專(zhuān)利名稱(chēng)：一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)使用風(fēng)機(jī)、水泵生產(chǎn)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵是動(dòng)力中樞，正常生產(chǎn)期間不允許意外停機(jī)后再啟動(dòng)，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中一旦變頻器自身出現(xiàn)故障，致使風(fēng)機(jī)，水泵電機(jī)不能正常運(yùn)行，不但影響生產(chǎn)，而且造成重大損失；所以必須要保證風(fēng)機(jī)、水泵的穩(wěn)定運(yùn)行。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，工業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)中大都是單路結(jié)構(gòu)，即只有主路工作無(wú)支路熱備份。其存在的問(wèn)題是抗故障能力低，一旦控制回路中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，輕者導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備停機(jī)，影響正常生產(chǎn)，重者引發(fā)安全事故。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同步投切智能控制，以保證生產(chǎn)線中風(fēng)機(jī)或水泵電機(jī)的正常運(yùn)行，保證正常的生產(chǎn)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制柜和兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵；所述壓力傳感器安裝在管網(wǎng)上實(shí)時(shí)檢測(cè)水壓，輸出0 10V/4 20mA電信號(hào)，作為PLC控制器的反饋信號(hào)， PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào)及變頻器當(dāng)時(shí)的作業(yè)參數(shù)，進(jìn)行P (比例)1 (積分)D (微分)綜合運(yùn)算，實(shí)時(shí)調(diào)整變頻器的輸出狀態(tài)和作業(yè)參數(shù)，以控制電動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速；控制柜與兩變頻器相連；所述兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵分別依次電連接，兩套系統(tǒng)獨(dú)立工作，一套工作，另二套備用；當(dāng)任意一套的一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)判斷故障部件控制該套全關(guān)閉，啟動(dòng)另套工作?；蛘咚鰞商谆閭浞莸膲毫鞲衅?、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵兩套系統(tǒng)交叉連接，即兩套壓力傳感器分別與兩套PLC控制器相連，兩套PLC控制器分別與兩套變頻器相連，兩套變頻器分別與電機(jī)相連，兩套電機(jī)分別與兩套水泵相連；一套設(shè)備工作，另二套備用；當(dāng)任意一套的一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)判斷故障部件自動(dòng)啟動(dòng)備份的相對(duì)應(yīng)部件工作，并發(fā)出報(bào)警提示，其他備用的部件仍然備用。本實(shí)用新型的有益效果是采用雙機(jī)熱備份方案，以保證系統(tǒng)工作更為可靠、安全。系統(tǒng)主體采用雙路并聯(lián)方案，正常時(shí)，一路工作，另一路實(shí)時(shí)跟蹤備份。一旦其中一路發(fā)生故障，系統(tǒng)自動(dòng)切換為另一路接替工作，同時(shí)保證無(wú)系統(tǒng)擾動(dòng)現(xiàn)象?？梢詼p少由于系統(tǒng)故障造成停機(jī)，避免造成正常生產(chǎn)；另一方面可以延長(zhǎng)系統(tǒng)平均無(wú)故障使用時(shí)間和設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本。使用兩套工業(yè)控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成雙機(jī)熱備份系統(tǒng)，當(dāng)一臺(tái)系統(tǒng)有問(wèn)題時(shí)，另外一臺(tái)自動(dòng)接替工作。本方案既保證了系統(tǒng)的可靠性，又簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的構(gòu)造。使整個(gè)系統(tǒng)的可維
3護(hù)性、可擴(kuò)充性和可管理性得到大幅度提高。熱備份的變頻器在于變頻器正常工作期間沒(méi)有輸出電壓，即熱備份的變頻器自身不耗電。采取該變頻器備用方式主要保證所選用高壓變頻器的長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性，同時(shí)在變頻器自身出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響正常生產(chǎn)。

圖1是本實(shí)用新型一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)第一實(shí)施方式的原理方框圖。圖2是本實(shí)用新型一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)第二實(shí)施方式的原理方框圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 如圖1所示，例如現(xiàn)場(chǎng)泵房控制系統(tǒng)中的一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)， 包括控制柜和兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵；壓力傳感器安裝在管網(wǎng)上將水壓轉(zhuǎn)換成4 20mA的模擬信號(hào)，通過(guò)PLC控制器處理同時(shí)發(fā)出輸出信號(hào)傳遞給變頻器內(nèi)置的PID控制器，以改變電動(dòng)水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水；控制柜與兩變頻器相連；所述兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵分別依次電連接， 兩套系統(tǒng)獨(dú)立工作，一套工作，另二套備用；當(dāng)任意一套的一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)(或當(dāng)檢測(cè)壓力信號(hào)異常，例如工作變頻器報(bào)警或錯(cuò)誤、電氣控制器件的故障、電磁干擾引起的系統(tǒng)報(bào)警或軟件運(yùn)行故障等。)控制器控制該套全關(guān)閉，啟動(dòng)另套工作。兩個(gè)電機(jī)和兩個(gè)水泵并聯(lián)安裝作為動(dòng)力中樞；正常工作時(shí)，一套工作另一套實(shí)時(shí)跟蹤備份，一旦其中一套發(fā)生故障， 系統(tǒng)自動(dòng)切換為另一套接替工作，保證無(wú)擾動(dòng)現(xiàn)象，時(shí)刻保證一路正常工作，另一套保持跟蹤備份狀態(tài)。由管網(wǎng)上的壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控水泵的工作狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)到壓力信號(hào)不正常時(shí)，此時(shí)變頻器換向，系統(tǒng)判斷故障部件(控制柜內(nèi))立即自動(dòng)啟動(dòng)備用泵。實(shí)施例2 如圖2所示，一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)，包括控制柜和兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵；所述壓力傳感器安裝在管網(wǎng)上實(shí)時(shí)檢測(cè)水壓，輸出0 10V/4 20mA電信號(hào)，作為PLC控制器的反饋信號(hào)，PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào)及變頻器當(dāng)時(shí)的作業(yè)參數(shù)，進(jìn)行P (比例)1 (積分)D (微分)綜合運(yùn)算，實(shí)時(shí)整定變頻器的輸出狀態(tài)和作業(yè)參數(shù)，以控制電動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速；控制柜與兩變頻器相連；所述兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵兩套系統(tǒng)交叉連接，即兩套壓力傳感器分別與兩套PLC控制器相連，兩套PLC控制器分別與兩套變頻器相連，兩套變頻器分別與電機(jī)相連，兩套電機(jī)分別與兩套水泵相連；一套設(shè)備工作，另二套備用；當(dāng)任意一套的一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)(或當(dāng)檢測(cè)壓力信號(hào)異常，例如工作變頻器報(bào)警或錯(cuò)誤、電氣控制器件的故障、電磁干擾引起的系統(tǒng)報(bào)警或軟件運(yùn)行故障等。)PLC控制器啟動(dòng)備份的相對(duì)應(yīng)的部件工作，其他備用的部件仍然備用。本實(shí)用新型中，關(guān)鍵部件均采用雙機(jī)熱備份方案，以保證系統(tǒng)工作更為可靠和安全。本實(shí)用新型是在已有工頻旁路運(yùn)行與變頻器回路運(yùn)行功能的前提下，研究一種采用變頻器熱備份的方案對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)擾動(dòng)同步投切功能，確保調(diào)速系統(tǒng)的正常運(yùn)行。主變頻器與備用變頻器切換由申請(qǐng)人生產(chǎn)的智能控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行判斷，若控制系統(tǒng)判斷(多種信息同時(shí)進(jìn)行判斷)出主變頻器自身有故障，控制系統(tǒng)自動(dòng)將調(diào)速控制信號(hào)、備用變頻器啟動(dòng)信號(hào)、主回路輸出線路切換信號(hào)按照程序所設(shè)定的時(shí)間間隔及秩序發(fā)出控制切換命令，同時(shí)將無(wú)擾動(dòng)切換時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)調(diào)速控制信號(hào)的幅值大小計(jì)算出來(lái)?？刂葡到y(tǒng)可在3秒以?xún)?nèi)將故障變頻器切除，系統(tǒng)自動(dòng)更換到熱備份的變頻器上去，使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可用于高 (中)壓變頻控制如風(fēng)機(jī)等其他項(xiàng)目中。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求1.一種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制柜和兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵；所述壓力傳感器安裝在管網(wǎng)上實(shí)時(shí)檢測(cè)水壓，輸出 0 10V/4 20mA電信號(hào)，作為PLC控制器的反饋信號(hào)，PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào)及變頻器當(dāng)時(shí)的作業(yè)參數(shù)，進(jìn)行PID綜合運(yùn)算，實(shí)時(shí)調(diào)整變頻器的輸出狀態(tài)和作業(yè)參數(shù)，以控制電動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速；控制柜與兩變頻器相連；所述兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵分別依次電連接，兩套系統(tǒng)獨(dú)立工作，一套工作，另二套備用；當(dāng)任意一套的一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)判斷故障部件自動(dòng)控制該套全關(guān)閉，啟動(dòng)另套工作。
2.—種工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制柜和兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵；所述壓力傳感器安裝在管網(wǎng)上實(shí)時(shí)檢測(cè)水壓，輸出 0 10V/4 20mA電信號(hào)，作為PLC控制器的反饋信號(hào)，PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào)及變頻器當(dāng)時(shí)的作業(yè)參數(shù)，進(jìn)行PID綜合運(yùn)算，實(shí)時(shí)調(diào)整變頻器的輸出狀態(tài)和作業(yè)參數(shù)，以控制電動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速；控制柜與兩變頻器相連；所述兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵兩套系統(tǒng)交叉連接， 即兩套壓力傳感器分別與兩套PLC控制器相連，兩套PLC控制器分別與兩套變頻器相連，兩套變頻器分別與電機(jī)相連，兩套電機(jī)分別與兩套水泵相連；一套設(shè)備工作，另二套備用；當(dāng)任意一套的一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)判斷故障部件自動(dòng)啟動(dòng)備份的相對(duì)應(yīng)部件工作，并發(fā)出報(bào)警提示，其他備用的部件仍然備用。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種用于工業(yè)在線冗余控制系統(tǒng)，包括兩套互為備份的壓力傳感器、PLC控制器、變頻器、電機(jī)和水泵；壓力傳感器安裝在管網(wǎng)上實(shí)時(shí)檢測(cè)水壓，輸出0～10V/4～20mA電信號(hào)，作為PLC控制器的反饋信號(hào)，PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào)及變頻器當(dāng)時(shí)的作業(yè)參數(shù)，進(jìn)行P(比例)I(積分)D(微分)綜合運(yùn)算，實(shí)時(shí)整定變頻器的輸出狀態(tài)和作業(yè)參數(shù)，以控制電動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速；正常工作時(shí)，一路工作另一路實(shí)時(shí)跟蹤備份；可以減少由于系統(tǒng)故障造成停機(jī)，避免造成正常生產(chǎn)；另一方面可以延長(zhǎng)系統(tǒng)平均無(wú)故障使用時(shí)間和設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202230380SQ201120394798
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
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