專利名稱：一種消防水泵控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種消防水泵控制器，特別是一種由微機控制的消防水泵可編程控制器。
目前我國對火災(zāi)消滅的主要方法是利用水源滅火，在許多建筑物內(nèi)部均設(shè)有專用水泵，消防噴淋水泵裝置及相應(yīng)配套的電氣控制設(shè)備，這些供水器件與電氣元件均屬防患設(shè)施，如無火災(zāi)、火警，就長期處于閑置不用狀態(tài)中，當管理跟不上與長期受環(huán)境污染及潮濕腐蝕中，這些消防裝置逐漸失靈甚至銹死，一旦發(fā)生火警需要投入滅火救災(zāi)時，設(shè)備不能啟動運轉(zhuǎn)，達不到予期的效果，問題嚴重。
本實用新型的目的就是針對上述問題而設(shè)計的利用PC機控制消防水泵的自動控制器，從而實現(xiàn)消防水泵日常管理自動化，改變長期閑置不動的設(shè)備可能造成的銹死甚至失效，成為按規(guī)定要求可定期自動起動運轉(zhuǎn)的動態(tài)設(shè)備。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該消防水泵控制器是由供水裝置，雙路電源電氣控制電路組成，其特征在于①供水裝置是由消防池、電磁閥、水位開關(guān)、管道壓力開關(guān)、消防泵和管道泵構(gòu)成；②雙路電源是由接觸器KM1、KM2、繼電器KA1、三相5線控制電源等組成；其中KA1的常開觸點接在A路電源上，KA1的常閉觸點接在電源B路上；③電氣控制電路是由消防泵、接觸器KM(KM4、KM5)過流保護器FR、繼電器組合模塊或缺相檢測器ZR組成，模塊中三個繼電器線圈分別接至所測電機的電源輸入端，三個繼電器的常開觸點串聯(lián)連接，其中接觸器KM4為星型接法接觸器，另一接觸器為△型接法接觸器。
本實用新型的PC程序是由鎖存器keep、中間內(nèi)部繼電器aux、脈沖發(fā)生器DIFU、火警開關(guān)SB01－n、延時器TIME、輸出繼電器OUT、計數(shù)器CN47和電磁閥YB構(gòu)成，并按PC各功能程序進行電連接。
由于采用上述方案，使本實用新型具有如下技術(shù)性能1、對雙路供電電源，可自動互投切換或手動切換。
2、在接到火警信號后，立即發(fā)出報警音響與燈光顯示，同時啟動消防水泵運行，開啟供水，在高層建筑內(nèi)有管道泵(加壓泵)設(shè)備時，管道泵提前于消防水泵工作，當消防水泵工作進入正常狀態(tài)后，管道泵自停。
3、水泵與電氣控制設(shè)備均為兩套，一用一備，當其中一套發(fā)生故障時，另一套自動投入運行，并作出相應(yīng)的顯示。
4、為了提高消防設(shè)施的可靠性與解決長期不運行設(shè)備銹死失靈問題，新控制能使設(shè)備定期運行，自運行試驗是在特設(shè)的水路自循環(huán)下進行的。
5、新控制器具有消防第一的優(yōu)越性，在任何狀態(tài)下，只要有火警信號輸入，其它讓路；6、當發(fā)生火警信號來自誤操作時(這時指消火栓處消防按鈕被誤動水泵起動后可以自停。
7、新控制器能自動檢測系統(tǒng)中多種故障，如電機過載、缺相、水泵不工作、缺水等，并作出顯示。
8、當消滅火災(zāi)關(guān)斷最后噴水的水龍截門后，消防泵即可自停工作，如需再次用水只要打開水龍截門；消防水泵可以再供水，這對消滅殘余復(fù)燃的火勢極為有利，這也是新控制器的一個特點。
9、新控制器還可以控制噴淋裝置、氣體滅火裝置、排煙通風裝置、防火門窗裝置，也可以控制隔膜式氣壓缸、生活水泵等，根據(jù)用戶要求增減項目，可作為一機多能。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明


圖1 供水系統(tǒng)圖2 雙路電源圖3 電氣控制電路圖4 缺相檢測程序圖5 PC機顯示程序圖6 電機啟動及計數(shù)程序圖7 過電流檢測及電磁閥開閉程序圖8 PC機輸入信號程序圖9 生活泵起?？刂瞥绦?br> 圖10 自檢、手選、消防一起動信號程序
圖11 生活泵手動控制
圖12 主消防消防泵Y－△啟動，主付轉(zhuǎn)換及檢測程序
圖13 付消防消防泵Y－△啟動，主付轉(zhuǎn)換及檢測自起動定時
圖14 消防起動優(yōu)先選擇、起動輸出。
消防水泵控制器的自動控制，主要是通過可編程序控制器(PC機)完成的，其控制項目與性能取決于配套軟件的編制。
一、控制器的經(jīng)常狀態(tài)本控制器用在消防系統(tǒng)中，要求經(jīng)常處于帶電工作戒備狀態(tài)，隨時對供電電流、水流等自動進行檢測與準備投入消防運行。
二、雙路供電自動切換消防設(shè)備經(jīng)常由供電單位分A、B兩端供電，一般為三相四線制380／220伏，一用一備。本控制器根據(jù)國際IEC標準設(shè)計為三相五線制即零地分開，當用于三相線制回路中時，可將零地連接。
雙路供電一次系統(tǒng)接線與通常雙路供電相同(見圖2)只是二次控制由新型可靠性高的繼電器取代了老式中間繼電器，其工作可靠性與壽命均有很大提高。
其工作過程當A路常用電源有電時，KA1閉合，接觸器KM1線圈通電，KM1閉合，A路通電，與此同時，KA1常閉打開，KM2斷開，B路切斷。
在A路停電，KA1線圈斷電，控制KM1的常開觸點斷開，控制KM2的常閉點閉合，此時KM1線圈斷電，KM2線圈通電工作，則實現(xiàn)了在A路無電時，自動切入B路通電的功能(見圖6)由于使用同一中間繼電器的常開、常閉接點分別控制兩個接觸器，則KM1、KM2為互鎖，至此完成雙路供電互鎖切換。
三、管道泵起動運行當有火警時，人為通過火警開關(guān)SB01～SBn向PC機的輸入點P100發(fā)出火警信號，當PC收到此信號時認定火警發(fā)生(見圖8中18)1、PC機消防信號的產(chǎn)生過程當P100＝1時，延時器TIM14經(jīng)1秒延時，閉合，自鎖存器Keep1308 1秒后由0變?yōu)?，此時單脈沖發(fā)生器DIFU1315發(fā)出一個脈沖信號，中間內(nèi)部繼電器aux1309線圖為1，此信號為消防起動信號(見
圖10中13～20)2、管道系統(tǒng)運行控制過程在火警來時，首先起動設(shè)在高層建筑屋頂水箱間的管道泵(加壓泵)，從高層水箱內(nèi)抽水往消防水管道供水加壓，為高層失火快速提供用水量，3分鐘后主消防水泵起動正常供水后，管道泵自停，其控制過程為當1309為1時(見三－1)TIM17延時3秒為1，TIM18延時180秒為0，此時輸出繼電器OUT608在消防起動信號aux130通電后，3秒后為高電平導(dǎo)通，3分鐘后(180秒)自動斷開。(見
圖11中9－12)管道泵為直接起動電路，由KM9控制(見圖3中11～12)，而KM9的通電斷電由PC機out608控制。(見圖6中11)。
四、一用一備雙路消防泵起動運行與自動切換1、主消防泵起動(以圖3中1號電機為例)，由于消防泵配備的電動機功率大小不同，可以直接起動，星角起動及其他降壓方法起動，現(xiàn)以星角起動說明(見圖3中1～5)，KM3為1＃泵的主電源接觸器，KM4為星接法接觸器，KM5為△接法接觸器，在起動過程中KM1吸合1秒后，KM4吸合進行Y型起動，之后延時3.5秒KM4斷電0.5后KM5吸合，完成Y－△轉(zhuǎn)換過程，圖中FR1為過保護器，其常開點通過KA3給PC機輸入過流信號P004。(見圖7中3及圖8中11)。ZK－1為繼電器組合模塊式缺相檢測器(見圖4中1～5)，模塊中三個繼電器的線圈分別接至所測電機的電源輸入端(U33、V33、W33)，三個繼電器的常開點為串聯(lián)關(guān)系，可見當電機運行中缺相時，例如KA01所檢測的U項無電，則KA01常開點打開，同理可見三項只要有一項掉電則ZK－1的輸出低電平，此信號輸入PC機輸入點P005做為1＃電機的缺相信號(見圖8中12)，當PC機邏輯中，aux1309火警信號來時，aux1001為1，控制1002為1，aux1001為主電源通電起動信號，aux1002為Y控制，在aux1001的控制下，TIM100延時3.5秒通，即aux1002 3.5秒后由1變到0，同時TIM100的常開點控制aux1004 3.5秒后由0變?yōu)?，使TIM02延時0.5秒后aux1005導(dǎo)通，控制電路Y轉(zhuǎn)為△，(見
圖13中1～11)，此時假設(shè)選擇1＃泵為主時，則aux1002導(dǎo)通，則1001和1002相同，1002、1005分別和1203、1204相同，這樣通過aux1202、aux1203、aux1204分別控制1＃泵接觸器KM3、KM4和KM5工作，完成1＃泵的Y－△起動。(見
圖14，XF005)2、一用一備雙路消防水泵的自動切換和雙路供電一樣，消防泵也設(shè)置為雙路切換，其切換是由PC機根據(jù)正使用泵的故障信號來控制執(zhí)行切換到備用泵的，當選定的常用水泵(如1＃泵)正常運行中，PC機隨時通過(四－1)中所講的P004及P005來檢測1＃電機的工作狀態(tài)，同時PC機還通過管道壓力開關(guān)SA05和水流量檢測開關(guān)SA04(或SA03)經(jīng)過輸入點P006及P011檢測供水狀態(tài)(見
圖1)，當P004或P005有一發(fā)出故障信號時，aux1003 2秒后由0變1，發(fā)出切換信號，TIM04進行切換(見
圖12、13)若1003通電，則1003的常閉點斷，aux1001斷電，1＃掉電停機，同時，TIM04延時導(dǎo)通，aux1011通電，備用泵開機，其工作過程與1＃泵相同(見
圖13)。若定為2＃泵為主時其工作過程與上述完全相同，這里不再贅述。
五、再起動過程及誤操作保護當消防滅火工作初步完成后，在關(guān)閉全部水龍截門時，消防水泵即自動停止運行，如再次需用水消防，只要打開水龍截門、消防泵可以再次投入供水運行，這個過程是通過水流繼電器開關(guān)SA04及水壓繼電器SA05輸給PC機一個再用水信號P011和P006，實際上這是一個起動保護邏輯控制，如前所述aux1309為起動信號，由于起動前管道內(nèi)無水流故使用TIM20常閉點短路P005、P010，在起動若干時間后(此時間視出水口距水流開關(guān)距離而定)，常閉點打開，消防泵起動除受1309控制處，還受aux1410控制，在無停機信號P003，手控起動信號P008水壓不高時，電機允許起動(見
圖12中12～14)當關(guān)閉水龍帶截門后，以上信號只有水壓升高則電機停止，當再開啟截門時，水壓降低，則電機再次開動，從而完成了再起動過程。
根據(jù)同樣道理，當誤按火警開關(guān)后，人為打開水截門，則電機起動很短一段時間后，自動停機，則完成誤操作功能。
六、自動試運行(定每月一次)在不具備專職人員定期進行手動試運行時，PC／XF控制器設(shè)計了定期自動試運行功能，其工作過程是利用PC機具有長期通電工作的優(yōu)點，將PC機的內(nèi)部時鐘、延時邏輯功能及計數(shù)功能結(jié)合構(gòu)成一個長時間控制器，作為整個系統(tǒng)的自動試運行信號，從而使消防系統(tǒng)定期自動運行。
自動試運行工作控制原理整個試運行過程基本與消防運行相同(見本文四－1及四－2)這時僅對PC機自動延時功能做一說明1、定時試運行信號的產(chǎn)生(見
圖13中22～25)，從圖中可見，當系統(tǒng)通電后，由于記數(shù)信號此時為0，即aux1106常閉為邏輯通，則延時TIM10每延時3600秒向CNT47計數(shù)器發(fā)出一個脈沖，CNT47記數(shù)一次同時，通過單脈沖發(fā)生器DIFV1110把TIM10清零，重新延時，這樣循環(huán)720次后，CNT47記滿720次(30天)發(fā)出起動信號并自動清零，重新計數(shù)。
2、定時試運行起動信號的產(chǎn)生，與消防起動信號aux1308相同，自動試驗也要有一個定時試運行起動信號aux1306(見
圖10中8～12)，其產(chǎn)生過程為上述記數(shù)器CNT47記滿一天后向aux1306發(fā)出起動信號，此時在aux1306的支持下系統(tǒng)進行試行，首先控制out609導(dǎo)通(見
圖14中30)使中間繼電器KA2吸合(見圖6中12)，KA2控制電磁閥YB1、2、3、4動作(見圖7中2～5)從而切斷消防水通道，打開試驗水通路(見
圖1)使水路形成自循環(huán)過程。第二起動管道試運行過程與本文三相同，第三在選定主備消防后，現(xiàn)假定選1＃泵為主，則起動1＃泵，起動過程與本文四－1相同，但這里加入了試運行時間控制，aux1306通過aux1006控制TIM03記時180秒(3秒種)后，控制aux1007斷開，切斷1＃泵起動信號aux1001，1＃泵停機(見
圖12)，與此同時aux1007接通TIM04，經(jīng)3秒延時后自動打2＃泵的起動信號aux1011，使2＃泵投入試運，其過程與上述1＃泵試運行過程相同，不再敘述。
3、試運行的自動記錄1＃泵試運行3分鐘后在aux1007控制下，由脈沖發(fā)生器DIFV1008發(fā)出記數(shù)信號OUT610(見
圖12中26～27)，控制1＃記數(shù)器PC1記數(shù)1次(見圖6中13)，同理2＃泵試運行3分鐘后PC2記數(shù)一次。當在試運行過程中某一泵發(fā)生故障，如1＃泵在3分鐘內(nèi)發(fā)生故障，則1007不發(fā)生記數(shù)信號，同時象本文四－2中所敘那樣系統(tǒng)自動切換到另一泵試運行，這樣在人工檢修時就可以根據(jù)PC1、PC2的記數(shù)來判斷消防泵的試運行狀況。兩泵均起動試運行一次后系統(tǒng)等待下一次，試運行信號的來到。
七、手動試運行試驗及手動單泵運行試驗在有條件進行定期人工試運行的單位，按期由來人按動開關(guān)試驗。
1、手動試運行信號的產(chǎn)生(見圖8中3～10)由選擇開關(guān)SB2選擇各個單泵及系統(tǒng)手動試運行，按鈕SB4為起動控制按鈕，SB3為停機控制按鈕。
2、單泵運行試驗現(xiàn)以管道泵為例說明之，其它各泵均與此相同。將SB2擲到P012檔，此時按SB4、置008為1時，輸入信號012通過DIFU1303發(fā)出管道泵起動單脈沖將鎖存繼電器Keep1312置1(見
圖10中4，27)，Keep1312控制out608通(見
圖11中12～13)，控制KM9通電，管道泵運行，當按SB3后由P003將keep1312置0，out608斷開，KM9斷電，管道泵停機。同理可直接手控消防電機并試運行。
3、手動試運行試驗將SB2擲到P015檔，當按動SB4時，系統(tǒng)立即投入試運行試驗，啟動方法與本文七－2相同(見
圖10)，當PC機收到手動試運行信號，按本文六－2中所敘述過程工作，這里不再敘述。
八、控制工作信號的優(yōu)選排隊PC機對各種外來輸入信號可以按編排程序進行選擇1、一切信號以消防火警信號優(yōu)先，其原理(見
圖10中2)火警信號產(chǎn)生后aux1308切斷手控試驗通路；(見
圖10中8～9)，aux1308火警信號切斷自試運行信號產(chǎn)生通路；(見圖9中6～7)，aux1308切斷生活泵起動信號通路，由此不論系統(tǒng)處于何種試驗或運行中，只要有火警信號aux1308產(chǎn)生，非火警信號程序均停止執(zhí)行，立即轉(zhuǎn)入消防工作狀態(tài)。
2、在無火警信號時，以手動控制單機運行優(yōu)先，其工作原理(見
圖10中8～9)手動自試運行脈沖產(chǎn)生后，即DIFV1307發(fā)出單脈沖后，直接短路CNT47對定時自試運行信號aux1306的控制，而由DIFV1307直接將aux1306置1，系統(tǒng)立即投入試運行狀態(tài)。其中單泵試驗則是通過相應(yīng)的信號直接控制該電機水泵的控制點，以管道泵例說明，在無火警時，不論3＃泵是否正在運行均由單機運行信號aux1312優(yōu)先控制具體工作過程見本文七－2所述。
3、當一機多用時，如有生活水泵等，也受同一臺控制器控制時，雖然彼此無關(guān)，也不會互相干擾，但在消防過程中其它受控項目均自動停止執(zhí)行，具體原理已在八－1中敘述。
九、當消滅火災(zāi)后的停機完成消防任務(wù)后，本控制器為了安全起見，不設(shè)計自動復(fù)位程序，而必須人工將火警開關(guān)SB01－SBN復(fù)位，才能解除火警狀態(tài)，隨后進行必要的檢查，調(diào)整、維修后，認定各項性能良好，才可再投入使用。
十、生活水泵工作這里所提對生活水泵的控制，主要是指為高層建筑管道泵水源，高位水箱供水的水泵，它可以用同一臺PC／XF型控制器，水泵也是一用一備，水泵是以水位開關(guān)為輸入信號(見
圖1)中的SA06、SA07送輸PC機輸入點P110及P111，產(chǎn)生控制信號為了防止一臺運行，一臺閑置的問題，PC機具有兩臺水泵交替工作的程序，達到兩臺水泵均無閑置弊病。其原理(見圖9)，當下水位開關(guān)動作，PC機輸入點P111通過TIM31延時1秒起動生活電機A，當水位到達高度后SB06動作產(chǎn)生P110通過TIM30延時1秒產(chǎn)生aux1400，切斷生活泵控制回路，在泵運行中如有故障產(chǎn)生則自動切換到另一水泵運行，其切換原理和本文中四－2相同不再敘述，在此只對雙機交替運行控制做一闡述，在活動泵A、B起動信號aux1403及aux1404產(chǎn)生的通路中加入轉(zhuǎn)換信號keep1402，一路閉合，一路開啟，而keep1402為自鎖繼電器，如當A泵起動后aux1403通過單脈沖發(fā)生器DIFU1405將keep1402置1，則aux1403支路中的keep1402斷開，aux1404支路中1402閉合，由此，再有下水位信號P111產(chǎn)生時，起動的便是B泵了，同時aux1404通過DIFU1405也產(chǎn)生一脈沖又將keep1402置0，使aux1403支路中的keep1402閉合，aux1404支路中的keep1402斷開，這樣延續(xù)下去就完成了兩泵交替運行的控制。
權(quán)利要求1.一種消防水泵控制器，是由供水裝置、雙路電源、電氣控制電路以及PC程序構(gòu)成，其特征在于①供水裝置是由消防池、電磁閥、水位開關(guān)、管道壓力開關(guān)、消防泵和管道泵構(gòu)成；②雙路電源是由接觸器KM1、KM2、繼電器KA1、三相5線控制電源等組成；其中KA1的常開觸點接在A路電源上，KA1的常閉觸點接在電源B路上；③電氣控制電路是由消防泵、接觸器KM(KM4、KM5)、過流保護器FR、繼電器組合模塊或缺相檢測器ZR組成，模塊中三個繼電器線圈分別接至所測電機的電源輸入端，三個繼電器的常開觸點串聯(lián)連接，其中接觸器KM4為星接法接觸器，另一接觸器KM5為△型接法。
2.如權(quán)利要求1所述的消防水泵控制器，其特征在于PC程序是由鎖存器keep、中間內(nèi)部繼電器aux、脈沖發(fā)生器DIFU、火警開關(guān)SB01－n、延時器TIME、輸出繼電器OUT、計數(shù)器CN47和電磁閥YB構(gòu)成，并按程序要求進行電連接。
專利摘要一種消防水泵控制器，是由供水裝置、雙路電源、電氣控制電路及PC程序構(gòu)成的，實現(xiàn)了消防水泵日常管理自動化，改變了長期閑置不動的設(shè)備可能銹死失效的狀況，成為按規(guī)定要求可定期自動起動運轉(zhuǎn)的動態(tài)設(shè)備，提高了設(shè)備隨時投入消滅火災(zāi)的可靠性，并延長設(shè)備使用壽命。
文檔編號F04D15/00GK2133694SQ92241040
公開日1993年5月19日 申請日期1992年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月18日
發(fā)明者許國惠, 杜樾 申請人:許國惠, 杜樾