一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統的制作方法

本實用新型屬于液位控制技術領域，具體涉及一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統。

背景技術：

隨著近年來能源價格的不斷攀升以及節能減排政策性要求的日益嚴格。蒸汽作為一種熱能載體，廣泛應用于化工行業生產中。蒸汽放熱后變為近乎同溫同壓的飽和凝結水，含有的熱量可達蒸汽全部熱量的20％～30％，隨著壓力和溫度越來越高，凝結水含有的熱量就越多，然而在許多工業生產過程中都沒有將凝結水回收，導致大量蒸汽排放在大氣中，這種做法不僅浪費能源，還會因為高溫蒸汽的二次閃蒸而污染環境。現階段我國凝結水液位控制系統的主要問題是設計與開發的成本高，尤其是對電機機群的控制方案，大都是采用PLC模塊作為數據收集傳輸和執行器，而且沒有過載保護功能，不利于工業使用。

因此需要一種體積小、成本低的凝結水液位控制系統，能根據凝結水的實時液位信息控制水泵的啟停和轉速，可實現凝結水回收控制，并具有過載保護功能，避免水泵故障，實現及使用操作方便，有效的節約能源，降低環境污染，可應用在礦井、醫院、化工廠等凝結水回收場合，或用于鍋爐給水，提高了水資源的利用率。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其結構簡單、設計合理，能根據凝結水的實時液位信息控制水泵的啟停和轉速，可實現凝結水回收控制，并具有水泵過載保護功能，體積小、成本低，實現及使用操作方便，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：包括單片機、用于檢測凝結水液位信息的液位傳感器、用于將凝結水抽出水箱的水泵單元和用于采集水泵單元電流的電流反饋模塊，所述單片機的輸入端接有晶振電路、復位電路、電源電路和用于將液位傳感器采集的液位模擬信息轉化為數字信息的A/D轉換電路，所述單片機的輸出端接有顯示模塊、繼電器模塊和D/A轉換電路，所述D/A轉換電路與水泵單元之間依次接有頻率信號調理電路、變頻器和接觸器模塊，所述電流反饋模塊的輸出端與A/D轉換電路的輸入端相接，所述繼電器模塊的輸出端與接觸器模塊的輸入端相接，所述單片機接有通信模塊，所述通信模塊接有上位機，所述水泵單元包括第一水泵和第二水泵。

上述的一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：所述A/D轉換電路包括芯片ADC0809，所述芯片ADC0809的2-8引腳、2-7引腳、ALE引腳、START引腳、EOC引腳、O/E引腳和CLOCK引腳均與單片機相接。

上述的一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：所述電流反饋模塊包括電流互感器T1和整流橋D1，所述水泵為水泵M，所述電流互感器T1原邊的一端與水泵M的正接線端相接，電流互感器T1原邊的另一端接地，電流互感器T1副邊的一端與整流橋D1的第4接線端相接，電流互感器T1副邊的另一端與整流橋D1的第2接線端相接，所述整流橋D1的第1接線端分三路，一路與電容C1的一端相接，另一路與電容C5的一端相接，第三路與電感L1的一端相接，所述整流橋D1的第3接線端分五路，一路與電容C1的另一端相接，另一路與電容C5的另一端相接，第三路與電容C9的一端相接，第三路與電阻R6的一端相接，第5路與穩壓二極管D5的陽極相接，所述電感L1的另一端與電阻R1的一端相接，所述電阻R1的另一端分兩路，一路與電容C9的另一端相接，另一路與電阻R5的一端相接，所述電阻R5的另一端分三路，一路與電阻R6的另一端相接，另一路與穩壓二極管D5的陰極相接，第三路經電阻R16與單片機相接。

上述的一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：所述繼電器模塊包括光耦U1、光耦U2和用于連接接觸器模塊的接口P12，所述光耦U1的陽極與5V電源端相接，所述光耦U1的陰極經電阻R17與單片機相接，所述光耦U1的集電極與24V電源端相接，所述光耦U1的發射極與電阻R21的一端相接，所述電阻R21的另一端分兩路，一路經電阻R22接地，另一路與三極管Q1的基極相接，所述三極管Q1的發射極接地，所述三極管Q1的集電極分兩路，一路與二極管D11的陽極相接，另一路與繼電器K1的第1接線端相接，所述二極管D11的陰極分兩路，一路與24V電源端相接，另一路與繼電器K1的第2接線端相接，所述繼電器K1的靜觸點與接口P12的第1引腳相接，繼電器K1的一個動觸點懸空，繼電器K1的另一個動觸點與接口P12的第2引腳相接；所述光耦U2的陽極與5V電源端相接，所述光耦U2的陰極經電阻R18與單片機相接，所述光耦U2的集電極與24V電源端相接，所述光耦U2的發射極與電阻R19的一端相接，所述電阻R19的另一端分兩路，一路經電阻R20接地，另一路與三極管Q2的基極相接，所述三極管Q2的發射極接地，所述三極管Q2的集電極分兩路，一路與二極管D9的陽極相接，另一路與繼電器K2的第1接線端相接，所述二極管D9的陰極分兩路，一路與24V電源端相接，另一路與繼電器K2的第2接線端相接，所述繼電器K2的靜觸點與接口P12的第3引腳相接，繼電器K2的一個動觸點懸空，繼電器K1的另一個動觸點與接口P12的第4引腳相接。

上述的一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：所述通信模塊包括芯片MAX232，所述芯片MAX232的T2IN引腳和R2OUT引腳均與單片機相接。

上述的一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：所述D/A轉換電路包括芯片DAC0832，所述芯片DAC0832的CS引腳、WRI引腳、DI7引腳、DI6引腳、DI5引腳、DI4引腳、DI3引腳、DI2引腳、DI1引腳和DI0引腳均與單片機相接。

上述的一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：所述頻率信號調理電路包括芯片LM324，所述芯片LM324的OUT1引腳分兩路，一路與芯片DAC0832的RFB引腳相接，另一路與電阻R33的一端相接，所述電阻R33的另一端分三路，一路經電容C45接地，另一路經電容C47接地，第三路與芯片LM324的IN2+引腳相接，所述芯片LM324的IN1+引腳與芯片DAC0832的IOUT2引腳相接，所述芯片LM324的IN1-引腳與芯片DAC0832的IOUT1引腳相接。

上述的一種帶有過載保護功能的凝結水液位控制系統，其特征在于：所述單片機為單片機STC89C52。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、本實用新型結構簡單、設計合理，采用單片機替代傳統液位檢測和控制裝置中常用的PLC模塊，減小液位檢測控制系統的體積和成本，并提高集成度。

2、本實用新型具有過載保護功能，當水泵運行時的電流值大于額定電流值時，啟動過載保護，水泵停止工作，避免水泵故障，實現及使用操作方便，便于推廣使用。

3、本實用新型通過液位傳感器實時采集凝結水的液位信息，并根據凝結水的實時液位信息控制水泵的啟停和轉速，可實現凝結水回收控制，提高了水資源的利用率，自動化程度高。

4、本實用新型采用第一水泵和第二水泵配合工作的模式，避免凝結水過多來不及回收，并有效減輕單個水泵的負荷，使用效果好，

綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理，能根據凝結水的實時液位信息控制水泵的啟停和轉速，可實現凝結水回收控制，并具有水泵過載保護功能，體積小、成本低，實現及使用操作方便，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖。

圖2為本實用新型單片機和A/D轉換電路的電路連接圖。

圖3為本實用新型電流反饋模塊和第一水泵的電路連接示意圖。

圖4為本實用新型繼電器模塊的電路原理圖。

圖5為本實用新型通信模塊的電路原理圖。

圖6為本實用新型D/A轉換電路和頻率信號調理電路的電路連接示意圖。

附圖標記說明:

1—單片機； 2—晶振電路； 3—復位電路；

4—電源電路； 5—顯示模塊； 6—通信模塊；

7—上位機； 8—繼電器模塊； 9—液位傳感器；

10—A/D轉換電路； 11—D/A轉換電路；

12—頻率信號調理電路； 13—變頻器；

14—接觸器模塊； 15—第一水泵； 16—第二水泵；

17—電流反饋模塊。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括單片機1、用于檢測凝結水液位信息的液位傳感器9、用于將凝結水抽出水箱的水泵單元和用于采集水泵單元電流的電流反饋模塊17，所述單片機1的輸入端接有晶振電路2、復位電路3、電源電路4和用于將液位傳感器9采集的液位模擬信息轉化為數字信息的A/D轉換電路10，所述單片機1的輸出端接有顯示模塊5、繼電器模塊8和D/A轉換電路11，所述D/A轉換電路11與水泵單元之間依次接有頻率信號調理電路12、變頻器13和接觸器模塊14，所述電流反饋模塊17的輸出端與A/D轉換電路10的輸入端相接，所述繼電器模塊8的輸出端與接觸器模塊14的輸入端相接，所述單片機1接有通信模塊6，所述通信模塊6接有上位機7，所述水泵單元包括第一水泵15和第二水泵16。

如圖2所示，本實施例中，所述單片機1為單片機STC89C52。

如圖2所示，本實施例中，所述A/D轉換電路10包括芯片ADC0809，所述芯片ADC0809的2-8引腳、2-7引腳、EOC引腳、O/E引腳和CLOCK引腳分別與單片機STC89C52的P0.0引腳、P0.1引腳、P1.5引腳、P1.6引腳和1.7引腳相接，所述ADC0809的ALE引腳和START引腳均與單片機STC89C52的P1.4引腳相接。

如圖3所示，本實施例中，所述電流反饋模塊17包括電流互感器T1和整流橋D1，所述第一水泵15為水泵M，所述電流互感器T1原邊的一端與水泵M的正接線端相接，電流互感器T1原邊的另一端接地，電流互感器T1副邊的一端與整流橋D1的第4接線端相接，電流互感器T1副邊的另一端與整流橋D1的第2接線端相接，所述整流橋D1的第1接線端分三路，一路與電容C1的一端相接，另一路與電容C5的一端相接，第三路與電感L1的一端相接，所述整流橋D1的第3接線端分五路，一路與電容C1的另一端相接，另一路與電容C5的另一端相接，第三路與電容C9的一端相接，第三路與電阻R6的一端相接，第5路與穩壓二極管D5的陽極相接，所述電感L1的另一端與電阻R1的一端相接，所述電阻R1的另一端分兩路，一路與電容C9的另一端相接，另一路與電阻R5的一端相接，所述電阻R5的另一端分三路，一路與電阻R6的另一端相接，另一路與穩壓二極管D5的陰極相接，第三路經電阻R16與芯片ADC0809的AI1引腳相接。

如圖4所示，本實施例中，所述繼電器模塊8包括光耦U1、光耦U2和用于連接接觸器模塊14的接口P12，所述光耦U1的陽極與5V電源端相接，所述光耦U1的陰極經電阻R17與單片機STC89C52的P1.0引腳相接，所述光耦U1的集電極與24V電源端相接，所述光耦U1的發射極與電阻R21的一端相接，所述電阻R21的另一端分兩路，一路經電阻R22接地，另一路與三極管Q1的基極相接，所述三極管Q1的發射極接地，所述三極管Q1的集電極分兩路，一路與二極管D11的陽極相接，另一路與繼電器K1的第1接線端相接，所述二極管D11的陰極分兩路，一路與24V電源端相接，另一路與繼電器K1的第2接線端相接，所述繼電器K1的靜觸點與接口P12的第1引腳相接，繼電器K1的一個動觸點懸空，繼電器K1的另一個動觸點與接口P12的第2引腳相接；所述光耦U2的陽極與5V電源端相接，所述光耦U2的陰極經電阻R18與單片機STC89C52的P1.1引腳相接，所述光耦U2的集電極與24V電源端相接，所述光耦U2的發射極與電阻R19的一端相接，所述電阻R19的另一端分兩路，一路經電阻R20接地，另一路與三極管Q2的基極相接，所述三極管Q2的發射極接地，所述三極管Q2的集電極分兩路，一路與二極管D9的陽極相接，另一路與繼電器K2的第1接線端相接，所述二極管D9的陰極分兩路，一路與24V電源端相接，另一路與繼電器K2的第2接線端相接，所述繼電器K2的靜觸點與接口P12的第3引腳相接，繼電器K2的一個動觸點懸空，繼電器K1的另一個動觸點與接口P12的第4引腳相接。

如圖5所示，本實施例中，所述通信模塊6包括芯片MAX232，所述芯片MAX232的T2IN引腳與單片機STC89C52的P3.0引腳相接，所述芯片MAX232的R2OUT引腳與單片機STC89C52的P3.1引腳相接。

如圖6所示，本實施例中，所述D/A轉換電路11包括芯片DAC0832，所述芯片DAC0832的CS引腳和WR1引腳均與單片機STC89C52的P3.2引腳相接，所述芯片DAC0832的DI7引腳、DI6引腳、DI5引腳、DI4引腳、DI 3引腳、DI2引腳、DI1引腳和DI0引腳分別與單片機STC89C52的P2.7引腳、P2.6引腳、P2.5引腳、P2.4引腳、P2.3引腳、P2.2引腳、P2.1引腳和P2.0引腳相接。

如圖6所示，本實施例中，所述頻率信號調理電路12包括芯片LM324，所述芯片LM324的OUT1引腳分兩路，一路與芯片DAC0832的RFB引腳相接，另一路與電阻R33的一端相接，所述電阻R33的另一端分三路，一路經電容C45接地，另一路經電容C47接地，第三路與芯片LM324的IN2+引腳相接，所述芯片LM324的IN1+引腳與芯片DAC0832的IOUT2引腳相接，所述芯片LM324的IN1-引腳與芯片DAC0832的IOUT1引腳相接。

本實施例中，所述接觸器模塊14包括與第一水泵15連接的第一接觸器和與第二水泵16連接的第二接觸器。

具體實施時，首先通過上位機7設置第一水泵15和第二水泵16的額定工作電流、過載工作最小電流、過載啟動保護時間、雙泵輪換工作時間以及液位上限值、液位極限值和液位下限值，再通過通信模塊6把設置參數傳送給單片機1，通過液位傳感器9檢測凝結水水箱中的凝結水液位信息，然后經A/D轉換電路10將液位信息的模擬信號轉化為數字信號，將數字信號送入單片機1中，當凝結水液位信息大于液位下限值時，單片機1發出控制信號給繼電器模塊8和D/A轉換電路11，繼電器模塊8中的繼電器K1導通，接觸器模塊14中的第一接觸器導通，第一水泵15開始工作，將凝結水水箱中的凝結水抽出。此時單片機1開始計時，當第一水泵15的工作時長達到雙泵輪換工作時間，單片機1發出控制信號，繼電器模塊8中的繼電器K1關斷，繼電器K2導通，接觸器模塊14中的第一接觸器關斷，第一接觸器導通，使得第一水泵15停止工作，第二水泵16開始工作。

當只有第一水泵15處于工作過程中，液位信息小于設定的液位下限值時，單片機1發出控制信號給繼電器模塊8和D/A轉換電路11，繼電器模塊8中的繼電器K1斷開，接觸器模塊14中的第一接觸器斷開，第一水泵15停止將凝結水水箱中的凝結水抽出。在這個工作過程中，如果第一水泵15抽水時液位信息仍然不能降低，當液位信息大于設定的液位極限值時，單片機1將發出控制信號，繼電器模塊8中的繼電器K1和繼電器K2同時導通，接觸器模塊14中的第一接觸器和第二接觸器都導通，第一水泵15和第二水泵16都將開始工作，直到液位信息達到設定的液位下限值時，單片機1會發出控制信號使第一水泵15和第二水泵16停止工作。

D/A轉換電路11將單片機1發出的數字信號轉化為模擬信號以后傳遞給頻率信號調理電路12，頻率信號調理電路12的作用是將數字量信號轉換為電流模擬量信號，再將此模擬量信號送入變頻器13，變頻器13通過改變第一水泵15和第二水泵16的工作電源頻率的方式來控制第一水泵15和第二水泵16的轉速，實現根據凝結水的實時液位控制水泵單元的轉速和開關的功能。同時單片機1將凝結水液位信息實時顯示在顯示模塊5上，并通過通信模塊6發送給上位機7，方便工作人員直觀明了的查看當前凝結水液位信息。

通過電流反饋模塊17實時采集第一水泵15和第二水泵16的電流信息，再將采集到的交流模擬量電流信號轉換為電壓模擬量信號，然后經A/D轉換電路10轉化為數字信號，將數字信號送入單片機1中，并與額定電流值進行比較，當前電流值大于額定電流值時，單片機1發出控制信號給繼電器模塊8，使得接觸器模塊14停止工作，并通過通信模塊6將故障信息發送給上位機7，實現水泵單元的過載保護。

以上所述，僅是本實用新型的實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。