專利名稱：水源井自動保護智能監控儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水源井控電柜保護領域，涉及一種監控儀裝置，尤其是一種水源 井自動保護智能監控儀。
背景技術：
目前水源井控電柜中采用的保護裝置主要有機械式的熱繼電器、一些簡單的靠電 位器調節設定電流的電子保護裝置等，這些裝置設定精度差、保護時間長，如果潛水泵發生 抽空、卸載等電流降低的故障，就根本起不到任何保護作用；也有一些采用單片機開發的智 能保護裝置，可以實現抽空、卸載保護停機，但這些裝置往往屬于定制產品，只能與一種啟 動方式的控電柜配合使用，不具有通用性。另外目前的電子保護裝置多采用220V及以下的供電方式供電，在現場無零線的 時候就無法使用。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種水源井自動保護智能 監控儀，這種監控儀不但采用380V供電，而且能夠增加智能監控裝置的保護、控制功能，并 可以與單極啟動、自耦降壓兩級啟動、軟啟動三種啟動方式的控電柜配合使用，提高了通用 性。本實用新型的目的是通過以下技術方案來解決的這種水源井自動保護智能監控儀，包括數據處理模塊、數據采集模塊、報警指示模 塊、執行機構模塊、通訊模塊、人機界面模塊以及為各模塊提供電能的電源模塊。所述數據 采集模塊通過A/D轉換電路與數據處理模塊連接，所述報警指示模塊和執行機構模塊均與 數據處理模塊連接，所述通訊模塊和人機界面模塊經驅動電路與數據處理模塊連接；所述 數據處理模塊為CPU ；所述數據采集模塊由傳感器和信號輸入電路組成，所述傳感器的信 號輸出端與信號輸入電路的輸入端連接，所述信號輸入電路的輸出端與CPU連接，所述傳 感器包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器和液位傳感器；所 述信號輸入電路由多個單支路電路并聯組成，每個單支路電路的信號輸入端連接有一個傳 感器；所述報警指示模塊由LED指示燈和蜂鳴器組成；所述執行機構模塊為繼電器；所述通 訊模塊為RS485通訊接口 ；所述人機界面模塊由0LED中文顯示屏和鍵盤組成；所述電源模 塊由多繞組變壓器、5V整流濾波電路和士 12V整流濾波電路組成，所述多繞組變壓器包括 鐵心和繞于鐵心上的原繞組、第一副繞組、第二副繞組和第三副繞組，所述原繞組與AC380V 電源連接，所述第一副繞組為5V整流濾波電路提供AC9V電壓，所述第二副繞組和第三副繞 組均為士 12V整流濾波電路提供AC15V電壓。上述CPU型號為TI公司的430F149，所述CPU連接有Flash存儲器。上述RS485通訊接口通過網線、無線網橋、短消息模塊(GSM DTU)或GPRS網絡傳 輸模塊(GPRS DTU)與監控計算機進行遠程通訊。
4[0009]上述5V整流濾波電路由第一整流電橋、第一電容、第一穩壓器、第二電容、第五電 阻和第一指示燈連接組成，各元件的連接關系為所述第一整流電橋的輸入端與第一副繞 組電連接，所述第一電容接于第一整流電橋的輸出端，所述第一穩壓器的Vin端與第一整 流電橋輸出端的正極連接，第一穩壓器的GND端與第一整流電橋輸出端的負極連接且接 地，第一穩壓器的Vout端與GND端之間還接有第二電容，第五電阻與第一指示燈串聯后接 于第二電容的兩端，第一穩壓器的Vout端提供DC5V電壓。上述士 12V整流濾波電路包括+12V電路和-12V電路其中+12V由第二整流電 橋、第三電容、第二穩壓器、第四電容、第六電阻和第二指示燈連接組成；所述第二整流電橋 的輸入端與第二副繞組電連接，所述第三電容接于第二整流電橋的輸出端，所述第二穩壓 器的Vin端與第二整流電橋輸出端的正極連接，第二穩壓器的GND端與第二整流電橋輸出 端的負極連接且接地，第二穩壓器的Vout端與GND端之間還接有第四電容，第六電阻與第 二指示燈串聯后接于第四電容的兩端，第二穩壓器的Vout端提供+12V電壓。所述-12V 電路由第三整流電橋、第五電容、第三穩壓器、第六電容、第七電阻和第三指示燈連接組成； 所述第三整流電橋的輸入端與第三副繞組電連接，所述第五電容接于第三整流電橋的輸出 端，所述第三穩壓器的Vin端與第三整流電橋輸出端的正極連接，第三穩壓器的GND端與第 三整流電橋輸出端的負極連接，第三穩壓器的Vout端與GND端之間還接有第六電容，第七 電阻與第三指示燈串聯后接于第六電容的兩端，第三穩壓器的Vout端與第二穩壓器的GND 端連接，第三穩壓器的GND端提供-12V的電壓。上述單支路電路由第二電阻、第八穩壓管、第五滑動變阻器、第四電阻和第十九電 容組成；所述第八穩壓管、第五滑動變阻器、第四電阻和第十九電容并聯，第五滑動變阻器 的滑動端與第八穩壓管的負極連接且接地，所述第二電阻串聯于第八穩壓管和第五滑動變 阻器之間；第八穩壓管的正極端為信號輸入端，第十九電容的一端為信號輸出端。上述執行機構模塊包括第四繼電器和第五繼電器，所述第四繼電器和第五繼電器 分別與CPU連接，通過CPU控制自耦降壓兩級啟動的兩個控制交流接觸器。本實用新型的監控儀可以與單極啟動、自耦降壓兩級啟動、軟啟動三種啟動方式 的控電柜配合使用，此功能是目前其它保護控制設備不具備的功能。且該監控儀采用380V 供電，只要現場電源不缺項，就可正常使用。可以與多家控電柜生產廠家的控電柜配合使 用，可延長潛水泵檢修周期1.5倍以上。
圖1為WAMC水源井自動保護智能監控系統工作原理框圖；圖2為電源模塊電路連接圖；圖3為單支路電路圖；圖4為輸出部分控制原理圖；圖5為直接(單級)啟動柜接線示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述參見圖1，本實用新型的水源井自動保護智能監控儀，包括數據處理模塊、數據采
5集模塊、報警指示模塊、執行機構模塊、通訊模塊、人機界面模塊以及為各模塊提供電能的 電源模塊。其中數據采集模塊通過A/D轉換電路與數據處理模塊連接，報警指示模塊和執 行機構模塊均與數據處理模塊連接，通訊模塊和人機界面模塊經驅動電路與數據處理模塊 連接。 以上數據處理模塊是CPU，其型號為TI公司的430F149，采用微處理器是為了實現 高速信息采集和處理。該CPU還連接有Flash存儲器，保證掉電永不丟失數據。數據采集模 塊由傳感器和信號輸入電路組成，傳感器的信號輸出端與信號輸入電路的輸入端連接，信 號輸入電路的輸出端與CPU連接，傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、流量 傳感器、壓力傳感器和液位傳感器。信號輸入電路由多個單支路電路(如圖3)并聯組成， 每個單支路電路的信號輸入端連接有一個傳感器。以上報警指示模塊由LED指示燈和蜂鳴器組成，在儀器軟件中設計了開機報警功 能，任何情況下開機都會通過蜂鳴器報警。執行機構模塊由繼電器組成。通訊模塊為RS485 通訊接口，RS485通訊接口通過網線、無線網橋、短消息模塊(GSM DTU)或GPRS網絡傳輸模 塊(GPRS DTU)與監控計算機進行遠程通訊，實現遙測、遙控、遙調功能，滿足現代工控要求。 人機界面模塊由0LED中文顯示屏和鍵盤組成，其中0LED中文顯示屏為單色128x64，使用溫 度可達-40°C -80°C完全滿足工業生產需要。圖2是電源模塊電路連接圖，如圖所示，電源模塊由多繞組變壓器、5V整流濾波電 路和士 12V整流濾波電路組成。多繞組變壓器包括鐵心和繞于鐵心上的原繞組、第一副繞 組、第二副繞組和第三副繞組。原繞組與AC380V電源連接，第一副繞組為5V整流濾波電路 提供AC9V電壓。第二副繞組和第三副繞組均為士 12V整流濾波電路提供AC15V電壓。以下結合圖2對電源模塊進行具體描述5V整流濾波電路由第一整流電橋D1、第一電容C1、第一穩壓器VR1、第二電容C2、 第五電阻R5和第一指示燈LED1連接組成，各元件的連接關系為所述第一整流電橋D1的 輸入端與第一副繞組電連接，所述第一電容C1接于第一整流電橋D1的輸出端，所述第一穩 壓器VR1的Vin端與第一整流電橋D1輸出端的正極連接，第一穩壓器VR1的GND端與第一 整流電橋D1輸出端的負極連接且接地，第一穩壓器VR1的Vout端與GND端之間還接有第二 電容C2，第五電阻R5與第一指示燈LED1串聯后接于第二電容C2的兩端，第一穩壓器VR1 的Vout端提供DC5V電壓。士 12V整流濾波電路包括+12V電路和-12V電路。其中+12V由第二整流電橋D2、 第三電容C3、第二穩壓器VR2、第四電容C4、第六電阻R6和第二指示燈LED2連接組成；第二 整流電橋D2的輸入端與第二副繞組電連接，第三電容C3接于第二整流電橋D2的輸出端， 第二穩壓器VR2的Vin端與第二整流電橋D2輸出端的正極連接，第二穩壓器VR2的GND端 與第二整流電橋D2輸出端的負極連接且接地，第二穩壓器(VR2)的Vout端與GND端之間還 接有第四電容(C4)，第六電阻(R6)與第二指示燈LED2串聯后接于第四電容C4的兩端，第 二穩壓器VR2的Vout端提供+12V電壓。所述-12V電路由第三整流電橋D3、第五電容C5、 第三穩壓器VR3、第六電容C6、第七電阻R7和第三指示燈LED3連接組成；所述第三整流電 橋D3的輸入端與第三副繞組電連接，所述第五電容C5接于第三整流電橋D3的輸出端，所 述第三穩壓器VR3的Vin端與第三整流電橋D3輸出端的正極連接，第三穩壓器VR3的GND 端與第三整流電橋D3輸出端的負極連接，第三穩壓器VR3的Vout端與GND端之間還接有第六電容C6，第七電阻R7與第三指示燈LED3串聯后接于第六電容C6的兩端，第三穩壓器 VR3的Vout端與第二穩壓器VR2的GND端連接，第三穩壓器VR3的GND端提供-12V的電壓。圖3為單支路電路圖，單支路電路由第二電阻RJ2、第八穩壓管D8、第五滑動變阻 器RW5、第四電阻RJ4和第十九電容C19組成。第八穩壓管D8、第五滑動變阻器RW5、第四電 阻RJ4和第十九電容C19并聯，第五滑動變阻器RW5的滑動端與第八穩壓管D8的負極連接 且接地，所述第二電阻RJ2串聯于第八穩壓管D8和第五滑動變阻器RW5之間；第八穩壓管 D8的正極端為信號輸入端，第十九電容C19的一端為信號輸出端。圖4是輸出部分控制原理圖，由圖可知，儀器主板上輸出部分(即執行機構模塊) 集成了四個繼電器。其中兩個為固態繼電器，它們分別是第四繼電器JT4和第五繼電器 JT5，這兩個繼電器分別與CPU連接，通過CPU的outl和out2控制自耦降壓兩級啟動的兩 個控制交流接觸器，第四繼電器JT4控制第一級自耦降壓啟動，延時時間可以通過菜單選 項設定；第五繼電器JT5控制第二級全壓正常運行。如果是單極(即全壓或直接)啟動柜 (如圖5)，直接接在第二級全壓正常運行上即可。另外兩個繼電器分別是第三繼電器JT3 和第六繼電器JT6，其中第六繼電器JT6與第五繼電器JT5并聯，只提供干接點，如果第六繼 電器JT6將軟啟動器的外控接點閉合，軟啟動器就能自動啟動潛水泵；斷開接點，軟啟動器 就停止潛水泵。儀器硬件設計中考慮到潛水泵的控制權只能有一套設備控制，所以如果將 本儀器的電源開關打開，第三繼電器JT3吸合，原控電柜的手動按鈕功能就會被解除。本實用新型的水源井自動保護智能監控儀采用微處理器，實現高速信息采集和處 理。采用380V供電，將AC380V電壓通過變壓器及整流、濾波電路轉化為DC5V、士 12V供儀 器及外接傳感器使用；霍爾電流傳感器將電流信號轉化為0-5V模擬電壓信號供CPU采樣； 電壓傳感器將三項電壓信號轉化為0-5V模擬電壓信號供CPU采樣；儀器硬件設計中考慮 到如果現場有可能會用到流量、壓力、溫度、液位等其它傳感器，所以設計中預留了相應設 備的接口，而且考慮到傳感器的輸出標準信號有電壓、電流兩種規格，設計中在采集部分設 計了選擇部分，所以電壓、電流標準信號都可以正常使用。儀器軟件中可以設計根據電壓、 電流及潛水泵電機正常工作電流之間比例關系的保護程序，具有缺項、超(欠)壓、干抽、卡 泵、過載、卸載、短路等多種保護。
權利要求一種水源井自動保護智能監控儀，包括數據處理模塊、數據采集模塊、報警指示模塊、執行機構模塊、通訊模塊、人機界面模塊以及為各模塊提供電能的電源模塊，其特征在于所述數據采集模塊通過A/D轉換電路與數據處理模塊連接，所述報警指示模塊和執行機構模塊均與數據處理模塊連接，所述通訊模塊和人機界面模塊經驅動電路與數據處理模塊連接；所述數據處理模塊為CPU；所述數據采集模塊由傳感器和信號輸入電路組成，所述傳感器的信號輸出端與信號輸入電路的輸入端連接，所述信號輸入電路的輸出端與CPU連接，所述信號輸入電路由多個單支路電路并聯組成，每個單支路電路的信號輸入端連接有一個傳感器；所述電源模塊由多繞組變壓器、5V整流濾波電路和±12V整流濾波電路組成，所述多繞組變壓器包括鐵心和繞于鐵心上的原繞組、第一副繞組、第二副繞組和第三副繞組，所述原繞組與AC380V電源連接，所述第一副繞組為5V整流濾波電路提供AC9V電壓，所述第二副繞組和第三副繞組均為±12V整流濾波電路提供AC15V電壓。
2.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于所述CPU型號為 TI公司的430F149，所述CPU連接有Flash存儲器。
3.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于所述執行機構模 塊為繼電器；所述通訊模塊為RS485通訊接口 ；所述報警指示模塊由LED指示燈和蜂鳴器 組成；所述人機界面模塊由OLED中文顯示屏和鍵盤組成。
4.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于所述傳感器包括 電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器和液位傳感器。
5.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于所述通訊模塊的 RS485通訊接口通過網線、無線網橋、短消息模塊或GPRS網絡傳輸模塊與監控計算機進行 遠程通訊。
6.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于，所述5V整流濾 波電路由第一整流電橋(Dl)、第一電容(Cl)、第一穩壓器(VRl)、第二電容(C2)、第五電阻 (R5)和第一指示燈(LEDl)連接組成，各元件的連接關系為所述第一整流電橋(Dl)的輸 入端與第一副繞組電連接，所述第一電容(Cl)接于第一整流電橋(Dl)的輸出端，所述第一 穩壓器(VRl)的Vin端與第一整流電橋(Dl)輸出端的正極連接，第一穩壓器(VRl)的GND 端與第一整流電橋(Dl)輸出端的負極連接且接地，第一穩壓器(VRl)的Vout端與GND端 之間還接有第二電容(C2)，第五電阻(R5)與第一指示燈(LEDl)串聯后接于第二電容(C2) 的兩端，第一穩壓器(VRl)的Vout端提供DC5V電壓。
7.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于，所述士12V整流濾 波電路包括+12V電路和-12V電路；所述+12V由第二整流電橋(D2)、第三電容(C3)、第二穩壓器(VR2)、第四電容(C4)、第 六電阻(R6)和第二指示燈(LED2)連接組成；所述第二整流電橋(D2)的輸入端與第二副繞 組電連接，所述第三電容(C3)接于第二整流電橋(D2)的輸出端，所述第二穩壓器(VR2)的 Vin端與第二整流電橋(D2)輸出端的正極連接，第二穩壓器(VR2)的GND端與第二整流電 橋(D2)輸出端的負極連接且接地，第二穩壓器(VR2)的Vout端與GND端之間還接有第四 電容(C4)，第六電阻(R6)與第二指示燈(LED2)串聯后接于第四電容(C4)的兩端，第二穩 壓器(VR2)的Vout端提供+12V電壓；所述-12V電路由第三整流電橋(D3)、第五電容(C5)、第三穩壓器(VR3)、第六電容 (C6)、第七電阻(R7)和第三指示燈(LED3)連接組成；所述第三整流電橋(D3)的輸入端與 第三副繞組電連接，所述第五電容(C5)接于第三整流電橋(D3)的輸出端，所述第三穩壓器 (VR3)的Vin端與第三整流電橋(D3)輸出端的正極連接，第三穩壓器(VR3)的GND端與第 三整流電橋(D3)輸出端的負極連接，第三穩壓器(VR3)的Vout端與GND端之間還接有第 六電容(C6)，第七電阻(R7)與第三指示燈(LED3)串聯后接于第六電容(C6)的兩端，第三 穩壓器(VR3)的Vout端與第二穩壓器(VR2)的GND端連接，第三穩壓器(VR3)的GND端提 供-12V的電壓。
8.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于所述單支路電路 由第二電阻(RJ2)、第八穩壓管(D8)、第五滑動變阻器(RW5)、第四電阻(RJ4)和第十九電容 (C19)組成；所述第八穩壓管(D8)、第五滑動變阻器(RW5)、第四電阻(RJ4)和第十九電容 (C19)并聯，第五滑動變阻器(RW5)的滑動端與第八穩壓管(D8)的負極連接且接地，所述第 二電阻(RJ2)串聯于第八穩壓管(D8)和第五滑動變阻器(RW5)之間；第八穩壓管(D8)的 正極端為信號輸入端，第十九電容(C19)的一端為信號輸出端。
9.根據權利要求1所述的水源井自動保護智能監控儀，其特征在于所述執行機構模 塊包括第四繼電器(JT4)和第五繼電器(JT5)，所述第四繼電器(JT4)和第五繼電器(JT5) 分別與CPU連接，通過CPU控制自耦降壓兩級啟動的兩個控制交流接觸器。
專利摘要本實用新型涉及一種水源井自動保護智能監控儀，包括數據處理模塊、數據采集模塊、報警指示模塊、執行機構模塊、通訊模塊、人機界面模塊以及為各模塊提供電能的電源模塊。所述數據采集模塊通過A/D轉換電路與數據處理模塊連接，所述報警指示模塊和執行機構模塊均與數據處理模塊連接，所述通訊模塊和人機界面模塊經驅動電路與數據處理模塊連接；這種監控儀不但采用380V供電，而且能夠增加智能監控裝置的保護、控制功能，并可以與單極啟動、自耦降壓兩級啟動、軟啟動三種啟動方式的控電柜配合使用，提高了通用性。
文檔編號G05B19/042GK201616016SQ20092003427
公開日2010年10月27日 申請日期2009年8月20日 優先權日2009年8月20日
發明者張建華, 張建寧, 白能鋒 申請人:西安英格瑞特石油技術開發有限公司