度传感器设于回流管道的末端并与所述PLC控制器的信号输入端电连接，以检测回流管道内循环水的温度并发送给所述PLC控制器，所述PLC控制器的信号输出端与所述变频器的信号输入端电连接，所述变频器的信号输出端分别与所述第一水泵和所述第二水泵的电机电连接。

这样，矿粉生产区域的现场设备在运行过程中，第一水泵和第二水泵不断从冷却塔内抽取循环水对现场设备进行冷却，冷却后的水再经回流管道回到冷却塔内，通过再回流管道处设置温度传感器，温度传感器能够对回流管道内的循环水温度进行实时的检测，并将检测到的回流管道内的循环水温度发送给PLC控制器，PLC控制器能够将温度模拟量信号转换为数字电流信号送给发送变频器，变频器再根据接收到的数字电流信号对第一水泵和第二水泵的电机运行状态进行控制，变频器通过频率的调整可以实现对电机转速的控制。因此，本方案能够根据回流管道内循环水的温度信息对两台水泵的电机的运行状态进行控制，以避免两台水泵电机长期处于工频状态下造成的能源浪费，起到了降低能耗的效果。

优选的，还包括水泵调速控制回路，所述水泵调速控制回路包括供电回路和控制回路，所述控制回路包括第一变频控制电路、第一工频控制电路、第二变频控制电路和第二工频控制电路，所述第一变频控制电路包括交流接触器KM1的线圈，所述第一工频控制电路包括交流接触器KM2的线圈，所述第二变频控制电路包括交流接触器KM3的线圈，所述第一工频控制电路包括交流接触器KM4的线圈，所述交流接触器KM1的线圈、交流接触器KM2的线圈、交流接触器KM3的线圈和交流接触器KM4的线圈均与所述PLC控制器电连接，所述供电回路包括第一水泵供电电路和第二水泵供电电路，在所述第一水泵供电电路中，所述第一水泵的电机通过交流接触器KM1的第一常开触点与所述变频器连接，通过交流接触器KM2的第一常开触点与工频电源连接，在所述第二水泵供电电路中，所述第二水泵的电机通过交流接触器KM3的第一常开触点与所述变频器连接，通过交流接触器KM4的第一常开触点与工频电源连接。

这样，当需要第一水泵的电机工作在变频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM1的线圈得电，此时交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连接，第一水泵的电机工作在变频状态，当需要第一水泵的电机工作在工频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM2的线圈得电，此时交流接触器KM2的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与工频电源连接，第一水泵的电机工作在工频状态；当需要第二水泵的电机工作在变频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM3的线圈得电，此时交流接触器KM3的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与变频器连接，第二水泵的电机工作在变频状态，当需要第二水泵的电机工作在工频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM4的线圈得电，此时交流接触器KM4的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与工频电源连接，第二水泵的电机工作在工频状态。

优选的，所述第一工频控制电路和所述第一变频控制电路互锁，以使得所述第一水泵的电机的工频运行状态和变频运行状态互锁，所述第二工频控制电路和所述第二变频控制电路互锁，以使得所述第二水泵的电机的工频运行状态和变频运行状态互锁，所述第一变频控制电路和所述第二变频控制电路互锁，以使得所述第一水泵的电机的变频运行状态和所述第二水泵的电机的变频运行状态互锁。

这样，第一工频控制电路和第一变频控制电路互锁，使得第一水泵的电机不能同时工作在工频和变频状态，第二工频控制电路和第二变频控制电路互锁，使得第二水泵的电机不能同时工作在工频和变频状态，第一变频控制电路和第二变频控制电路互锁，使得第一水泵的电机和所述第二水泵的电机无法同时工作在变频状态，通过以上互锁结构的设计，可以保证第一水泵的电机和第二水泵的电机始终处于安全的工作状态。

优选的，所述第一变频控制电路还包括交流接触器KM2的第一常闭触点和交流接触器KM3的第一常闭触点，所述交流接触器KM2的第一常闭触点、交流接触器KM3的第一常闭触点和交流接触器KM1的线圈串联连接；所述第一工频控制电路还包括交流接触器KM2的第二常开触点和交流接触器KM1的第一常闭触点，所述交流接触器KM2的第二常开触点、交流接触器KM1的第一常闭触点和交流接触器KM2的线圈串联连接；

所述第二变频控制电路还包括交流接触器KM1的第二常闭触点、交流接触器KM2的第三常开触点和交流接触器KM4的第一常闭触点，所述交流接触器KM1的第二常闭触点、交流接触器KM2的第三常开触点和交流接触器KM4的第一常闭触点和交流接触器KM3的线圈串联连接；所述第二工频控制电路还包括交流接触器KM3的第二常闭触点和交流接触器KM4的第二常开触点，所述交流接触器KM3的第二常闭触点、交流接触器KM4的第二常开触点和交流接触器KM4的线圈串联连接。

这样，当交流接触器KM1的线圈得电时，交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连接，第一水泵的电机工作在变频状态，第一变频控制电路导通，同时交流接触器KM1的第一常闭触点和交流接触器KM2的第二常闭触点断开，此时第一工频控制电路和第二变频控制电路均断开，从而实现第一变频控制电路和第一工频控制电路的互锁，第一变频控制电路和第二变频控制电路的互锁。

当交流接触器KM2的线圈得电时，交流接触器KM2的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与工频电源连接，第一水泵的电机工作在工频状态，第一工频控制电路导通，同时交流接触器KM2的第一常闭触点断开，此时第一变频控制电路断开，从而实现第一工频控制电路和第一变频控制电路的互锁。

当交流接触器KM3的线圈得电时，交流接触器KM3的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与变频器连接，第二水泵的电机工作在变频状态，第二变频控制电路导通，同时交流接触器KM3的第一常闭触点和交流接触器KM3的第二常闭触点均断开，此时第一变频控制电路和第二工频控制电路均断开，从而实现第二变频控制电路和第一变频控制电路的互锁，第二变频控制电路和第二工频控制电路的互锁。

当交流接触器KM4的线圈得电时，交流接触器KM4的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与工频电源连接，第二水泵的电机工作在工频状态，第二工频控制电路导通，同时交流接触器KM4的第一常闭触点断开，此时第二变频控制电路断开，从而实现第二工频控制电路和第二变频控制电路的互锁。

优选的，所述控制回路还包括增泵控制电路，所述增泵控制电路包括交流接触器KM5的线圈、交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点，所述交流接触器KM5的线圈、交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点串联连接，且所述交流接触器KM5的线圈与所述PLC控制器电连接，所述交流接触器KM5的第一常开触点与所述第一工频控制电路中交流接触器KM1的第一常闭触点并联连接。

这样，当需要增泵时，PLC控制器需将其中一个水泵电机的状态由变频状态切换至工频状态，并且将另一水泵的电机连接至变频状态。以第一水泵为例，当第一水泵的电机工作在变频状态时，其频率达到上限50HZ，而回流管道循环水的温度依旧高于温度设定值，也即一台水泵的供水量不足，则需要启动两台水泵同时供水。此时在增泵控制电路中交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点均处于闭合状态， PLC控制器通过温度传感器获取的回流管道内温度值高于设定值时，PLC控制器控制交流接触器KM5的线圈得电，此时第一工频控制电路中交流接触器KM5的第一常开触点闭合，交流接触器KM2的线圈得电，第一变频控制电路中交流接触器KM2的第一常闭触点断开，第一工频控制电路中交流接触器KM2的第二常开触点和第一供电电路中交流接触器KM2的第一常开触点闭合，此时交流接触器KM1的线圈失电，第一变频控制电路断开，交流接触器KM1的第一常开触点断开，第一水泵的电机与变频器断开，交流接触器KM2的第一常开触点闭合，使得第一水泵的电机与工频电源连接，此时第一水泵的电机由变频工作状态转换为工频工作状态；当交流接触器KM2的线圈得电时，第二变频控制电路中交流接触器KM2的第三常开触点也将闭合，使得交流接触器KM3的线圈得电，此时交流接触器KM3的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与变频器连接，使得第二水泵的电机处于变频工作状态，此时第一水泵的电机由变频运行状态切换为工频运行状态，第二水泵的电机由关闭状态切换为变频运行状态，由此实现增泵控制过程。

优选的，所述控制回路还包括减泵控制电路，所述减泵控制电路包括交流接触器KM6、交流接触器KM3的第二常开触点和交流接触器KM2的第四常开触点，所述交流接触器KM6、交流接触器KM3的第二常开触点和交流接触器KM2的第四常开触点串联连接，且所述交流接触器KM6与所述PLC控制器电连接，所述交流接触器KM6的第一常开触点与所述第一变频控制电路中交流接触器KM2的第一常闭触点和交流接触器KM3的第一常闭触点并联连接。

当需要减泵时，PLC控制器需将当前水泵关闭，并使上一台水泵电机的工作状态由工频状态切换至变频状态运行。

以第二水泵的电机为变频运行状态，第一水泵的电机为工频运行状态进行说明，当回流管道的温度反馈值低于温度设定值时，说明循环水量充足，需要降低循环水量。此时先将第二水泵的电机工作频率逐渐减小，当频率减小到下限值时需要减泵操作。

在进行减泵操作时，此时第二水泵的电机工作在变频状态，第一水泵的电机工作在工频状态，则此时交流接触器KM2的线圈和交流接触器KM3的线圈均处于得电状态，减泵控制电路中交流接触器KM2的第四常开触点和交流接触器KM3的第二常开触点均处于闭合状态，当PLC控制器通过温度传感器获取的回流管道内温度值低于设定值时，PLC控制器控制交流接触器KM6的线圈得电，此时第一变频控制电路中交流接触器KM6的第一常开触点闭合，使得第一变频控制电路导通，交流接触器KM1的线圈通电，交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连通，同时第一工频控制电路中交流接触器KM1的第一常闭触点断开，第二交流接触器KM2的线圈断电，第二交流接触器KM2的第一常开触点断开，第一水泵的电机与工频电源断开，此时第一水泵的电机由工频状态切换为变频状态；而对于第二水泵的电机，当交流接触器KM1的线圈得电时，第二变频控制电路中交流接触器KM1的第二常闭触点断开，使得第二变频控制电路断开，交流接触器KM3的线圈断电，交流接触器KM3的第一常开触点断开，第二水泵的电机与变频器断开，第二水泵的电机关闭，此时第二水泵的电机由变频运行状态切换为关闭状态，第一水泵的电机由工频运行状态切换为变频运行状态，实现减泵过程。

优选的，所述控制回路还包括手自动转换开关SA和启停按钮组件，所述启停按钮组件包括常开按钮SB1、常闭按钮SB2、常开按钮SB3和常闭按钮SB4，所述常开按钮SB1与所述第一工频控制电路中交流接触器KM2的第二常开触点并联连接，所述常闭按钮SB2串联在所述第一工频控制电路的交流接触器KM2的第二常开触点和交流接触器KM1的第一常闭触点之间，所述常开按钮SB3与所述第二工频控制电路中交流接触器KM4的第二常开触点并联连接，所述常闭按钮SB4串联在所述第二工频控制电路的交流接触器KM4的第二常开触点和交流接触器KM3的第二常闭触点之间。

这样，当系统各部分处于正常状态时，恒压供水系统处于自动工作状态。但当变频器或者是PLC控制器无法正常工作时，必须有手动操作模式。在手动操作模式中，将手自动转换开关SA切换到手动控制回路，此时通过手动操作启停按钮组件可手动开启或者关闭任意一台水泵的电机，其中，当按下常开按钮SB1时，第一工频控制电路导通，交流接触器KM2的线圈得电，此时，交流接触器KM2的第一常开触点和第二常开触点均处于闭合状态，第一水泵的电机与工频电源连接，第一水泵的电机处于工频运行状态；当按下常闭按钮SB2时，第一工频控制电路断开，交流接触器KM2的线圈断电，交流接触器KM2的第一常开触点断开，第一水泵的电机与工频电源断开，第一水泵的电机停止运行；当按下常开按钮SB3时，第二工频控制电路导通，交流接触器KM4的线圈得电，此时，交流接触器KM4的第一常开触点和第二常开触点均处于闭合状态，第二水泵的电机与工频电源连接，第二水泵的电机处于工频运行状态；当按下常闭按钮SB4时，第二工频控制电路断开，交流接触器KM4的线圈断电，交流接触器KM4的第一常开触点断开，第二水泵的电机与工频电源断开，第二水泵的电机停止运行，由此通过启停按钮组件可在手动控制模式下指定任意水泵的电机处于工频运行状态或停止运行。

优选的，所述供电回路还包括热继电器FR1的线圈和热继电器FR2的线圈，所述热继电器FR1的线圈设于所述第一水泵供电电路中，所述热继电器FR2的线圈设于所述第二水泵供电电路中，且所述热继电器FR1的常闭触点同时与所述第一变频控制电路和所述第一工频控制电路连接，所述热继电器FR2的常闭触点同时与所述第二变频控制电路和所述第二工频控制电路连接。

这样，通过设置热继电器FR1和热继电器FR2，可以分别用于对第一水泵电机和第二水泵电机的运行进行过载保护，当第一水泵电机出现过载运行时，热继电器FR1的常闭触点将断开，此时第一变频控制电路和第一工频控制电路均处于断开状态，第一水泵的电机退出运行；同理，当第二水泵电机出现过载运行时，热继电器FR2的常闭触点将断开，此时第二变频控制电路和第二工频控制电路均处于断开状态，第二水泵的电机退出运行。

优选的，所述供电回路还包括断路器QF1、断路器QF2和断路器QF3，所述断路器QF1连接在工频电源和所述变频器之间，所述断路器QF2设于所述第一水泵供电电路中，所述断路器QF3设于所述第二水泵供电电路中。

优选的，还包括液位变送器，所述液位变送器设于所述冷却塔，用于对所述冷却塔的液位值进行检测，且所述液位变送器还与所述PLC控制器电连接，以将检测到的所述冷却塔的液位值信息发送给所述PLC控制器。

这样，通过设置液位变送器，利用液位变送器对冷却塔内的液位进行实时检测并发送给PLC控制器，当冷却塔内的循环水由于自然蒸发或是消耗减少，液位低于下限值会自动报警。

本实用新型采用PLC控制变频器，通过冷却回流管道末端的温度传感器所测量的温度反馈给PLC，通过PLC程序进行回路控制以及数模转换，将温度模拟量信号转换为0~20mA的电流信号送给变频器，通过变频器内置PID控制模块运算，进而对两台水泵电机进行增减以及转速控制。

与现有技术相比，本方案具有以下优点：

1、采用PLC控制器控制变频器，通过回流管道末端的温度传感器所测量的温度反馈给PLC控制器，通过PLC控制器进行回路控制以及数模转换，将温度模拟量信号转换为0~20mA的电流信号送给变频器，通过变频器内置PID控制模块运算，进而对两台水泵电机进行增减以及转速控制。

2、本方案通过安装在循环水池末端回流管道的温度传感器的信号输出端与PLC控制器的模拟量输入模块进线端连接，两个水泵的电机与变频器连接，PLC控制器与变频器集成在控制柜内，通过变频器的人为调试可以设定理想温度值并通过变频器内置 PID 模块调节水泵电机转速控制其频率大小，当达到其温度值上限并且达到水泵电机频率上限时，根据PLC控制器的控制进行增泵，达到温度值下限并且水泵电机频率达到下限时经PLC控制器的控制进行减泵。

3、本方案通过温度作为反馈信号，用一台变频器控制两台水泵电机，避免了循环水泵在冬季低温天气或是夏季高温天气出现水泵满负荷运行的现象，减少能源的浪费。

4、本方案控制电路可以实现水泵的增减，两台水泵电机有工频与变频两条运行回路，均可通过PLC控制器进行控制。

附图说明

图1为本实用新型应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统的结构连接示意图；

图2为本实用新型应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统的电路控制图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如附图1所示，一种应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，包括冷却塔、回流管道、第一水泵和第二水泵，还包括水泵调速控制装置，水泵调速控制装置包括温度传感器、PLC控制器和变频器，温度传感器设于回流管道的末端并与PLC控制器的信号输入端电连接，以检测回流管道内循环水的温度并发送给PLC控制器，PLC控制器的信号输出端与变频器的信号输入端电连接，变频器的信号输出端分别与第一水泵和第二水泵的电机电连接。

这样，矿粉生产区域的现场设备在运行过程中，第一水泵和第二水泵不断从冷却塔内抽取循环水对现场设备进行冷却，冷却后的水再经回流管道回到冷却塔内，通过再回流管道处设置温度传感器，温度传感器能够对回流管道内的循环水温度进行实时的检测，并将检测到的回流管道内的循环水温度发送给PLC控制器，PLC控制器能够将温度模拟量信号转换为数字电流信号送给发送变频器，变频器再根据接收到的数字电流信号对第一水泵和第二水泵的电机运行状态进行控制，变频器通过频率的调整可以实现对电机转速的控制。因此，本方案能够根据回流管道内循环水的温度信息对两台水泵的电机的运行状态进行控制，以避免两台水泵电机长期处于工频状态下造成的能源浪费，起到了降低能耗的效果。

如附图2所示，在本实施例中，还包括水泵调速控制回路，水泵调速控制回路包括供电回路和控制回路，控制回路包括第一变频控制电路、第一工频控制电路、第二变频控制电路和第二工频控制电路，第一变频控制电路包括交流接触器KM1的线圈，第一工频控制电路包括交流接触器KM2的线圈，第二变频控制电路包括交流接触器KM3的线圈，第一工频控制电路包括交流接触器KM4的线圈，交流接触器KM1的线圈、交流接触器KM2的线圈、交流接触器KM3的线圈和交流接触器KM4的线圈均与PLC控制器电连接，供电回路包括第一水泵供电电路和第二水泵供电电路，在第一水泵供电电路中，第一水泵的电机通过交流接触器KM1的第一常开触点与变频器连接，通过交流接触器KM2的第一常开触点与工频电源连接，在第二水泵供电电路中，第二水泵的电机通过交流接触器KM3的第一常开触点与变频器连接，通过交流接触器KM4的第一常开触点与工频电源连接。

这样，当需要第一水泵的电机工作在变频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM1的线圈得电，此时交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连接，第一水泵的电机工作在变频状态，当需要第一水泵的电机工作在工频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM2的线圈得电，此时交流接触器KM2的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与工频电源连接，第一水泵的电机工作在工频状态；当需要第二水泵的电机工作在变频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM3的线圈得电，此时交流接触器KM3的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与变频器连接，第二水泵的电机工作在变频状态，当需要第二水泵的电机工作在工频状态时，PLC控制器使得交流接触器KM4的线圈得电，此时交流接触器KM4的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与工频电源连接，第二水泵的电机工作在工频状态。

在本实施例中，第一工频控制电路和第一变频控制电路互锁，以使得第一水泵的电机的工频运行状态和变频运行状态互锁，第二工频控制电路和第二变频控制电路互锁，以使得第二水泵的电机的工频运行状态和变频运行状态互锁，第一变频控制电路和第二变频控制电路互锁，以使得第一水泵的电机的变频运行状态和第二水泵的电机的变频运行状态互锁。

这样，第一工频控制电路和第一变频控制电路互锁，使得第一水泵的电机不能同时工作在工频和变频状态，第二工频控制电路和第二变频控制电路互锁，使得第二水泵的电机不能同时工作在工频和变频状态，第一变频控制电路和第二变频控制电路互锁，使得第一水泵的电机和第二水泵的电机无法同时工作在变频状态，通过以上互锁结构的设计，可以保证第一水泵的电机和第二水泵的电机始终处于安全的工作状态。

在本实施例中，第一变频控制电路还包括交流接触器KM2的第一常闭触点和交流接触器KM3的第一常闭触点，交流接触器KM2的第一常闭触点、交流接触器KM3的第一常闭触点和交流接触器KM1的线圈串联连接；第一工频控制电路还包括交流接触器KM2的第二常开触点和交流接触器KM1的第一常闭触点，交流接触器KM2的第二常开触点、交流接触器KM1的第一常闭触点和交流接触器KM2的线圈串联连接；

第二变频控制电路还包括交流接触器KM1的第二常闭触点、交流接触器KM2的第三常开触点和交流接触器KM4的第一常闭触点，交流接触器KM1的第二常闭触点、交流接触器KM2的第三常开触点和交流接触器KM4的第一常闭触点和交流接触器KM3的线圈串联连接；第二工频控制电路还包括交流接触器KM3的第二常闭触点和交流接触器KM4的第二常开触点，交流接触器KM3的第二常闭触点、交流接触器KM4的第二常开触点和交流接触器KM4的线圈串联连接。

这样，当交流接触器KM1的线圈得电时，交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连接，第一水泵的电机工作在变频状态，第一变频控制电路导通，同时交流接触器KM1的第一常闭触点和交流接触器KM2的第二常闭触点断开，此时第一工频控制电路和第二变频控制电路均断开，从而实现第一变频控制电路和第一工频控制电路的互锁，第一变频控制电路和第二变频控制电路的互锁。

当交流接触器KM2的线圈得电时，交流接触器KM2的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与工频电源连接，第一水泵的电机工作在工频状态，第一工频控制电路导通，同时交流接触器KM2的第一常闭触点断开，此时第一变频控制电路断开，从而实现第一工频控制电路和第一变频控制电路的互锁。

当交流接触器KM3的线圈得电时，交流接触器KM3的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与变频器连接，第二水泵的电机工作在变频状态，第二变频控制电路导通，同时交流接触器KM3的第一常闭触点和交流接触器KM3的第二常闭触点均断开，此时第一变频控制电路和第二工频控制电路均断开，从而实现第二变频控制电路和第一变频控制电路的互锁，第二变频控制电路和第二工频控制电路的互锁。

当交流接触器KM4的线圈得电时，交流接触器KM4的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与工频电源连接，第二水泵的电机工作在工频状态，第二工频控制电路导通，同时交流接触器KM4的第一常闭触点断开，此时第二变频控制电路断开，从而实现第二工频控制电路和第二变频控制电路的互锁。

在本实施例中，控制回路还包括增泵控制电路，增泵控制电路包括交流接触器KM5的线圈、交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点，交流接触器KM5的线圈、交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点串联连接，且交流接触器KM5的线圈与PLC控制器电连接，交流接触器KM5的第一常开触点与第一工频控制电路中交流接触器KM1的第一常闭触点并联连接。

这样，当需要增泵时，PLC控制器需将其中一个水泵电机的状态由变频状态切换至工频状态，并且将另一水泵的电机连接至变频状态。以第一水泵为例，当第一水泵的电机工作在变频状态时，其频率达到上限50HZ，而回流管道循环水的温度依旧高于温度设定值，也即一台水泵的供水量不足，则需要启动两台水泵同时供水。此时在增泵控制电路中交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点均处于闭合状态， PLC控制器通过温度传感器获取的回流管道内温度值高于设定值时，PLC控制器控制交流接触器KM5的线圈得电，此时第一工频控制电路中交流接触器KM5的第一常开触点闭合，交流接触器KM2的线圈得电，第一变频控制电路中交流接触器KM2的第一常闭触点断开，第一工频控制电路中交流接触器KM2的第二常开触点和第一供电电路中交流接触器KM2的第一常开触点闭合，此时交流接触器KM1的线圈失电，第一变频控制电路断开，交流接触器KM1的第一常开触点断开，第一水泵的电机与变频器断开，交流接触器KM2的第一常开触点闭合，使得第一水泵的电机与工频电源连接，此时第一水泵的电机由变频工作状态转换为工频工作状态；当交流接触器KM2的线圈得电时，第二变频控制电路中交流接触器KM2的第三常开触点也将闭合，使得交流接触器KM3的线圈得电，此时交流接触器KM3的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与变频器连接，使得第二水泵的电机处于变频工作状态，此时第一水泵的电机由变频运行状态切换为工频运行状态，第二水泵的电机由关闭状态切换为变频运行状态，由此实现增泵控制过程。

在本实施例中，控制回路还包括减泵控制电路，减泵控制电路包括交流接触器KM6、交流接触器KM3的第二常开触点和交流接触器KM2的第四常开触点，交流接触器KM6、交流接触器KM3的第二常开触点和交流接触器KM2的第四常开触点串联连接，且交流接触器KM6与PLC控制器电连接，交流接触器KM6的第一常开触点与第一变频控制电路中交流接触器KM2的第一常闭触点和交流接触器KM3的第一常闭触点并联连接。

当需要减泵时，PLC控制器需将当前水泵关闭，并使上一台水泵电机的工作状态由工频状态切换至变频状态运行。

以第二水泵的电机为变频运行状态，第一水泵的电机为工频运行状态进行说明，当回流管道的温度反馈值低于温度设定值时，说明循环水量充足，需要降低循环水量。此时先将第二水泵的电机工作频率逐渐减小，当频率减小到下限值时需要减泵操作。

在进行减泵操作时，此时第二水泵的电机工作在变频状态，第一水泵的电机工作在工频状态，则此时交流接触器KM2的线圈和交流接触器KM3的线圈均处于得电状态，减泵控制电路中交流接触器KM2的第四常开触点和交流接触器KM3的第二常开触点均处于闭合状态，当PLC控制器通过温度传感器获取的回流管道内温度值低于设定值时，PLC控制器控制交流接触器KM6的线圈得电，此时第一变频控制电路中交流接触器KM6的第一常开触点闭合，使得第一变频控制电路导通，交流接触器KM1的线圈通电，交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连通，同时第一工频控制电路中交流接触器KM1的第一常闭触点断开，第二交流接触器KM2的线圈断电，第二交流接触器KM2的第一常开触点断开，第一水泵的电机与工频电源断开，此时第一水泵的电机由工频状态切换为变频状态；而对于第二水泵的电机，当交流接触器KM1的线圈得电时，第二变频控制电路中交流接触器KM1的第二常闭触点断开，使得第二变频控制电路断开，交流接触器KM3的线圈断电，交流接触器KM3的第一常开触点断开，第二水泵的电机与变频器断开，第二水泵的电机关闭，此时第二水泵的电机由变频运行状态切换为关闭状态，第一水泵的电机由工频运行状态切换为变频运行状态，实现减泵过程。

在本实施例中，控制回路还包括手自动转换开关SA和启停按钮组件，启停按钮组件包括常开按钮SB1、常闭按钮SB2、常开按钮SB3和常闭按钮SB4，常开按钮SB1与第一工频控制电路中交流接触器KM2的第二常开触点并联连接，常闭按钮SB2串联在第一工频控制电路的交流接触器KM2的第二常开触点和交流接触器KM1的第一常闭触点之间，常开按钮SB3与第二工频控制电路中交流接触器KM4的第二常开触点并联连接，常闭按钮SB4串联在第二工频控制电路的交流接触器KM4的第二常开触点和交流接触器KM3的第二常闭触点之间。

这样，当系统各部分处于正常状态时，恒压供水系统处于自动工作状态。但当变频器或者是PLC控制器无法正常工作时，必须有手动操作模式。在手动操作模式中，将手自动转换开关SA切换到手动控制回路，此时通过手动操作启停按钮组件可手动开启或者关闭任意一台水泵的电机，其中，当按下常开按钮SB1时，第一工频控制电路导通，交流接触器KM2的线圈得电，此时，交流接触器KM2的第一常开触点和第二常开触点均处于闭合状态，第一水泵的电机与工频电源连接，第一水泵的电机处于工频运行状态；当按下常闭按钮SB2时，第一工频控制电路断开，交流接触器KM2的线圈断电，交流接触器KM2的第一常开触点断开，第一水泵的电机与工频电源断开，第一水泵的电机停止运行；当按下常开按钮SB3时，第二工频控制电路导通，交流接触器KM4的线圈得电，此时，交流接触器KM4的第一常开触点和第二常开触点均处于闭合状态，第二水泵的电机与工频电源连接，第二水泵的电机处于工频运行状态；当按下常闭按钮SB4时，第二工频控制电路断开，交流接触器KM4的线圈断电，交流接触器KM4的第一常开触点断开，第二水泵的电机与工频电源断开，第二水泵的电机停止运行，由此通过启停按钮组件可在手动控制模式下指定任意水泵的电机处于工频运行状态或停止运行。

在本实施例中，供电回路还包括热继电器FR1的线圈和热继电器FR2的线圈，热继电器FR1的线圈设于第一水泵供电电路中，热继电器FR2的线圈设于第二水泵供电电路中，且热继电器FR1的常闭触点同时与第一变频控制电路和第一工频控制电路连接，热继电器FR2的常闭触点同时与第二变频控制电路和第二工频控制电路连接。

这样，通过设置热继电器FR1和热继电器FR2，可以分别用于对第一水泵电机和第二水泵电机的运行进行过载保护，当第一水泵电机出现过载运行时，热继电器FR1的常闭触点将断开，此时第一变频控制电路和第一工频控制电路均处于断开状态，第一水泵的电机退出运行；同理，当第二水泵电机出现过载运行时，热继电器FR2的常闭触点将断开，此时第二变频控制电路和第二工频控制电路均处于断开状态，第二水泵的电机退出运行。

在本实施例中，供电回路还包括断路器QF1、断路器QF2和断路器QF3，断路器QF1连接在工频电源和变频器之间，断路器QF2设于第一水泵供电电路中，断路器QF3设于第二水泵供电电路中。

在本实施例中，还包括液位变送器，液位变送器设于冷却塔，用于对冷却塔的液位值进行检测，且液位变送器还与PLC控制器电连接，以将检测到的冷却塔的液位值信息发送给PLC控制器。

这样，通过设置液位变送器，利用液位变送器对冷却塔内的液位进行实时检测并发送给PLC控制器，当冷却塔内的循环水由于自然蒸发或是消耗减少，液位低于下限值会自动报警。

本实用新型采用PLC控制变频器，通过冷却回流管道末端的温度传感器所测量的温度反馈给PLC，通过PLC程序进行回路控制以及数模转换，将温度模拟量信号转换为0~20mA的电流信号送给变频器，通过变频器内置PID控制模块运算，进而对两台水泵电机进行增减以及转速控制。

本方案完整的工作过程为：在系统工作初始阶段，PLC控制器控制使得交流接触器KM1的线圈的得电，第一变频控制电路导通，交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连通，第一水泵的电机工作于变频状态，在此过程中，温度传感器不断对回流管道末端的温度值并反馈给PLC控制器，通过PLC控制器进行回路控制以及数模转换，将温度模拟量信号转换为0~20mA的电流信号送给变频器，通过变频器内置PID控制模块运算，当第一水泵的电机工作在变频状态时，其频率达到上限50HZ，而回流管道循环水的温度依旧高于温度设定值，也即一台水泵的供水量不足，则需要启动两台水泵同时供水，此时PLC控制器控制交流接触器KM5的线圈得电，此时第一工频控制电路中交流接触器KM5的第一常开触点闭合，交流接触器KM2的线圈得电，第一变频控制电路中交流接触器KM2的第一常闭触点断开，交流接触器KM1的线圈失电，第一变频控制电路断开，交流接触器KM1的第一常开触点断开，第一水泵的电机与变频器断开，交流接触器KM2的第一常开触点闭合，使得第一水泵的电机与工频电源连接，此时第一水泵的电机由变频工作状态转换为工频工作状态，当交流接触器KM2的线圈得电时，第二变频控制电路中交流接触器KM2的第三常开触点也将闭合，使得交流接触器KM3的线圈得电，此时交流接触器KM3的第一常开触点闭合，第二水泵的电机与变频器连接，使得第二水泵的电机处于变频工作状态，此时第一水泵的电机由变频运行状态切换为工频运行状态，第二水泵的电机由关闭状态切换为变频运行状态，由此实现增泵控制过程。而当回流管道的温度反馈值低于温度设定值时，说明循环水量充足，需要降低循环水量，此时先将第二水泵的电机工作频率逐渐减小，当频率减小到下限值时需要减泵操作，此时，PLC控制器控制交流接触器KM6的线圈得电，此时第一变频控制电路中交流接触器KM6的第一常开触点闭合，使得第一变频控制电路导通，交流接触器KM1的线圈通电，交流接触器KM1的第一常开触点闭合，第一水泵的电机与变频器连通，同时第一工频控制电路中交流接触器KM1的第一常闭触点断开，第二交流接触器KM2的线圈断电，第二交流接触器KM2的第一常开触点断开，第一水泵的电机与工频电源断开，此时第一水泵的电机由工频状态切换为变频状态；而对于第二水泵的电机，当交流接触器KM1的线圈得电时，第二变频控制电路中交流接触器KM1的第二常闭触点断开，使得第二变频控制电路断开，交流接触器KM3的线圈断电，交流接触器KM3的第一常开触点断开，第二水泵的电机与变频器断开，第二水泵的电机关闭，此时第二水泵的电机由变频运行状态切换为关闭状态，第一水泵的电机由工频运行状态切换为变频运行状态，实现减泵过程。而当第一水泵的电机工作在变频状态时，其频率达到上限50HZ，而回流管道循环水的温度依旧高于温度设定值，也即一台水泵的供水量不足，则需要启动两台水泵同时供水，由此又重复进行增泵操作，通过增泵和减泵操作，使得在保证回流管道循环水温度始终低于温度设定值的前提下，降低能量的损耗。

与现有技术相比，本方案采用PLC控制器控制变频器，通过回流管道末端的温度传感器所测量的温度反馈给PLC控制器，通过PLC控制器进行回路控制以及数模转换，将温度模拟量信号转换为0~20mA的电流信号送给变频器，通过变频器内置PID控制模块运算，进而对两台水泵电机进行增减以及转速控制。本方案通过安装在循环水池末端回流管道的温度传感器的信号输出端与PLC控制器的模拟量输入模块进线端连接，两个水泵的电机与变频器连接，PLC控制器与变频器集成在控制柜内，通过变频器的人为调试可以设定理想温度值并通过变频器内置 PID 模块调节水泵电机转速控制其频率大小，当达到其温度值上限并且达到水泵电机频率上限时，根据PLC控制器的控制进行增泵，达到温度值下限并且水泵电机频率达到下限时经PLC控制器的控制进行减泵。本方案通过温度作为反馈信号，用一台变频器控制两台水泵电机，避免了循环水泵在冬季低温天气或是夏季高温天气出现水泵满负荷运行的现象，减少能源的浪费。本方案控制电路可以实现水泵的增减，两台水泵电机有工频与变频两条运行回路，均可通过PLC控制器进行控制。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，包括冷却塔、回流管道、第一水泵和第二水泵，其特征在于，还包括水泵调速控制装置，所述水泵调速控制装置包括温度传感器、PLC控制器和变频器，所述温度传感器设于回流管道的末端并与所述PLC控制器的信号输入端电连接，以检测回流管道内循环水的温度并发送给所述PLC控制器，所述PLC控制器的信号输出端与所述变频器的信号输入端电连接，所述变频器的信号输出端分别与所述第一水泵和所述第二水泵的电机电连接。

2.根据权利要求1所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，还包括水泵调速控制回路，所述水泵调速控制回路包括供电回路和控制回路，所述控制回路包括第一变频控制电路、第一工频控制电路、第二变频控制电路和第二工频控制电路，所述第一变频控制电路包括交流接触器KM1的线圈，所述第一工频控制电路包括交流接触器KM2的线圈，所述第二变频控制电路包括交流接触器KM3的线圈，所述第一工频控制电路包括交流接触器KM4的线圈，所述交流接触器KM1的线圈、交流接触器KM2的线圈、交流接触器KM3的线圈和交流接触器KM4的线圈均与所述PLC控制器电连接，所述供电回路包括第一水泵供电电路和第二水泵供电电路，在所述第一水泵供电电路中，所述第一水泵的电机通过交流接触器KM1的第一常开触点与所述变频器连接，通过交流接触器KM2的第一常开触点与工频电源连接，在所述第二水泵供电电路中，所述第二水泵的电机通过交流接触器KM3的第一常开触点与所述变频器连接，通过交流接触器KM4的第一常开触点与工频电源连接。

3.根据权利要求2所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，所述第一工频控制电路和所述第一变频控制电路互锁，以使得所述第一水泵的电机的工频运行状态和变频运行状态互锁，所述第二工频控制电路和所述第二变频控制电路互锁，以使得所述第二水泵的电机的工频运行状态和变频运行状态互锁，所述第一变频控制电路和所述第二变频控制电路互锁，以使得所述第一水泵的电机的变频运行状态和所述第二水泵的电机的变频运行状态互锁。

4.根据权利要求3所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，所述第一变频控制电路还包括交流接触器KM2的第一常闭触点和交流接触器KM3的第一常闭触点，所述交流接触器KM2的第一常闭触点、交流接触器KM3的第一常闭触点和交流接触器KM1的线圈串联连接；所述第一工频控制电路还包括交流接触器KM2的第二常开触点和交流接触器KM1的第一常闭触点，所述交流接触器KM2的第二常开触点、交流接触器KM1的第一常闭触点和交流接触器KM2的线圈串联连接；

所述第二变频控制电路还包括交流接触器KM1的第二常闭触点、交流接触器KM2的第三常开触点和交流接触器KM4的第一常闭触点，所述交流接触器KM1的第二常闭触点、交流接触器KM2的第三常开触点、交流接触器KM4的第一常闭触点和交流接触器KM3的线圈串联连接；所述第二工频控制电路还包括交流接触器KM3的第二常闭触点和交流接触器KM4的第二常开触点，所述交流接触器KM3的第二常闭触点、交流接触器KM4的第二常开触点和交流接触器KM4的线圈串联连接。

5.根据权利要求4所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，所述控制回路还包括增泵控制电路，所述增泵控制电路包括交流接触器KM5的线圈、交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点，所述交流接触器KM5的线圈、交流接触器KM1的第二常开触点和交流接触器KM4的第二常闭触点串联连接，且所述交流接触器KM5的线圈与所述PLC控制器电连接，所述交流接触器KM5的第一常开触点与所述第一工频控制电路中交流接触器KM1的第一常闭触点并联连接。

6.根据权利要求5所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，所述控制回路还包括减泵控制电路，所述减泵控制电路包括交流接触器KM6的线圈、交流接触器KM3的第二常开触点和交流接触器KM2的第四常开触点，所述交流接触器KM6的线圈、交流接触器KM3的第二常开触点和交流接触器KM2的第四常开触点串联连接，且所述交流接触器KM6的线圈与所述PLC控制器电连接，所述交流接触器KM6的第一常开触点与所述第一变频控制电路中交流接触器KM2的第一常闭触点和交流接触器KM3的第一常闭触点并联连接。

7.根据权利要求4所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，所述控制回路还包括手自动转换开关SA和启停按钮组件，所述启停按钮组件包括常开按钮SB1、常闭按钮SB2、常开按钮SB3和常闭按钮SB4，所述常开按钮SB1与所述第一工频控制电路中交流接触器KM2的第二常开触点并联连接，所述常闭按钮SB2串联在所述第一工频控制电路的交流接触器KM2的第二常开触点和交流接触器KM1的第一常闭触点之间，所述常开按钮SB3与所述第二工频控制电路中交流接触器KM4的第二常开触点并联连接，所述常闭按钮SB4串联在所述第二工频控制电路的交流接触器KM4的第二常开触点和交流接触器KM3的第二常闭触点之间。

8.根据权利要求2所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，所述供电回路还包括热继电器FR1的线圈和热继电器FR2的线圈，所述热继电器FR1的线圈设于所述第一水泵供电电路中，所述热继电器FR2的线圈设于所述第二水泵供电电路中，且所述热继电器FR1的常闭触点同时与所述第一变频控制电路和所述第一工频控制电路连接，所述热继电器FR2的常闭触点同时与所述第二变频控制电路和所述第二工频控制电路连接。

9.根据权利要求2所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，所述供电回路还包括断路器QF1、断路器QF2和断路器QF3，所述断路器QF1连接在工频电源和所述变频器之间，所述断路器QF2设于所述第一水泵供电电路中，所述断路器QF3设于所述第二水泵供电电路中。

10.根据权利要求1所述的应用于矿粉生产线的水泵调速控制系统，其特征在于，还包括液位变送器，所述液位变送器设于所述冷却塔，用于对所述冷却塔的液位值进行检测，且所述液位变送器还与所述PLC控制器电连接，以将检测到的所述冷却塔的液位值信息发送给所述PLC控制器。