一种冗余控制电路及冗余控制系统.pdf

本发明提供一种冗余控制电路及冗余控制系统，为解决现有技术中因冷却水系统中不稳定因素引起冷却水供应异常导致空压机系统因温度急剧升高而宕机，造成生产线重大损失的问题而发明；冗余控制电路包括：第一、二、三、四、五、六、七、八支路；其中，第一支路与第二支路并联，然后与第八支路串联，再与第三支路和第四支路分别并联，然后与第一热继电器常闭触点（KH01）串联构成第一回路；第五支路与第六支路并联，然后与第一热继电器常开触点（KH02）串联构成第二回路；所述第一回路、所述第二回路与第七支路并联接入电源主电路中。本发明提供的方案成本低、安全、可靠，解决空压机运行过程中冷却水泵和电控系统发生故障的问题，避免生产设备计划外停机。

1.  一种冗余控制电路，其特征在于，所述冗余控制电路包括：第一、二、 三、四、五、六、七、八支路；其中，第一支路与第二支路并联，然后与第八 支路串联，再与第三支路和第四支路分别并联，然后与第一热继电器常闭触点 （KH01）串联构成第一回路；第五支路与第六支路并联，然后与第一热继电 器常开触点（KH02）串联构成第二回路；所述第一回路、所述第二回路与第 七支路并联接入电源主电路中。

2.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，所述第一支路的 包括：第一常开按钮（SB01）与第一接触器常开触点（KM01）并联，然后与 第一常闭按钮（SB02）串联，再与第一转换开关（SA01）串联，然后与由主 控制器（KA001）和另一第一转换开关（SA01）串联构成的支路并联；所述 第二支路由冗余控制器（KA101）构成。

3.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，所述第三支路由 第一接触器常闭触点（KM02）与黄色指示灯（HR01）串联构成。

4.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，所述第四支路由 第四中间继电器常开触点（KA102）与第三中间继电器线圈（KA03）串联构 成。

5.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，所述第五支路由 第一中间继电器线圈（KA01）构成。

6.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，所述第六支路由 第一中间继电器常开触点（KA04）与电气元件（HY01）串联构成。

7.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，所述第七支路由 第二中间继电器线圈（KA02）构成。

8.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，所述第八支路由 第一接触器线圈（KM03）与红色指示灯（HG01）并联构成。

9.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，还包括：保险丝 （FU01），所述保险丝（FU01）与所述第一回路、所述第二回路和所述第七支 路构成的回路串联。

10.  根据权利要求1所述的冗余控制电路，其特征在于，还包括：另地联 锁YLC接线端子，所述另地联锁YLC接线端子与所述第一支路串联。

11.  根据权利要求2所述的冗余控制电路，其特征在于，还包括：压力传 感器，用于采集所述主控制器（KA001）的当前压力；和/或温度传感器，用 于采集所述主控制器（KA001）的当前温度。

12.  根据权利要求11所述的冗余控制电路，其特征在于，还包括：模拟 量扩展存储器，与所述冗余控制器（KA101）相连。

13.  根据权利要求12所述的冗余控制电路，其特征在于，还包括：压力 变送器（PT），与所述压力传感器和所述模拟量扩展存储器分别相连；温度变 送器（TT），与所述温度传感器和所述模拟量扩展存储器分别相连。

14.  根据权利要求2所述的冗余控制电路，其特征在于，还包括：上位机， 用于在冷却水系统发生异常时进行报警，通过标准推荐接口（RS485）与所述 主控制器（KA001）和所述冗余控制器（KA101）相连。

15.  根据权利要求2所述的冗余控制电路，其特征在于，所述主控制器 （KA001）包括：中央处理模块CPU、模拟量输入模块和以太网通讯模块。

16.  一种冗余控制系统，包括：控制电路的主回路，所述主回路包括：水 泵、空开、接触器、热继电器；其中，所述水泵通过所述热继电器与所述空开 的一端相连，所述空开的另一端与电源主电路相连；其特征在于，所述冗余控 制系统还包括：如权利要求1-15任一项所述的冗余控制电路。

17.  根据权利要求16所述的冗余控制系统，其特征在于，所述冗余控制 系统包括三个所述主回路和三个所述冗余控制电路；所述冗余控制系统还包 括：第一火线（L1）、第二火线（L2）、第三火线（L3）和零线（N），三个所 述主回路均与三个所述火线分别连接，三个所述冗余控制电路均为一端与所述 第二火线（L2）连接，另一端与所述零线（N）连接。

一种冗余控制电路及冗余控制系统
技术领域
本发明涉及工业生产技术领域，特别是指一种冗余控制电路及冗余控制系 统。
背景技术
近年来，空压机系统是现代工业中提高生产效率、实现生产过程自动化的 重要手段，空压机系统的稳定性直接影响生产线的安全生产。由于空压机在运 行过程中会产生大量的热量，如果冷却水系统存在不稳定因素引起冷却水供应 不足或中断将直接导致空压机系统因温度急剧升高而宕机，将造成生产线的重 大损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冗余控制电路及冗余控制系统，为解 决现有技术中因冷却水系统存在不稳定因素引起冷却水供应不足或中断将直 接导致空压机系统因温度急剧升高而宕机，将造成生产线的重大损失的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种冗余控制电路，包括：第 一、二、三、四、五、六、七、八支路；其中，第一支路与第二支路并联，然 后与第八支路串联，再与第三支路和第四支路分别并联，然后与第一热继电器 常闭触点（KH01）串联构成第一回路；第五支路与第六支路并联，然后与第 一热继电器常开触点（KH02）串联构成第二回路；所述第一回路、所述第二 回路与第七支路并联接入电源主电路中。
上述的冗余控制电路，其中，所述第一支路的包括：第一常开按钮（SB01） 与第一接触器常开触点（KM01）并联，然后与第一常闭按钮（SB02）串联， 再与第一转换开关（SA01）串联，然后与由主控制器（KA001）和另一第一 转换开关（SA01）串联构成的支路并联；所述第二支路由冗余控制器（KA101） 构成。
上述的冗余控制电路，其中，所述第三支路由第一接触器常闭触点 （KM02）与黄色指示灯（HR01）串联构成。
上述的冗余控制电路，其中，所述第四支路由第四中间继电器常开触点 （KA102）与第三中间继电器线圈（KA03）串联构成。
上述的冗余控制电路，其中，所述第五支路由第一中间继电器线圈（KA01） 构成。
上述的冗余控制电路，其中，所述第六支路由第一中间继电器常开触点 （KA04）与电气元件（HY01）串联构成。
上述的冗余控制电路，其中，所述第七支路由第二中间继电器线圈（KA02） 构成。
上述的冗余控制电路，其中，所述第八支路由第一接触器线圈（KM03） 与红色指示灯（HG01）并联构成。
上述的冗余控制电路，其中，还包括：保险丝（FU01），所述保险丝（FU01） 与所述第一回路、所述第二回路和所述第七支路构成的回路串联。
上述的冗余控制电路，其中，还包括：另地联锁YLC接线端子，所述另 地联锁YLC接线端子与所述第一支路串联。
上述的冗余控制电路，其中，还包括：压力传感器，用于采集所述主控制 器（KA001）的当前压力；和/或
温度传感器，用于采集所述主控制器（KA001）的当前温度。
上述的冗余控制电路，其中，还包括：模拟量扩展存储器，与所述冗余控 制器（KA101）相连。
上述的冗余控制电路，其中，还包括：压力变送器（PT），与所述压力传 感器和所述模拟量扩展存储器分别相连；温度变送器（TT），与所述温度传感 器和所述模拟量扩展存储器分别相连。
上述的冗余控制电路，其中，还包括：上位机，用于在冷却水系统发生异 常时进行报警，通过标准推荐接口（RS485）与所述主控制器（KA001）和所 述冗余控制器（KA101）相连。
上述的冗余控制电路，其中，所述主控制器（KA001）包括：中央处理模 块CPU、模拟量输入模块和以太网通讯模块。
本发明还提供了一种冗余控制系统，包括：控制电路的主回路，所述主回 路包括：水泵、空开、接触器、热继电器；其中，所述水泵通过所述热继电器 与所述空开的一端相连，所述空开的另一端与电源主电路相连；其中，所述冗 余控制系统还包括：上述的冗余控制电路。
上述的冗余控制系统，其中，所述冗余控制系统包括三个所述主回路和三 个所述冗余控制电路；所述冗余控制系统还包括：第一火线（L1）、第二火线 （L2）、第三火线（L3）和零线（N），三个所述主回路均与三个所述火线分别 连接，三个所述冗余控制电路均为一端与所述第二火线（L2）连接，另一端 与所述零线（N）连接。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，所述冗余控制系统成本低，安全，可靠，实现正常条件下设 备的两用一备的控制，解决了空压机运行过程中冷却水泵和电控系统发生故障 的问题，特别是解决了主控制器出现异常和控制回路如选择开关等被认为误操 作导致的系统不稳定因素，最重要的是实现冷却水泵的冗余电气控制，最大程 度的较少因冷却水泵，电控系统和操作失误等原因造成的冷却水系统异常，避 免生产设备的计划外停机。
附图说明
图1为本发明实施例的冗余控制电路结构示意图；
图2为本发明实施例的冗余控制电路具体结构示意图；
图3为本发明实施例的冗余控制系统中控制电路的主回路示意图；
图4为本发明实施例的冗余控制电路的控制原理图；
图5为本发明实施例的冗余控制系统的控制流程图一；
图6为本发明实施例的冗余控制系统的控制流程图二。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附 图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的因冷却水系统存在不稳定因素引起冷却水供应不足或 中断将直接导致空压机系统因温度急剧升高而宕机，将造成生产线的重大损失 的问题，提供一种冗余控制电路，如图1所示，包括：第一、二、三、四、五、 六、七、八支路；其中，第一支路与第二支路并联，然后与第八支路串联，再 与第三支路和第四支路分别并联，然后与第一热继电器常闭触点（KH01）串 联构成第一回路；第五支路与第六支路并联，然后与第一热继电器常开触点 （KH02）串联构成第二回路；所述第一回路、所述第二回路与第七支路并联 接入电源主电路中。
其中，如图2所示，所述第一支路的包括：第一常开按钮（SB01）与第 一接触器常开触点（KM01）并联，然后与第一常闭按钮（SB02）串联，再与 第一转换开关（SA01）串联，然后与由主控制器（KA001）和另一第一转换 开关（SA01）串联构成的支路并联；所述第二支路由冗余控制器（KA101） 构成。
其中，如图2所示，所述第三支路由第一接触器常闭触点（KM02）与黄 色指示灯（HR01）串联构成。
其中，如图2所示，所述第四支路由第四中间继电器常开触点（KA102） 与第三中间继电器线圈（KA03）串联构成。在第二支路中的冗余控制器 （KA101）接通时，第四支路中的第四中间继电器常开触点（KA102）闭合。 第四支路中的第四中间继电器常开触点（KA102）用于向本支路中的第三中间 继电器线圈（KA03）发送冗余信号。本支路用于监测第二支路和主控制器是 否正常工作。
其中，如图2所示，所述第五支路由第一中间继电器线圈（KA01）构成。
其中，如图2所示，所述第六支路由第一中间继电器常开触点（KA04） 与电气元件（HY01）串联构成。在第五支路中的第一中间继电器线圈（KA01） 得电时，第六支路中的第一中间继电器常开触点（KA04）闭合。
其中，如图2所示，所述第七支路由第二中间继电器线圈（KA02）构成。 本支路用于监测回路是否有电，开关是否闭合并进行过载保护。
其中，如图2所示，所述第八支路由第一接触器线圈（KM03）与红色指 示灯（HG01）并联构成。在第八支路中的第一接触器线圈（KM03）得电时， 第一支路中的第一接触器常开触点（KM01）闭合，第三支路中的第一接触器 常闭触点（KM02）断开。在本支路中的第一接触器线圈（KM03）得电时， 第一支路中的第一接触器常开触点（KM01）闭合，第三支路中的第一接触器 常闭触点（KM02）断开。
进一步地，为了保护电路，如图2所示，所述冗余控制电路还包括：保险 丝（FU01），所述保险丝（FU01）与所述第一回路、所述第二回路和所述第七 支路构成的回路串联。
进一步地，为了在电路出现问题时能够通知异地工作人员，如图2所示， 所述冗余控制电路还包括：另地联锁YLC接线端子，所述另地联锁YLC接线 端子与所述第一支路串联。
进一步地，为了实时测量主控制器的压力，所述冗余控制电路还包括：
压力传感器，用于采集所述主控制器（KA001）的当前压力；和/或温度 传感器，用于采集所述主控制器（KA001）的当前温度。本发明实施例提供的 冗余控制电路包括两个压力传感器和两个温度传感器，同时接入冗余控制器 中，通过软件算法，实现正常时取平均值采集当前压差和温度，任何一个压差 传感器或温度传感器异常或维修时都能自动退出系统不影响控制器对当前压 差的计算，通过监测压力和温度来判断主控制器是否正常工作，从而做出相关 动作。
进一步地，为了处理所采集到的管道的压力和水温，如图4所示，所述冗 余控制电路还包括：模拟量扩展存储器，与所述冗余控制器（KA101）相连。
进一步地，为了构成自动控制的检测信号源，本发明实施例提供的冗余控 制电路还包括：压力变送器（PT），与所述压力传感器和所述模拟量扩展存储 器分别相连；温度变送器（TT），与所述温度传感器和所述模拟量扩展存储器 分别相连。
进一步地，为了在电路出现问题时及时通知当地工作人员进行处理，保证 系统的稳定，如图4所示，所述冗余控制电路还包括：上位机，用于在冷却水 系统发生异常时进行报警，通过标准推荐接口（RS485）与所述主控制器 （KA001）和所述冗余控制器（KA101）相连。所述上位机采用工业自动化组 态软件Intouch，实现对设备的运行状态，报警列表，参数设定，曲线查询和 系统安全监测等功能。
另，如图4所示，所述主控制器（KA001）与所述冗余控制器（KA101） 通过标准推荐接口（RS485）相连，实现相关工作状态和数据的传输，互相判 断当前的工作状态和设备性能。
其中，所述主控制器（KA001）包括：中央处理模块CPU、模拟量输入 模块和以太网通讯模块。正常工作时可通过与电气控制电路配合实现手动启 停，远程锁定，自动控制和定期自检冗余控制器状态等功能。
本发明实施例还提供了一种冗余控制系统，如图2和图3所示，包括：控 制电路的主回路，所述主回路包括：水泵、空开、接触器、热继电器；其中， 所述水泵通过所述热继电器与所述空开的一端相连，所述空开的另一端与电源 主电路相连；其中，所述冗余控制系统还包括：上述的冗余控制电路。
如图2和图3所示，其中，所述冗余控制系统包括三个所述主回路和三个 所述冗余控制电路；所述冗余控制系统还包括：第一火线（L1）、第二火线（L2）、 第三火线（L3）和零线（N），三个所述主回路均与三个所述火线分别连接， 三个所述冗余控制电路均为一端与所述第二火线（L2）连接，另一端与所述 零线（N）连接。本发明实施例提供的冗余控制系统可靠度高，满足生产所需 并实现了两用一备，轮流切换控制，在产生故障时备机自动启动。
下面具体说明本发明实施提供的冗余控制系统的具体控制流程，如图5 和图6所示。
主控制器通过标准推荐接口（RS485）与冗余控制器和上位机监控电脑实 现信息交互，在远程时根据设定时间或其他条件启动两台水泵，当第二中间继 电器线圈（KA02）或第一中间继电器线圈（KA01）接通时备用机启动，实现 两用一备；在本地时，可以手动启动或停止本机；第一接触器常开触点（KM01） 和第一接触器常闭触点（KM02）反馈控制回路的工作状态。第三中间继电器 线圈（KA03）用于检测冗余控制器定期发出的脉冲信号，用户判断冗余控制 器和冗余回路是否正常工作。如果由第一接触器线圈（KM03）读到的设备工 作台数少于2则报警，如果收到第二中间继电器线圈（KA02）或第一中间继 电器线圈（KA01）的信号则报警，如果没有收到第三中间继电器线圈（KA03） 的定期发送的信号则报警，与冗余控制器或主控制器通讯中断则报警，报警信 号在上位机实时显示。冗余控制器通过标准推荐接口（RS485）与主控制器和 上位机监控电脑实现信息交互，第一接触器常开触点（KM01）和第一接触器 常闭触点（KM02）反馈控制回路的工作状态，压力变送器（PT）用于计算管 道压力，温度变送器（TT）用于检测管道水温，定期接通第四中间继电器常 开触点（KA102）以供主控制器判断冗余控制器和冗余回路的工作状况。如果 由第一接触器线圈（KM03）读到的设备工作台数少于2，或者压力少于设定 值则第四中间继电器常开触点（KA102长时间接通直到工作人员现场确定后 手动复位。如果由第一接触器线圈（KM03）读到的设备工作台数少于2则报 警，压力小于设定值则报警，温度大于设定值则报警，与冗余控制器或主控制 器通讯中断则报警，报警信号在上位机实时显示。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。