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智能控制器在风机及水泵中的应用

  一、引言

  风机、水泵是一种通用类机械,广泛应用于工业、农业及生活等各个领域,同时各类设计规范对于风机、水泵在建筑领域不同场合下的控制保护也有相应的具体要求。随着建筑行业快速发展,楼宇自动监控系统(BAS,Build Automatic Monitor System)也普遍应用于楼宇和大型公共建筑建设项目中。

  二、智能控制器

  智能控制器采用Freescale公司推出的32位ColdFire V1 内核MCF51EM256的处理器作为控制核心,4路16位SAR型ADC,3个SPI、3个SCI和1个I2C接口,3个定时模块硬件,独立的RTC时钟和两个安全的FLASH内存,丰富的GPIO口,丰富的CPU片山资源保证了模块的可靠性和先进性。

  控制器集测量、保护、控制、总线通讯为一体,取代了原有用分列元件配置的各种保护继电器、电测仪表、转换开关、按钮及信号指示灯,集成了直接启动、星三角启动等多种控制方式。同时提供操作次数、运行时间、跳闸事件等重要管理信息的记录,总线通信功能可以同管理系统进行数据交换和远程控制,提高了楼宇智能化水平,简化了传统的控制柜设计。

  2.1 控制器的结构

  控制器主要由显示控制主体、互感器组成。显示控制主体由控制面板、人机交互界面,信号处理电路、4-20mA模拟量(水位)信号互感器信号采集,开关状态采集、蜂鸣器报警电路、继电器执行输出机构组成。互感器采用三位一体组合式结构,5P10保护型互感器。

  2.2 控制器的功能特点

  1)电参量计量:电流、电压、功率、功率因素及电能等。

  2)丰富的保护功能:过压/欠压、相序、启动超时、过载、欠载(干转)、短路、接地/漏电、堵转/阻塞、外部故障等。

  3)丰富的诊断数据:早期报警信息(用于设备的早期维护)、带时间戳的故障记录、回检故障(如发出启动控制命令后,主回路中没有电流)等。

  4)多种信号检测:浮球式液位传感器、干簧式液位传感器、4-20mA液位变送器、压力、温度等信号。

  5)手动/自动模式:压力、温度、水位手动/自动交替互备运行,支持中水位一台水泵运行,高水位两台水泵同时运行。

  6)集成RS485 通讯接口,Modbus-RTU通讯协议,可以实现设备的组网运行、后台监控等功能。

  7)集成2个独立的定时器,具有定时启泵功能。

  8)AC/DC电源供给。

  三、风机控制方案

  国家标准设计图集《常用电机控制电路》(10D303-2)收集了建筑中常用风机的控制电路,罗列了排烟风机、两用单速风机、排风兼排烟两用双速风机等几种方案,方便电气设计人员进行设计,提高了工作效率。但随着建筑节能要求和建筑设备监控系统技术规范的推出,采用原来图集分立元件方式的控制方案已无法满足设备升级的要求和监控系统对设备监控内容的需求。

  3.1 普通风机控制原理

  标准对普通风机与电动风阀的联动要求为:“所有交流电动机均应装设相间短路、接地故障保护,并根据具体情况分别装设过载、断相及低电压保护”。风机启动时,风阀开启:返回手动/自动模式至DDC,自动模式下接收DDC控制信号,运行过程中出现短路、过负荷故障时进行保护,指示灯报警,且将风机故障信号返回至控制中心。

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