Контроллер насосной станции

Полезная модель относится к оборудованию насосных станций, а именно к контроллерам, входящим в системы автоматизированного управления водоснабжением жилых и производственных зданий и помещений в комплекте с датчиками давления и силовым оборудованием для каскадного управления насосным оборудованием с поддержанием в нем заданного выходного давления, а также передачи информации на диспетчерский пульт управления о работе насосной станции и приема обратно управляющих параметров. Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, состоит в обеспечении компактности и надежности всей системы автоматизированного управления водоснабжением крупных насосных станций, за счет встраивания в корпус контроллера модема, и в получении полной информации о работе насосной станции за счет подключения датчиков расхода воды и датчиков расхода электроэнергии, а также в расширении линейки моделей контроллеров насосных станций. Этот результат обеспечивается тем, что контроллер насосной системы, содержащий разборный прямоугольный корпус из основания и полой крышки с прорезями, жидкокристаллический индикатор и кнопки управления, выведенные на его лицевую панель, жестко закрепленные внутри корпуса к его основанию на разных уровнях по высоте печатные платы со своими удерживающими элементами: на верхнем уровне укреплена плата жидкокристаллического индикатора, ниже по уровню расположена печатная плата микроконтроллера с разъемами интерфейса программирования, подключения платы индикатора, с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для сопряжения микроконтроллера с датчиками давления и охранной сигнализации, а под печатной платой микроконтроллера, на нижнем уровне, закреплена связанная с ней печатная плата блока коммутации с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для подключения питания контроллера и внешних электрических соединений узлов сопряжения исполнительного механизма, в том числе, магнитных пускателей и частотного преобразователя для управления насосами, он дополнительно снабжен установленным внутри корпуса GSM-GPRS модемом с держателем SIM-карты и разъемом для подключения внешней антенны, а крышка его корпуса выполнена с дополнительной прорезью для установки SIM-карты, при этом, GSM-GPRS модем установлен в корпусе на отдельной плате со своими удерживающими элементами и связан как с печатной платой микроконтроллера через один из ее разъемов, так и с диспетчерским пультом посредством канала информационного взаимодействия, а плата микроконтроллера сопряжена со счетчиком электроэнергии и счетчиком расхода воды.

Полезная модель относится к оборудованию насосных станций, а именно к контроллерам, входящим в системы автоматизированного управления водоснабжением жилых и производственных зданий в комплекте с датчиками давления и силовым оборудованием, для управления насосным оборудованием с поддержанием в нем заданного выходного давления, а также передачи информации на диспетчерский пульт управления о работе насосной станции и приема обратно управляющих параметров.

Известен контроллер насосной станции, содержащий разборный прямоугольный корпус из основания и полой крышки с прорезями; жидкокристаллический индикатор и кнопки управления, выведенные на его лицевую панель; и жестко закрепленные внутри корпуса к его основанию на разных уровнях по высоте печатные платы со своими удерживающими элементами: на верхнем уровне укреплена плата жидкокристаллического индикатора; ниже по уровню расположена печатная плата микроконтроллера с разъемами интерфейса программирования, подключения платы индикатора, с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для сопряжения микроконтроллера с датчиками давления и охранной сигнализации; а под печатной платой микроконтроллера, на нижнем уровне, закреплена связанная с ней печатная плата блока коммутации с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для подключения питания контроллера и внешних электрических соединений узлов сопряжения исполнительного механизма, в том числе, магнитных пускателей и частотного преобразователя для управления насосами (Контролер насосной станции «ПРАМЕР-720», выпускаемый фирмой «ПРАМЕР», www.pramer.ru).

Этот известный контроллер позволяет осуществлять управление насосной станцией как в автономном режиме непосредственно на насосной станции, так и удаленно с помощью диспетчерской программы.

Недостатками этого контроллера являются невозможность его использования для обслуживания крупных насосных станций с количеством насосов в системе водоснабжения более 4-х из-за ограниченного количества каналов управления исполнительными устройствами. Кроме того, модем не является одним из узлов контроллера, а лишь связан с ним с помощью внешней связи и требует дополнительного источника питания, что не способствует компактности всей системы автоматизированного управления водоснабжением и снижает ее надежность. Помимо этого, этот известный контроллер конструктивно не предусматривает сопряжения с датчиками расхода воды и расхода электроэнергии, поэтому не обеспечивает получение полной информации о работе насосной станции.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является контролер насосной станции, содержащий разборный прямоугольный корпус из основания и полой крышки с прорезями; жидкокристаллический индикатор и кнопки управления, выведенные на его лицевую панель; и жестко закрепленные внутри корпуса к его основанию на разных уровнях по высоте печатные платы со своими удерживающими элементами: на верхнем уровне укреплена плата жидкокристаллического индикатора; ниже по уровню расположена печатная плата микроконтроллера с разъемами интерфейса программирования, подключения платы индикатора, с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для сопряжения микроконтроллера с датчиками давления и охранной сигнализации; а под печатной платой микроконтроллера, на нижнем уровне, закреплена связанная с ней печатная плата блока коммутации с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для подключения питания контроллера и внешних электрических соединений узлов сопряжения исполнительного механизма, в том числе, магнитных пускателей и частотного преобразователя для

управления насосами («Контролер насосной станции К-8», выпускаемый ООО «Технический центр «Развитие», г.Самара, Сертификат соответствия РОСС RU. AЮ96. В04468, и опубл. в журнале «Промышленность регионов» 1 сентябрь 2007 г.).

Этот наиболее близкий к заявляемой полезной модели контроллер за счет увеличенного количества каналов управления исполнительными устройствами позволяет обслуживать крупные насосные станции с количеством насосов больше 4-х.

Недостатком этого наиболее близкого к заявляемой полезной модели контроллера, также как и приведенного выше аналога, является его неукомплектованность встроенным модемом, он также как и вышеприведенный аналог лишь связан с ним с помощью внешней связи и требует дополнительного источника питания, что не обеспечивает компактность всей системы автоматизированного управления водоснабжением и снижает ее надежность. Помимо этого, этот известный контроллер конструктивно не предусматривает сопряжения с датчиками расхода воды и расхода электроэнергии, поэтому не обеспечивает получение полной информации о работе насосной станции.

Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, состоит в обеспечении компактности и надежности всей системы автоматизированного управления водоснабжением крупных насосных станций, за счет встраивания в корпус контроллера GSM-GPRS модема, и в получении полной информации о работе насосной станции, за счет подключения датчиков расхода воды и датчиков расхода электроэнергии, а также в расширении линейки моделей контроллеров насосных станций.

Это достигается тем, что контроллер насосной системы, содержащий разборный прямоугольный корпус из основания и полой крышки с прорезями; жидкокристаллический индикатор и кнопки управления, выведенные на его лицевую панель; жестко закрепленные внутри корпуса к его основанию на разных уровнях по высоте печатные платы со своими удерживающими элементами: на верхнем уровне укреплена плата жидкокристаллического индикатора;

ниже по уровню расположена печатная плата микроконтроллера с разъемами интерфейса программирования, подключения платы индикатора, с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для сопряжения микроконтроллера с датчиками давления и охранной сигнализации; а под печатной платой микроконтроллера, на нижнем уровне, закреплена связанная с ней печатная плата блока коммутации с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для подключения питания контроллера и внешних электрических соединений узлов сопряжения исполнительного механизма, в том числе, магнитных пускателей и частотного преобразователя для управления насосами, он дополнительно снабжен установленным внутри корпуса GSM-GPRS модемом с держателем SIM-карты и разъемом для подключения внешней антенны, а крышка его корпуса выполнена с дополнительной прорезью для установки SIM-карты, при этом, GSM-GPRS модем установлен в корпусе на отдельной плате со своими удерживающими элементами и связан как с печатной платой микроконтроллера через один из ее разъемов, так и с диспетчерским пультом посредством канала информационного взаимодействия, а плата микроконтроллера сопряжена со счетчиком электроэнергии и счетчиком расхода воды.

Встроенный в корпус контроллера модем обеспечивает информационное взаимодействие с диспетчерским пультом через программу диспетчерской.

Обеспечение контроллера насосной станции платой кнопок управления позволяет снизить себестоимость работ по ремонту кнопок управления, а установление этой платы внутри корпуса на одном уровне с платой жидкокристаллического индикатора и платой модема позволяет обеспечить компактность конструкции контроллера.

Обеспечение платы микроконтроллера разъемом подключения внешнего модема позволяет повысить надежность связи с диспетчерской.

Обеспечение контроллера насосной станции светодиодом индикации встроенного GSM-GPRS модема, а крышки корпуса - дополнительной прорезью под этот светодиод, позволяет повысить информативность работы этого модема.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах:

фиг.1 - Контроллер насосной станции (изометрия).

фиг.2 - Контроллер насосной станции, вид А;

фиг.3 - Контроллер насосной станции без крышки корпуса (изометрия);

фиг.4 - Блок-схема контроллера насосной станции.

Контроллер насосной станции содержит разборный прямоугольный корпус, состоящий из основания 1 (фиг.1, 2) и полой крышки 2 с прорезями, жидкокристаллический индикатор 3 и кнопки управления 4, выведенные через прорези крышки корпуса 2 на его лицевую панель.

Внутри корпуса к его основанию 1 жестко закреплены на разных уровнях по высоте разные печатные платы (фиг.3) со своими удерживающими элементами 5. На верхнем уровне укреплена плата 6 жидкокристаллического индикатора 3, плата кнопок управления 7 и связанная с диспетчерским пультом (не показан) посредством канала информационного взаимодействия, плата 8 GSM-GPRS модема со светодиодом 9, с держателем 10 SIM-карты и разъемом 11 для подключения внешней антенны (фиг.4). При этом, крышка корпуса 2 на своей длинной боковой панели имеет дополнительную прорезь 12 (фиг.1) для установки SIM-карты модема, и дополнительную прорезь на лицевой панели 13 под светодиод 9 GSM-GPRS модема.

Ниже по уровню в корпусе расположена печатная плата микроконтроллера 14 (фиг.3) с разъемом интерфейса программирования 15 (фиг.2, 3), разъемом 16 подключения внешнего модема, разъемом 17 подключения платы индикатора 6, разъемом 18 подключения платы кнопок управления 7 и разъемом 19 подключения платы модема 8, с выведенными через прорези корпуса на его длинные боковые панели съемными клеммными колодками 20 для ее сопряжения с датчиками давления и охранной сигнализации (не показаны).

Под платой микроконтроллера 14 в корпусе на нижнем уровне закреплена связанная с ней печатная плата блока коммутации 21 с выведенными через прорези корпуса на его длинные боковые панели съемными клеммными

колодками 20 для подключения питания контроллера и внешних электрических соединений узлов сопряжения исполнительного механизма, в том числе, магнитных пускателей (МП) и частотного преобразователя (ПЧ) для управления насосами (не показаны).

Микроконтроллер предназначен для управления работой контроллера на основе алгоритмов, записанных в его постоянной памяти. Он выполняет преобразование, обработку сигналов с датчиков давления и управляет работой частотного преобразователя приводов и магнитных пускателей насосов. Обеспечение платы микроконтроллера 14 разъемом 16 для подключения внешнего модема по желанию потребителя позволяет повысить надежность внешней связи контроллера.

Блок коммутации предназначен для переключения (подключения) насосов к частотному преобразователю, включения/отключения насосов.

Кнопки управления 4 предназначены для ввода в микроконтроллер информации (значений параметров), необходимой для создания заданной логики работы.

Индикатор 3 предназначен для визуального отображения следующей текущей информации:

- значения давлений в контролируемой системе;

- кодов неисправностей и нештатных ситуаций;

- состояния каждого насоса в системе и времени его наработки;

- состояния частотного преобразователя ПЧ двигателей насосов;

- состояния магнитных пускателей МП;

- наличия фаз;

- состояния переключателей насосов: автоматический/ручной;

- состояния датчиков охранной и пожарной сигнализации (Д_ОХР Д_ПЖ);

- состояния датчика расхода электроэнергии Д_Э и его текущем расходе;

- состояния датчика расхода воды Д_В и его текущем расходе;

- состояния канала информационного взаимодействия с диспетчерским пультом.

Модем предназначен для информационного взаимодействия контроллера с диспетчерским пультом управления через программу диспетчерской.

Контроллер насосной станции работает следующим образом.

Устанавливают контроллер в отдельный металлический шкаф (не показан). Частотный преобразователь ПЧ и магнитные пускатели МП (не показаны) располагают в отдельном металлическом шкафу силовой автоматики (не показан). Датчики давления Д₁ -Д₁₀ (не показаны) установлены на впускном и выпускном трубопроводах (по 2 датчика) и на выходе каждого насоса. Перед запуском контроллера проверяют надежность соединения контактов на клеммах разъемов, во избежание межфазных замыканий, и после этого через разъем питания на его колодке включают в сеть. После включения настройку и управление работой контроллера производят с кнопок управления 4 и с диспетчерского пульта управления.

После запуска контроллер (фиг.4) сравнивает заданное и текущее давление на выходе системы и выдает управляющую команду на частотный преобразователь ПЧ и магнитные пускатели МП. Частотный преобразователь ПЧ начинает плавно разгонять электродвигатель подключенного к нему насоса, выбираемого по заданному алгоритму.

Во время работы контроллер проводит непрерывный мониторинг значений давлений на всех датчиках давления (Д₁-Д ₁₀) трубопроводной системы. Как только давление на выходе системы достигло заданного значения, контроллер подает сигнал на частотный преобразователь ПЧ о стабилизации частоты вращения электродвигателя насоса. В зависимости от водопотребления (отклонение значения давления на выходе системы от заданного) контроллер через шкаф силовой автоматики подключает или отключает дополнительные насосы, что позволяет оптимизировать энергозатраты и предотвратить неоправданные потери воды, а также предотвратить прорывы трубопровода, вызываемые избытком давления.

Во время работы контроллер автоматически выполняет диагностику всех датчиков (Д₁-Д₁₀) и работу насосов, и принимает все меры к защите оборудования, сохраняя работоспособность насосной станции. В случае

выхода из строя частотного преобразователя и/или датчиков давления для их замены насосы можно перевести в ручной режим управления. В этом режиме включение насосов осуществляется напрямик через магнитные пускатели (без возможности автоматического отключения), а контроллер осуществляет только диагностику системы с выводом на жидкокристаллический индикатор 3 сообщений об ошибках. Во время работы системы контроллер с заданными интервалами времени предает информацию о состоянии насосной станции посредством GSM-GPRS модема 8 на центральный пульт диспетчерской, что позволяет осуществлять непрерывный мониторинг станции с центрального диспетчерского пульта.

Помимо этого контроллер фиксирует и передает информацию с датчиков пожарной сигнализации Д_ПЖ, охранной сигнализации Д _ОХР датчиков расхода электроэнергии Д_Э и расхода воды Д_В (не показаны) на центральный диспетчерский пункт с дублированием информации на жидкокристаллическом индикаторе 3.

Предложенный контроллер насосной станции с совокупностью его существенных признаков позволяет обеспечить компактность и надежность всей системы автоматизированного управления водоснабжением крупных насосных станций за счет встраивания в корпус контроллера модема и получить полную информации о работе насосной станции, за счет подключения датчиков расхода воды и датчиков расхода электроэнергии, а также расширить линейку моделей контроллеров насосных станций.

Контроллер насосной станции успешно прошел заводские испытания и в настоящее время готовиться к внедрению в системы автоматизированного управления водоснабжением жилых и производственных зданий и помещений.

1. Контроллер насосной станции, содержащий разборный прямоугольный корпус из основания и полой крышки с прорезями, жидкокристаллический индикатор и кнопки управления, выведенные на его лицевую панель, жестко закрепленные внутри корпуса к его основанию на разных уровнях по высоте печатные платы со своими удерживающими элементами: на верхнем уровне укреплена плата жидкокристаллического индикатора, ниже по уровню расположена печатная плата микроконтроллера с разъемами интерфейса программирования, подключения платы индикатора, с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для сопряжения микроконтроллера с датчиками давления и охранной сигнализации, а под печатной платой микроконтроллера, на нижнем уровне, закреплена связанная с ней печатная плата блока коммутации с выведенными через прорези крышки корпуса съемными клеммными колодками для подключения питания контроллера и внешних электрических соединений узлов сопряжения исполнительного механизма, в том числе магнитных пускателей и частотного преобразователя для управления насосами, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен установленным внутри корпуса GSM-GPRS модемом с держателем SIM-карты и разъемом для подключения внешней антенны, а крышка его корпуса выполнена с дополнительной прорезью для установки SIM-карты, при этом GSM-GPRS модем установлен в корпусе на отдельной плате со своими удерживающими элементами и связан как с печатной платой микроконтроллера через один из ее разъемов, так и с диспетчерским пультом посредством канала информационного взаимодействия, а плата микроконтроллера сопряжена со счетчиком электроэнергии и счетчиком расхода воды.

2. Контроллер насосной станции по п.1, отличающийся тем, что плата модема установлена в корпусе на одном уровне с платой индикатора.

3. Контроллер насосной станции по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен платой кнопок управления, связанной с платой микроконтроллера через разъем и установленной внутри корпуса на одном уровне с платой жидкокристаллического индикатора и платой модема.

4. Контроллер насосной станции по п.1, отличающийся тем, что плата микроконтроллера дополнительно снабжена разъемом подключения внешнего модема.

5. Контроллер насосной станции по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен светодиодом индикации встроенного GSM-GPRS модема, при этом крышка его корпуса выполнена с дополнительной прорезью под светодиод.

6. Контроллер насосной станции по п.1, отличающийся тем, что модем обеспечивает информационное взаимодействие с диспетчерским пультом через программу диспетчерской.