专利名称：可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及给水、供流转压控制装置，特别是一种可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，该装置支持全球广域网(PSTN)范围内的合法上位监控微机远程对其监视与控制，且能在故障发生时自动实现智能自适应容错运行。上述“供流”中的“流”，是指能被电动泵类执行机构转压的石油化工及所有工业或民用领域的液态或气态流体对象。
背景技术：
目前，公知的给水、供流自动转压控制装置，无论采用变频调速、电磁调速、可控硅调速、直流电机调速，开关磁阻电机调速技术方案、还是采用无调速技术方案的产品，不具备广域网直接通信支持功能和故障自适应容错运行控制功能，所以，它们在管理方式上，不支持通过广域网对其直接远程“四遥”监控诊断维护；在控制方式上，当自身发生随机故障时，不支持自适应容错运行。所以，完全无法满足对可靠性(RAS)有较高需求的高端工业与民用领域用户对转压控制装置所提出的可靠度(Reliability)高、可利用率(Availability)高、可维护性(Serviceability)优良的三性要求。
下面，以采用的调速器件公认最先进、最易实现自动控制、应用最广泛的变频给水、供流转压控制装置为例，说明本领域已公知产品技术方案特点(一).在管理方式上，市场上所公知的绝大多数变频和非变频给水、供流转压产品，没有网络功能，更不能通过全球广域网直接进行远程售后诊断维护服务。这类产品为分散独立的现场单机型给水、供流自动转压控制装置，当要诊断维护现场转压控制装置运行工况或需要检查测试、调试设备的状态时，用户或产品售后服务方只能派专业技术人员到现场实地操作方能达到目的，所以，这类产品不能支持全球广域网的“四遥”即直接遥信、遥测、遥调和遥控等远程监控诊断维护，可维护性(Serviceability)受到时间和地点等客观条件的很大限制。
(二).控制方式为单环反馈，无法接受多路故障闭环反馈信号自动进行监控处理当前，市场上所公知的变频给水、供流自动化转压控制装置，虽然控制柜操作板有常规按钮或触摸屏等区别，工况显示器件上有指示灯、模拟表、数显表、液晶显示屏等区别，工作方式上有固定于某台电动泵机组变频调速或每台电动泵机组都能够循环变频调速等区别，采用的核心控制器件上有PI调节器、单片机、可编程控制器(以下简称PLC)、变频器生产商提供的给水、供流主板等区别，但是，从本质上剖析，该类装置都无一例外地没有脱离单环控制方式的设计巢臼。所以，该类自动转压控制装置除了仅仅能做到接收被加压管网管道压力的这一单參数的反馈信号进行实时恒压监视和调控之外，而对装置内各器件和外部被控对象的各部位易发随机故障状态，既不具备检测感知结构，更不具备综合处理多路闭环反馈信号的自适应调控能力，其技术水平尚滞留在简单的最基本的单环自动控制阶段，不能对被群控的泵类执行机构或自身故障进行自适应处理和容错控制工作，可靠度(Reliability)和可利用率(Availability)很低。
(三).随着市场需求的发展，当前，有两类过渡型网络给水、供流产品开始出现。
它们采用的是通信机与控制机分离的技术，其通信可靠性差，或应用范围有限。
第一类产品，必须通过现场微机服务器等通信中间节点组成局域网或变相局域网，方可支持网络上位监控微机远程监控现场给水、供流的控制设备，此类给水、供流设备并不是真正意义上的网络产品，其技术方案带有过渡性质。在这种技术方案中，中间节点微机由于采用通用微机，其抗干扰性差，缺乏PLC适宜工业现场实时控制的特点，它只能设在现场离控制设备特别是离变频器有一定距离的地方作中间通信节点使用，该微机节点是这类过渡型给水、供流网络产品远程监控必不可少的中转环节。所以，上述技术方案在实质上是上位监控微机与下位微机通信节点之间的远程通信，其特点是下位通信节点微机与远程上位监控微机交换信息后，再将这种信息与给水、供流控制设备内的嵌入式微处理器PLC或单片机之间交换，显而易见，该技术的不可靠之处在于给水、供流控制设备内的嵌入式微处理器与远程上位监控微机之间的通信链路是间接通信，而因其控制器与通信机是相互分离设置的，在到达给水、供流终端时需经过很多的硬、软件环节，因此易出故障，且下位微机通信节点通常需要专业技术人员值守或经常巡回观察，投资成本与运行维护成本较高。更重要的是，它在技术可靠性的实现上有诸多难以克服的缺陷比如，在无人值守的转压泵站里，无论从湿度、温度、灰尘，还是从变频器的高次谐波电磁干扰等环境指标看，都是较恶劣的；在工业性应用环境中，这种采用通信机与控制机分离的技术方案，其电磁屏蔽性、保密性、抗病毒能力、可靠性均较差。如果现场有独立控制室等空间条件，把负责远程通信任务的中间节点下位微机与现场给水、供流控制设备中的PLC分开安装，再对中间节点微机采取软硬件综合抗干扰措施，或许可以正常通信；但中间节点下位微机一旦死机，只有到现场人为重新启动该微机，方可恢复通信，这样一来，就失去了无人值守远程监控的意义；另外这种间接通信方式，软件又是采用高级语言编程，保密性、抗病毒能力、可靠性均较差；如果把中间节点下位微机与变频器、执行接触器安装在同一个柜体内，那么，即令穷尽了所有可能的软硬件综合抗干扰措施，中间节点通信微机的抗电磁干扰和散热问题，仍是一个难以解决的课题，所以，这类产品的远程通信技术方案，在理论上可行，也可以运用，但毫无可靠性可言，没有工业实用性价值，同时，现场装置也不可能实现真正意义上的无人值守。
第二类产品，可在一个企事业单位内通过现场总线技术支持有限范围内上位监控微机与远程现场给水、供流设备中的PLC直接通信监控，它的技术局限性是由于现场总线只适用于所有控制设备集中分布在1～2公里的极小范围内的通信，虽然抗干扰不成问题，适合工业控制，但不能用于需要对跨地域即跨国、跨省市、相距遥远的多个极为分散的泵站集中远程监控的用户选型。显而易见，这种给水、供流产品在技术上也像上述第一类产品一样，如果想支持全球范围的远程诊断、远程检修等网络高技术售后服务，也得在现场总线网络中配置微机通信服务器或工作站；从经济投资角度看，现场总线技术是一种用于制造业建立柔性生产线的技术，其价格十分昂贵，市场适用范围非常有限。
所以，这就是我们说这两类网络给水、供流产品或欠可靠，或应用范围有限的过渡型网络给水、供流产品的理由。
综上所述，可以看到首先，本领域已公知的同类给水、供流产品，都未涉及底层级别的PLC或单片机等嵌入式微处理器的控制与广域网直接远程通信一体化支持技术，其产品不能被跨地域的公司如跨省市、跨国公司或设计生产厂家的合法远程上位监控微机所直接诊断，所直接监控维护，可维护性(Serviceability)受到限制；其次，现已公知的本领域产品技术方案，都未系统地采用多环反馈和智能自适应容错控制结构设计。这些产品虽然能做到自动控制运行，但却缺乏实际应用领域中所要求的最基本的指标——容错性及可靠性。有些产品即使采取了选型优质元器件等措施，来试图保证产品的可靠性，但均不可能从根本上解决可靠性问题。因为从概率论和可靠性的普遍科学原理分析任何工业控制设备或由被设备控制的执行机构，在制造或安装过程中，无论选料如何精良，生产工艺如何考究，质量检验如何严格，产品在实际工业运行环境中仍无法避免随机故障发生，而且，随着使用年限的增长，这种故障发生的概率将会随之增大，一旦出了故障，就要立刻停机，检修好了后方能使用，其可靠度(Reliability)与可利用率(Availability)不可能高。
总之，要彻底全面解决现行给水、供流设备在机电一体化控制理论中所严格定义的可靠性(RAS)即可靠度(Reliability)、可利用率(Availability)、可维护性(Serviceability)三性问题，关键就在于是否意识到解决产品广域网直接通信与自适应容错控制等集成化智能结构设计对提高产品可靠性(RAS)的决定性作用，并能够提出实际技术方案解决这一课题。
发明内容
本实用新型所解决的技术问题是针对上述现已公知产品的缺陷，提出了一种可广域网直接远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，该装置在PLC或单片机等嵌入式微处理器的底层级别上，完全解决了融控制、广域网全球直接远程监控的一体化支持技术课题，以求给水、供流装置不仅能进行恒压控制的问题，而且能从根本上解决在恶劣的工控应用环境中控制变频恒压给水、供流这一高可靠性(RAS)的技术集成问题。
本实用新型所公开的可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，是融控制、通信于一体的网络产品，其解决技术问题所采用的技术方案包括整合式容错控制器，其含有A/D模块、可编程控制器、通信模块即RS232接口器件；由整合式容错控制器和调制解调器、通信避雷器构成的支持广域网公用电话交换网络(英文全称Public Switched Telephone Network，英文简称PSTN)直接监控的通信终端结构；由整合式容错控制器控制的执行继电电路结构和容错执行继电电路结构，该容错执行继电电路结构包括执行容错工作的时间继电器组和中间继电器；由装置三相电源进线段防抖动断相保护电路所构成的防抖动电源断相保护器。
整合式容错控制器其多个I/O输入接点与来自外部多环反馈线及装置内部器件的故障检测多环反馈线相连；其多个I/O输出接点中，两路分别与装置内部自动预警电话机的拨号、收线端子相连，其余接点由各路导线经执行继电电路结构、容错执行继电电路结构与外部被控泵类执行机构的若干台配套电机M相连。
A/D模块的模拟口各端子与变频器的相应调速监控端子相连。
本实用新型提供的技术方案能够全面解决装置的“RAS”运行控制问题，其效果主要表现在一.本装置没有不切实际地苛求给水、供流自动转压控制装置内部器件和外部被控对象不出现任何故障，而是从恶劣的实际工业应用环境中发生不可预见内外故障的角度，均能满足自动适应运行的要求，进行了产品的自适应容错控制技术结构设计，使装置从而达到了一个工业产品所应有的成熟性、可靠性和实用性技术要求。即是说，无论是外部被控对象还是控制机构自身内部关键器件发生随机故障时，本装置都能进行自我诊断，并能区别针对故障类别和部位，在无人干预的情况下，自适应地实时改变自动控制机构内部的控制流程和修改相应的硬件控制电路结构，使系统保持现有客观条件下可能的最优状况容错运行。
这是本装置具有很高的可靠度(Reliability)、可利用率(Availability)之原因所在。
二.本装置是一种集控制、广域网直接通信技术于一体的网络产品，它的综合布线投资为零，终端现场也不需设置或不需在装置内变相设置任何微机服务器数据通信中转节点，而是将智能容错控制与广域网直接远程通信两者不可分割地有机集成在本装置的嵌入式工业微处理器PLC或单片机为核心的整合式容错控制器内，支持PSTN的合法上位监控微机不受地域和距离远近限制，可随时与之建立虚拟专线直接以图形操作界面访问并开展远程监控。故本装置在远程通信时，其抗电磁干扰性、抗病毒能力、保密性强，特别是不存在通用微机通信中转服务器或工作站容易死机的弊端，可使设备实现真正意义上的无人值守。所以，本装置在现场的动态控制流程、各种故障状况及其故障点、容错运行流程、现场压力、流量、液位、温度等实时信号或测量值，除能就地显示外，还能不受地域和距离限制地直接支持向广域网范围内的合法远程上位监控微机实时上传，支持其自身状况在广域网范围能被超距遥信和遥测。
同样，本装置支持持有密码的用户合法上位监控微机，通过图形操作界面在全球广域网范围内远程发送遥控指令，例如远程紧急停止或恢复现场本装置的自动运行工况；远程点动被本装置控制的机泵群中任何一台或数台机泵工频运行，以检验每组机泵是否能正常转压及查看单机加压扬程等技术指标；远程操纵本装置分别逐台变频控制机泵，分别远程查看本装置是否能正常循环驱动每台电机变频调速运行，进行远程实时测试校验等各种远动操作等等。用户在认为需要的时候，只要进行密码授权(用户密码随后可自行改设)，本装置可支持生产厂家的售后服务微机通过PSTN，对装机在全球任何地区用户现场的本装置，直接提供自动定时启停机的远程设定、软件远程升级、故障远程诊断及远程故障处置等网络售后高技术服务，简言之，本装置在支持被超距遥信和遥测的同时，还支持其自身在广域网范围内能够被用户超距遥调和遥控。
本装置具有上述广域网“四遥”监控的支持结构，在其本来就具备自适应容错控制结构的可靠性设计基础上，进一步提供了远程可维护性这一可靠性的冗余保障。此外，本装置与远程上位监控微机图形操作界面通信时，无论在远程监视还是在远程控制状态，它不是传送整幅图形图像信号，而只传送更新的实时信号，从而在保证动态图形实时更新速率的前提下，最大限度地节约宝贵有限的公共通信带宽资源，满足了绿色环保通信要求。因此，本装置能适应各种新老窄带电话网络通信，只要普通电话机能接入通话的地方，用户或制造厂的上位远程监控微机均可跨地域随时与装机在任何地点的本装置直接进行远程通信，展开专业级的远程诊断、远程测试、远程调校及远程故障处置等远程维护，实现远程升级，易于在我国和全世界所有覆盖了普通电话网的大、中、小型城镇普级。
这是本装置不受时空限制，具有优良可维护性(Serviceability)的原因之所在。
三.本装置与远程上位监控微机两者之间虽可远隔天涯，但却能随时共同构成一个管控一体化远程链路整体。当远程上位监控微机与本装置连接成功并进行远程监视时，上位监控微机即使因突然死机、停电等非法关机终止远程通信时，也丝毫不会对远程终端的本装置内的智能自适应控制功能造成任何不良影响。
特别需要说明的一点是，本装置并不要求远程上位监控微机总是在线，所以，即使远程上位监控微机处于关断或无人值守时，也毫无影响。只有当本装置自身或其所控制的对象出现随机故障时，装置内的自动预警电话机机才会自动拨叫远程上位监控微机的专业技术管理人员，向其报警，使之能通过固定式或便携式上位监控微机随时随地就近接入PSTN与本装置展开远程通信，实施监测诊断及调控维护，完全做到了无故障不必监控、有故障能及时监控，既大幅度节约了能源、通信等年运行费，也显著提高了专业技术人力资源的利用率。
综上所述，由于本装置远程通信完全摒弃了对局域网和现场总线的依赖，仅采用内部嵌入式控制器PLC解决了控制、通信一体化的课题，故集成度高，通信链路结构极为简单，不仅接入使用方便，其可靠度(Reliability)和可利用率(Availability)高，可维护性(Serviceability)优良，而且制造成本比所有采用间接通信技术的同类产品要低，可广泛在工业控制与民用给排水转压领域或石油化工及其它一切供流转压领域的广域网管控一体化网络中，用作各远程分散式无人值守的泵站终端作转压控制设备，其实用性是不言而喻的。
图1是本装置结构简图。
图2是图1的结构详图。
图3是图1中以FX2N-48MR型PLC为核心整合的容错控制器对内对外接线安装图。
图4是图2的二次回路电原理图。
图5是图2的二次回路电原理图续页。
图6是图1中防抖动电源断相保护器15的电路原理图。
图7是图1中通信避雷器9的电路原理图。
图8是本装置支持全球PSTN远程上位机通信示意图。
图9是本装置与泵站控制对象多环反馈回路连接示意图。
图1中1.变频器；2.液晶触摸屏；3.A/D模块；4.时间控制器；5.扩充模块；6.可编程控制器(简称PLC)；7.RS232接口器件；8.调制解调器；9.通信避雷器；10.自动预警电话机；11、12.时间继电器组；13、14.中间继电器；15.防抖动电源断相保护器；16.执行继电电路结构；M为外部被控泵类执行机构(以下简称机泵)的若干台配套电机。
图2中17、18、19、20、21、22.中间继电器；23、24、25、26、27、28、32、33.执行接触器；29、30、31.过载掉相保护器；34、35、36、37、38、39.从23到28各执行接触器触头引出的故障检测反馈环传感线；40、41、42、43、44.从M1到M5各电机掉相过载保护器触头引出的反馈环传感线；45.进线段断相故障反馈环传感线；46.变频器故障报警出口反馈环传感线；47.A/D模块与PLC的连接排线；48.调制解调器的通信串口；49.调制解调器的“PHONEM”接口；50.调制解调器的“LINE”接口；M1、M2、M3、M4、M5.外部各机泵的配套电机。
图3中56.转压前管段压力超越检测传感反馈电缆；57.引水管路压力检测传感反馈电缆；61.转压后管段压力超越检测传感反馈电缆；62.转压出口恒压监控传感反馈电缆；63.出口管道流量检测传感反馈电缆；64.转压出口区间压力监控传感反馈电缆；58、59、60、67、68.外部被控各台机泵假抽检测传感反馈电缆；65.缓冲蓄水池箱断水检测传感反馈电缆；66.泵站排渍坑液位检测传感反馈电缆；67.MODEM专用的稳压电源；A/D模块中，接线端子D1至D16、L1、N1为其自有编号，其中，L1、N1分别为电源火线、零线接线端子；可编程控制器6整合了扩充模块5后，其I/O输入端子的自有地址编号是X0至X47，其I/O输出端子的自有地址编号是Y0至Y27，其电源火线、零线接线端子分别为L、N，其传感器电源取用端子为24V、0V。
图4、5各元器件编号与图2、图3对应各元器件编号是相一致的。
图7中R、T.通信避雷器9的外线RJ11接口；8.调制解调器；10.预警电话机机；48.调制解调器的通信串口；49.调制解调器的“PHONEM”接口；50.调制解调器的“LINE”接口；70.通信避雷器9的对内RJ11接口；69.MODEM专用稳压电源。
图8中51.本装置，即可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置；52.洲际通信卫星；53.PSTN中公用电话交换局站；54.PSTN洲际海底通信电缆或光缆；55.全球PSTN中任何地点接入的合法上位监控微机；PSTN(英文全称PublicSwitched Telephone Network)，为全球广域网公用电话交换网络；箭头→，是普通电话的电缆线。
图9中56.转压前管段压力超越检测传感反馈电缆；57.引水管路压力检测传感反馈电缆；58、59、60、67、68.外部被控各台机泵假抽检测传感反馈电缆；61.转压后管段压力超越检测传感反馈电缆；62.压出口恒压监控传感反馈电缆；63.出口管道流量检测传感反馈电缆；64.转压出口区间压力监控传感反馈电缆；65.缓冲蓄水池箱断水检测传感反馈电缆；66.泵站排渍坑液位检测传感反馈电缆。
具体实施方式
本实用新型即装置51，是一种可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置。与现有技术方案相比，装置51最大不同之处，在于控制结构和网络通信支持结构配置。
从控制配置看它配置有以可编程控制器6为核心，含有A/D模块3、I/O控制点数扩充模块5、RS232接口器件7的整合容错控制器，使它不仅能连接恒压单环反馈线和依据该反馈信号在设备正常状态下进行实时恒压控制，而且，能连接除恒压反馈线之外的装置内部和外部多环反馈线，并能同时综合外部被控的各个机泵假抽空运转、配套电机过载掉相故障，或装置51内部的变频器1、A/D模块3、可编程控制器(简称PLC)6及每个执行接触器等关键器件级别故障的多环反馈信号，对其分析，进而依据故障器件类型，自适应地决定自动恒压容错控制给水、供流转压，还是自动区间控压容错控制给水、供流转压，罕有故障停机的可能；同时，装置51设有自动引水、引流监控、转压前后管段超越防震颤停机监控、进线段电源断相防抖动保护、缓冲蓄液池断流保护和泵站自动排渍等齐备的功能结构块配置，全面满足了工业自动化应用领域对装置提出的故障自适应能力、自动引水、引流、泵站节能运行、被控管路安全限压、装置电源供给安全、缓冲蓄液池箱断流保护、泵站自动排渍等高可靠性综合控制的技术要求。
从通信配置看它彻底摈弃了给水、供流装置一侧必须另行配置，或在柜体内变相配置独立的微机服务器中转通信节点及对局域网或现场总线系统依赖等控制器与通信机分离的通信技术方案，完全摆脱了远程上位监控微机与装置51中PLC通信时，必须经由下位微机通信站转接这一间接网络通信技术的限制；而是采用控制和通信两者密不可分地融合在以可编程控制器6为核心的整合容错控制器内的高度集成化技术配置，从而使得装置51中的整合容错控制器，完全支持广域网范围内上位监控微机55对其随时直接远程访问，与之直接开展全双工远程通信；此外，配置了保护装置及其通信链路的通信避雷器9，配置了远程上位监控微机55关机时对本装置故障进行报警的自动电话预警机10，以满足各种情况下高可靠性远程监控、诊断及远程维护的技术要求。
下面，以装备一个自来水转压泵房或泵站为例，再结合附图进一步说明装置51的内部配置、自适应容错智能控制和远程网络通信等全部功能及其工作原理。如无特殊说明，以下的文字和附图部分，均以群控多台(套)电动水泵机组进行容错智能恒压供水为例，来对装置51加以说明。
一、装置51的结构如图1所示，装置包括整合式容错控制器，其含有A/D模块3、可编程控制器6、通信模块即RS232接口器件7；由整合式容错控制器和调制解调器8(又称MODEM)、通信避雷器9构成的支持PSTN即支持广域网公用电话交换网络直接监控的通信终端结构；由整合式容错控制器控制的执行继电电路结构16和容错执行继电电路结构，该容错执行继电电路结构包括执行容错工作的时间继电器组11、12和中间继电器13、14；由装置三相电源进线段防抖动断相保护电路所构成的防抖动电源断相保护器15。
整合式容错控制器其多个输入接点与来自外部多环反馈线及装置内部器件的故障检测多环反馈线相连；其多个输出接点中，两路分别与装置内部自动预警电话机10的拨号、收线端子相连，其余接点由各路导线经执行继电电路结构16、容错执行继电电路结构与外部被控泵类执行机构的若干台配套电机M相连。
A/D模块3的模拟口端子与变频器1的相应调速监控端子相连。
上述整合式容错控制器，还包括扩充模块5，该模块只是PLC的I/O控制点扩展模块，没有独立工作能力，其作用仅限于用来扩充可编程控制器6不够用的I/O控制点数，其电源取用线和信号连接排线必须挂接在可编程控制器6上与之整合才能使用；当选型PLC时，若其I/O控制点数≥上述装置结构需要占用整合式容错控制器的I/O输入输出控制点数，则可编程控制器6不再需要配置扩充模块5来扩充其I/O控制点数。
上述通信终端结构中，RS232接口器件7也非独立通信器件，更非独立的下位微机通信主板，它必须与可编程控制器6插连整合后才能使用，它只是一种通信协议转换接口器件，其作用仅限于将可编程控制器6的RS422标准通信接口转换为RS232标准接口，以便可编程控制器6与调制解调器8的标准RS232通信串口48连接，调制解调器8通过电话线连接通信避雷器9后，就直接上线连接到PSTN中了。这里，广域网远程通信支持和容错控制的双重任务，完全由可编程控制器6为核心的整合式容错控制器独自直接兼任。
在可编程控制器6发生故障时，时间继电器组11执行容错工作。在A/D模块3和变频器1发生故障时，时间继电器组12执行容错工作。中间继电器13、14，分别是执行自动排渍、执行引水的出口继电器。
如图1、图2、图4所示RS232接口器件7与可编程控制器6的通信接口插连，构成整合式容错控制器的主通信接口，该接口通过RS232串行通信电缆与调制解调器8的通讯串口48相连。调制解调器8，其“LINE”接口50用电话线与避雷器9的对内RJ11接口70相连；其“PHONE”接口49接入自动预警电话机10的通信插口。由避雷器9的外线RJ11接口R、T直接上线，连接到PSTN即全球广域网公用电话交换网络中，与随时随地连接到该网络中远程合法上位监控微机构成全双工直接远程监控通信链路。可编程控制器6的编程通信接口，通过RS422通信电缆与固定在装置表面的液晶触摸屏2连接。
如图3所示整合式容错控制器的输入端，与来自装置外部被控对象的多环反馈线连成多路闭环回路，所需占用的I/O输入控制点数包括与转压前管段压力超越检测传感反馈电缆56闭环相连的，占用2点；与引水管路真空压力检测传感反馈电缆57闭环相连的，占用2点；与转压后管段压力超越检测传感反馈电缆61闭环相连的，占用2点；与转压出口区间压力监控传感反馈电缆64闭环相连的，占用2点；与外部被控各台泵类执行机构假抽检测传感反馈电缆58、59、60、67、68闭环相连的，占用5点；与缓冲蓄水池箱断水检测传感反馈电缆65闭环相连的，占用1点；与泵站排渍坑液位检测传感反馈电缆66闭环相连的，占用1点；与转压出口恒压监控传感反馈电缆62、出口管道流量检测传感反馈电缆63分别闭环相连的，各占用A/D模块1个模-数转换口。上述来自装置外部被控对象的多路闭环回路随机信息反馈到整合式容错控制器输入端，均会被实时采集。采集到的信号，不仅能被整合式容错控制器作为实时控制的依据，而且能被整合式容错控制器用于向广域网合法上位机直接实时远传。
如图3所示，整合式容错控制器的输入端，与来自装置内部器件的故障检测多环反馈线连成多路闭环回路，所需占用的I/O输入控制点数，包括与变频器1的故障触点反馈线46闭环相连的，占用1点；与进线段断相故障触点反馈传感线45闭环相连的，占用1点；与自动引水泵执行接触器32的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与自动排渍泵执行接触器33的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与A/D模块3的排线47中接线端子D9引出的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与排线47中接线端子D8、D10、D11端子引出的控制线闭环相连的，占用3点；分别与各电机启停执行接触器23至28的故障检测触点反馈线34至39闭环相连的，占用6点，分别与各台机泵的过载掉相检测触点反馈线40至44闭环相连的，占用5点。上述来自装置内部各器件的多路闭环回路随机信息反馈到整合式容错控制器输入端，均会被实时采集。采集到的信号，不仅能被整合式容错控制器作为实时控制的依据，而且也能被整合式容错控制器用于向广域网合法上位机直接实时远传。
如图1、图2、图3所示，整合式容错控制器的输出端各接点，分别由各路导线与装置内各执行器件相连，其连接关系与所占用的I/O输出控制点数包括(见图3)通过多路导线直接与执行继电电路结构16中相对应的中间继电器17至22的线包一一相连，占用6点；通过多路导线与可编程控制器6发生故障时执行容错工作的时间继电器组11中各线包一一相连的，占用3点；通过多路导线，与A/D模块3、变频器1故障的容错执行的时间继电器组12中各线包一一相连的，占用3点；通过导线与自动排渍执行的中间继电器13中线包相连的，占用1点；通过导线与引水执行的中间继电器14中线包相连的，占用1点；与时间控制器4电源输入线连接的缓冲蓄水池箱断水保护和管压前、后管段超越保护输出接点，各占用1点；通过导线分别与自动预警电话机10的拨号、收线控制端子相连的，占用2点。
如图1、图2所示进线段防抖动电源断相保护器15，其输入端连接380V三相四线外电源；其输出端220V单相电源与整合式容错控制器、调制解调器8电源端子、执行继电电路结构16、容错执行继电电路结构控制电源端子相连；其输出端380V三相电源，分别与执行继电电路结构16动力线接入端、变频器1的动力线接入端相连。
执行继电电路结构16和变频器1的负荷侧分两路三相动力线连接一路由执行继电电路结构16动力输出端线直接与外部被控泵类执行机构的电机M1、M2、M3、M4、M5一一对应连接；另一路经变频器1的电源出线端子、执行继电电路结构16，与外部被控泵类执行机构的电机M1、M2、M3一一对应连接。
执行继电电路结构16，设有继电器、各电机过载掉相保护器及变频和工频运行的执行接触器。各器件的连接关系如图2、图4、图5所示中间继电器17、18、19，其线包由导线分别与整合式容错控制器输出接点相连，其控制触点由导线分别连接至变频运行的执行接触器23、24、25的线包；中间继电器20、21、22，其线包由导线与整合式容错控制器、时间继电器组11、12的输出接点分别相连，其控制触点由导线分别连接至工频运行的执行接触器26、27、28线包，此3个执行接触器的三相主触头分别通过对应电机的过载掉相保护器29、30、31与外部被控泵类执行机构的若干台配套电机M连接；执行接触器32、33，其线包分别与中间继电器13、14的控制触点相连。
如图6所示上述防抖动电源断相保护器15，设有断相保护电路、声光报警电路，其中断相保护电路设有三相自动空气开关ZK，其负荷侧的A、B、C任意两相之间，分别与时间继电器1SJ、2SJ线包错开跨接，每相都有接点；其电源侧的A、B、C中任何一相，通过与双联自动空气开关第一联KK-1、时间继电器1SJ、2SJ常开控制触点串联后接到装置控制负荷侧的相应火线A或B或C，零线N通过双联自动空气开关第二联KK-2接到装置控制负荷侧零线N。
声光报警电路从双联自动空气开关KK-1负荷侧，与已并联的时间继电器1SJ、2SJ常闭触点相串联，再接到双联自动空气开关KK-2负荷侧的零线N，构成回路，满足现场声光报警要求。
如图7所示，通信避雷器9配备有避雷管、电容器、电感器，其连接关系是将PSTN的电话线路接到通信避雷器9的进户RJ11插口即R、T上，在R、T节点之间，跨接避雷管BL1；R和T节点，分别经避雷管BL2和BL3接地，从R、T节点又分别经电感L1、L2接通信避雷器9的对内RJ11插口70。电感L1、L2出端节点各连接电容器C1、C2并将它们接地。对内RJ11插口70通过电话线连接调制解调器8的“LINE”接口50；调制解调器8，其“PHONE”插口49通过电话线接入自动预警电话机10的通信口，其稳压电源69二次侧的传输线上跨接避雷管BL4，其通信串口48接内部整合式容错控制器主通信接口。
本装置中变频器1可选用如FR-A240、FR-A540、FRN-G9/P9、FRN-G11/P11、SAMCO-IHF、SAMCO-IPF等型号产品，也可选用任何通用变频器系列产品。液晶触摸屏2，用于柜面显示或现场操纵本装置运行工况，其型号为F940GOT系列，也可选用任何与PLC兼容的其它系列。A/D模块3，其型号可选ZHWG-4型混合计算机、通用PI调节器、或FXON-3A、FX2N-4AD和FX2N-2DA，也可由其它可兼容模数、数模模块替换；时间控制器4为市售产品，用于用户设定本装置自动启停机时间。可编程控制器6，可选用任何具有通信功能的PLC。I/O点扩充模块5，可根据PLC的I/O控制点数够用与否选型或不需要。通信协议转换模块7，可选用与可编程控制器6相兼容配套的即可。调制解调器8为通用外置式MODEM。自动预警电话机10，可选购市售具有拨号连接端子的安防电话机，也可用普通电话机自行改装。电机掉相保护器29至33可选用市售电子型的，也可采用带掉相保护功能的热继电器。执行接触器可根据配套电机功率选型。中间继电器为四对触点通用型中间继电器，不够时可加辅助触头。避雷管BL1至BL4为半导体避雷管或其它避雷管。电感L1、L2为10到20mh。电容C1、C2为0.01到5f。
为便于叙述，本例中，扩充模块5、可编程控制器6、RS232接口器件7，分别按FX2N-16EX、FX2N-48MR、FX2N-232BD型号配套制图加以具体说明如果以8098单片机或其它型号的高性能单片机代换可编程控制器6，以与单片机配套兼容性扩充器件和兼容的RS232接口器件，分别替换扩充模块5、RS232接口器件7，整合后，也同样可实现。
二.装置51运行原理概述及内部结构配置块功能及工作原理(一)装置51运行概述广域网通信功能及效果如图3、图8所示，当本装置在线与上位监控微机远程通信时，现场本装置的正常动态控制流程、进线段有无断相、缓冲蓄液池箱是否断水、被本装置控制的外部任何一台泵类执行机构假抽、任何一台电机过载断相，本装置自身内部任何一个执行接触器发生故障拒动或粘连、A/D模块3或变频器1有否故障，故障发生时的自适应变换过程和容错工作流程，现场压力、流量、液位、温度等实时信号，除在现场得到显示外，均支持不受地域和距离限制地向远程上位监控微机实时上传和实时更新显示，即支持在广域网范围内支持不受时空限制的遥信、遥测。同时，本装置也支持上位监控微机在输入密码后对其实施广域网范围的远动操纵、远程调试、远程升级、故障远程处置，即支持在广域网范围内支持不受时空限制的遥控、遥调。
容错控制功能及效果如图3、图4、图5、图8所示，当未远程通信时，正常情况下，装置将按可编程控制器6内置时钟或用户时间控制器4预设的时间要求，代替值班人员每天周而复始地按时自动进行启停机操作，如果装置无故障，装置将依据转压出口恒压监控传感反馈电缆62反馈到A/D模块3的取样信号与其预设恒压值两者差值的大小，自动对多台机泵的台数投退和转速无级变频增减实施同步控制，进行无差过程实时调节。整合式容错控制器输出接点Y2、Y3、Y4分别为执行各电动机泵变频启停的控制出口；整合式容错控制器输出接点Y5、Y6、Y7分别为执行各电动机泵工频启停的控制出口。由于本装置依据多路闭环反馈输入信号自适应容错控制的技术配置，故它在现场独立运行时，除了时间设定的正常自动停机、管压超越的自动停机、缓冲池箱断水的临时保护停机、进线段断相自动保护停机等全局性因素导致的装置暂时停机以外，无论装置的外部被控执行机构(不管是各台被控机泵还是配套电机)，还是装置自身内部关键器件发生故障，有着多达三重的自适应容错工作方式作自动后备，故任何局部故障难以导致装置停机事故。这样一来，就基本杜绝了高峰给水、供流时间段内转压控制装置故障停机，或装置内外偶然故障发生时必须立即停机突击抢修才能运行的现象，既最大限度的保障了用户给水、供流不致中断，又不损伤设备，同时还便于用户安排在时控停机后或低峰进行设备检修，使管理变得异常方便，适合按计划有序地进行日常维护。
(二)内部结构配置块功能及工作原理1.远程通信配置块功能及工作原理由图8可以看到装置51与挂接在全球PSTN中任何地方的合法上位监控微机55的宏观连接关系。该图中PSTN在每一块大陆内，通过电话线或电话电缆将各个分散的公用电话交换局站53联结成各自的网络拓扑结构；洲际通信卫星52和海底通信电缆或光缆54的左右两侧各代表地球上一个大洲的PSTN，两个大洲的PSTN通过洲际通信卫星52和海底通信电缆或光缆54使全球联成一个PSTN的整体网络。由图8可知，装置51的通信线路，挂接在左侧大洲PSTN中的某电话交换局站的任意一条分支电话线上；而远程上位监控微机55，则挂接在右侧大洲PSTN中的某电话交换局站的任意一条分支电话线上；由于全球广域网PSTN通信协议早就标准化，使得全球任何两地之间的电话可以方便地互联互通，且通信有着多条通道和多个回路可进行。当需要远程通信时，上位监控微机55可通过自己一侧的调制解调器，随时随地对大洋彼岸装置51内的调制解调器8拨号连接，构成一条虚拟专线。该虚拟专线与实际布设的物理专线相同之处是一旦虚拟通信专线建立，就如物理专线一样，独自占有通信通道，PSTN中再有其它调制解调器(或电话)拨叫装置51地址码，将被拒绝接通，拨叫方将听到占线忙音，故不会破坏已建立的虚拟专线通信；同时，由于上线后，PSTN无论哪一个物理节点出问题，其网络拓扑结构均有多个冗余回路支持远程通信，且每次拨号建立的路径具有不确定性，通信不易被非法跟踪，其通信可靠性和安全性好。该虚拟专线与实际布设的物理专线不同之处是通信链路可以不必恒久保持在线状态，既支持通过上位监控微机软操作来实现随时软连接或软断开，又可以通过对硬件电话线的拔插实现随地硬接入或硬断开，保障了上位监控微机55随时随地与装置51进行远程连接操作，具有极大的灵活性。若上位监控微机55认为此次监控任务完成而取消远程连接，虚拟通信专线立即被取消，不会对装置51原有的自动控制运行工况造成丝毫影响，并且不再占用PSTN的带宽资源，通信资费也不再发生。
当线路空闲时，若PSTN中的合法上位监控微机55远程对装置51中的调制解调器8发出自动拨号信息，如果装置51中的整合式容错控制器没有接通电源或通信线缆没有严格按上述硬件连接要求正确地连接着，调制解调器8所挂接的预警电话机10虽能发出震铃声，但它将不会发出正确的载波响应信号，此时，远程上位监控微机55将显示“通信错误，请检查MODEM的设置！”；如果整合式容错控制器电源供电正常且通信线缆严格按上述硬件连接要求正确连接着，且装置51通信接口空闲，调制解调器8所挂接的预警电话机也会发出震铃声，当震铃次数达到调制解调器8预置的自动摘机初始化次数时，它将会向远程上位监控微机55发出正确的载波响应信号，此时，远程上位监控微机55在所接收的载波响应信号声停止后，将在屏幕上显示读秒计时，这表明远程上位监控微机55与装置51内整合式容错控制器远程虚拟专线连接握手成功。此时，在打开上位监控微机55现场流程监控界面时，就可看到装置51及其被控对象的正常运行流程和故障报警等所有动态图形显示，与此同时，装置51内的通信协议转换模块7上将会看到发射信号与接收信号的发光二级管同时闪烁。需要强调的是这种通信是全双工的，可同时支持双向通信，即同时支持远程监视和远程控制。
装置51内的预警电话机10是远程监控支持的一种辅助单工通信配置，它用于解决上位监控微机55没有与装置51进行通信期间，当装置51发生故障时的拨号远程预警问题。若装置51出现需要远程报警的故障发生，此时恰恰上位监控微机55没有开机进行远程监控，线路是空闲的如图3所示，整合式容错控制器的输出接点Y20此时将向预警电话机10发出拨号脉冲，那么，该预警电话机将会自动拨叫预存的外部电话、手机或BP机，让用户得知远程现场的装置51出现故障，通知用户打开上位监控微机55远程查看装置51及其被控对象的故障之所在。
拨号远程预警时，若被拨电话接听了，则被拨电话收线后，预警电话机10会自动收线；如被拨电话未接听，则继续震铃达60秒后，即使故障未解除，整合式容错控制器的输出接点Y22此时将向预警电话机10发出收线脉冲，作到及时收线，以免占线过长，影响远程上位监控微机55开机后向现场装置51拨号进行远程连接建立虚拟专线通信。
图8所示的各个“箭头→”线(普通电话的电缆线)，表示在全球PSTN中任何地方，可挂接合法上位监控微机或装置51。
2.装置51内多重自适应容错运行配置块功能及工作原理(1)第一重自适应容错配置块功能无论是任何一个执行接触器发生线包烧断拒动、粘连卡死故障，或是任何一台机泵发生假抽现象，还是任何一台机泵的配套电机发生过载掉相事故，只要调速功率器件变频器1、调速控制器件A/D模块3、可编程控制器6无故障，该信号反馈到装置51以后，它除了能自动切除故障部位以外，还能自适应重组其它正常器件，对剩余部分进行循环变频调速和机泵台数自动投退同步容错保持闭环控制运行，维持被控转压管网给水、供流的恒压效果，就如未发生任何故障一样。
现将第一重自适应容错配置块工作原理，以接触器、电机、机泵三类故障，分别各举一例说明如下例一.如图2、图3所示若执行接触器23发生主触头粘连或线圈烧断拒动故障时，其故障信息通过传感电缆34反馈到整合式容错控制器的输入点X34，整合式容错控制器判断执行接触器23是机泵配套电机M1的变频运行执行接触器，于是禁止Y2输出，使该机泵不能变频调速运行，同时自适应重组剩余机组的轮序循环变频运行控制流程和台数投退方式，通过I/O输出端子的自有地址编号Y3、Y4、Y5、Y6、Y7执行容错运行，以维持自动恒压效果；同理，若执行接触器24、25、26、27、28发生主触头粘连或线圈烧断拒动故障，也能按上述原理容错运行进行恒压控制。
例二.如图2、图3所示若机泵的配套电机M2过载或掉相，其对应的过载掉相保护器30将动作，该保护动作信息通过传感电缆41反馈到整合式容错控制器的输入点X41，整合式容错控制器判断掉相保护器30是机泵配套电机M2的保护装置，于是禁止Y3、Y6输出，禁止该机泵变频或工频运行，同时自适应重组剩余正常机组的轮序循环变频运行控制流程和台数投退方式，通过I/O输出端子的自有地址编号Y2、Y4、Y5、Y7执行容错运行，以维持自动恒压效果；同理，若机泵的配套电机M1、M3、M4、M5过载或掉相，也能按上述原理容错运行进行恒压控制。
例三.如图3、图9所示若机泵的配套电机M3因不明原因的真空度不良导致假抽，其假抽信息通过传感电缆60反馈到整合式容错控制器的输入点X16，整合式容错控制器判断是该机泵假抽，则禁止Y4、Y7输出，防止此泵继续假抽运行，同时自适应重组剩余正常机组的轮序循环变频运行控制流程和台数投退方式，通过I/O输出端子的自有地址编号Y2、Y3、Y5、Y6执行容错运行，以维持自动恒压效果；同理，若机泵的配套电机M1、M2、M4、M5因不明原因造成真空度不良导致假抽，也能按上述原理容错运行进行恒压控制。
上述所有工况信息，均支持向广域网上远程合法上位监控微机实时上传，可实现工况遥信和压力值实时遥测。
(2)第二重自适应容错配置块功能现已公知的各种变频给水、供流转压控制装置中，在变频器故障时，只是简单涉及到变频器自身输出的继电报警触点，来接通固定的一台或数台机泵强制转压，由于这种自动后备控制方式是开环的，未形成闭环回路，压力不受反馈控制，外部流量需求大时转压压力偏低，流量需求小时转压压力很高，被加压管网极易出现超压爆管事故，影响被转压管网系统安全。装置51的技术创新之处在于，当变频器1、A/D模块3等关键调速器件故障时，所采用的容错控压工作方式是，根据被加压管网闭环反馈实时信号，按区间压力设定值随时自动调控，避免了上述开环控制那样的超压爆管事故发生。它是本装置的第二重自动容错工作方式。
现结合图2、图3简述第二重自适应容错配置块工作原理若可编程控制器6尚无故障，而变频器1或A/D模块3出现故障退出工作时，变频器1、A/D模块3的故障通过各自的传感电缆46、47-D9线分别反馈到整合式容错控制器的输入点X12或X30，整合式容错控制器判断是调速功率器件变频器1或调速控制器件A/D模块3故障退出工作时，于是将流程自适应转向区间控压容错方式工作整合式容错控制器在运行前，首先对转压出口区间压力监控传感电缆64反馈到其输入接点X6、X7的信息进行扫描，如果无机泵工作时被加压干管取样压力值又稳定在预置的压力区间内波动，或压力超越设定上限，则待机不投入任何机泵，此时是外部超越停机供水工况；若取样压力在预置区间下限值附近上下波动，则暂不动作；当取样压力低于预置区间下限值且较稳定，则启动一台机泵加压。一台机泵启动后，此时若取样压力越过下限预置值进入控压区间且较稳定在预置区间内波动，则维持一台机泵运行；当一台机泵运行仍只能使取样压力低于预置区间下限值且较稳定，则增投一台机泵并联供流。此时若取样压力越过下限预置值进入控压区间且稳定在预置区间内波动，则维持两台机泵运行；此时若取样压力在上限预置值附近上下波动，则暂不动作；只有取样压力高于控压区间上限预置值且较稳定，才退出先投运的那台机泵而保留后投运的一台机泵运行。同理，进入流量需求高峰时的三台机泵并联供流，或高峰过去后退出一台保留两台机泵运行的控制过程及原理，均与一台机泵增为两台运行，以及两台机泵减为一台运行的控制过程原理相同。
简言之，该容错工况过程是变频器1或A/D模块3故障的反馈信息，经整合式容错控制器的输入接点X12、X30接收，处理后，进入区间控压容错运行工况。区间控压过程是依据整合式容错控制器的输入接点X6、X7获取的随机采样信号，由整合式容错控制器指使其输出接点Y13、Y14、Y15启动时间继电器组12，使相应执行接触器启停相关机泵按预定的区间控压范围进行台数投退实时调控。上述过程，均支持向广域网上远程合法上位监控微机实时上传，可实现工况遥信和压力值遥测。
(3)第三重自适应容错配置块功能及工作原理如图3、图4所示，若装置51的核心器件可编程控制器6因故障退出工作，将通过I/O输出端子的自有地址编号Y10、Y11、Y12输出容错执行信号，并通过与之相连的时间继电器组11，按预定的延时去驱动执行接触器启动预定台数的机泵工作。在本装置中，只有这个第三重自适应容错控制方式设计为开环控制方式。鉴于可编程控制器(PLC)与集散控制系统(DCS)、可编程调节器三项产品，在自动控制领域中，一直被公认为“不损坏仪器”，故可编程控制器(PLC)的故障概率几乎为零。本装置的结构设计，连可编程控制器(PLC)的故障容错运行方式都考虑在内，其可靠性是可想而知的。
3.自动引水监控功能及工作原理如图2、图3、图4、图9所示在控制吸上式泵站时，本装置可依据真空压力反馈信号进行强制引水。如果泵站各台机泵吸管端部的吸入式止回阀(即底阀)有微小渗漏，将会使机泵引水不足，此时，在吸上式转压系统中，缓冲池即使蓄有成百上千吨水也无法抽出，同时，仪表检测到的真空压力信号通过传感电缆57反馈到本装置内整合式容错控制器的输入点X2、X3，若无波动，整合式容错控制器通过确认，再通过其输出接点Y1接通中间继电器14，由它驱动引水泵执行接触器32启动引水机泵M5运行；待引水压力反馈信号达到引水真空压力要求，并且无大波动，仪表检测到的真空压力信号同样通过传感电缆57反馈到整合式容错控制器的输入点X2、X3，使潜水泵停止；此外，引水潜水泵的启停，不仅支持向广域网上远程合法上位监控微机实时上传，实现遥信，还支持全球广域网的合法上位机通过远动操纵控制本装置即遥控来得到实现。
4.超越停机控制功能及工作原理如图3所示当转压前管段压力超越检测传感电缆56的压力超越信号反馈到整合式容错控制器的输入接点X0、X1，或转压后管段的压力超越检测传感电缆61的压力超越信号反馈到其输入接点X4、X5后，装置51对转压前后管段的压力超越反馈信号均能作到真假识别并能动作于暂时性保护停机，防止装置51在管路超越安全压力时启动任何一台机泵加压。
举例供流转压前(用于给水时为市政管网)管段压力超越预置上限时，超越信号通过压力超越检测传感电缆56反馈到接点X0，此时，整合式容错控制器将诊断此压力信号是否为时超时欠的震颤信号，若为震颤信号，将不执行超越停机，若为稳定的真实超压信号，则执行超越停机，并锁定在超越停机工况。如果转压前管段压力低于需求压力保障下限，欠压信号通过压力超越检测传感电缆56反馈到接点X1，此时，整合式容错控制器将诊断此压力信号是否为时超时欠的震颤信号，若为震颤信号，将不执行重新开机，若为稳定的真实欠压信号，则解除超越停机的锁定工况，接通I/O输出端子的自有地址编号Y16，执行重新开机，并将Y16锁定在开机运行工况。同理，如果无论何种原因造成多台泵工频运行及恒压失控，导致转压后管段压力超越，其保护和欠压重启工作原理与前者是完全相同的；其控制过程，整合式容错控制器借助于检测传感反馈电缆61与整合式容错控制器输入接点X4、X5同样可得到实现，也是Y16为其通断锁定执行出口。上述工况，支持向广域网上远程合法上位监控微机实时上传，实现遥信。
5.进线段电源断相防抖动保护器15的功能及工作原理该技术是一种在外电源断相后恢复过快、外电源接触不良性断相或外部配电装置雷击跳闸后快速自动重合闸等异常情况发生时，防止本装置带负荷频繁瞬启瞬停的断相自动保护电路。现已公知的外电源断相自动继电保护电路没有防抖动功能，装置51的创新之处在于具有防止进线电源抖动性断相的自动保护功能，并能通过进线段电源断相防抖动保护器15中1SJ、2SJ的第二常开触点、线缆45，使故障反馈到整合式容错控制器输入接点(见图3)，使之支持向广域网上远程合法上位监控微机实时上传，实现遥信。
结合图6简述本技术的工作原理当进线段未断相时，时间继电器1SJ、2SJ的线包均带电，1SJ、2SJ常开触点处于动合状态，接通控制机构供电电源，同时1SJ、2SJ常闭触点处于动断状态，声光报警警铃不会接通；当进线段断相时，如果断相的是A、B、C任一相或其中任意两相、则时间继电器1SJ、2SJ的线包之中至少有一个失电，原来动合的1SJ、2SJ常开触点至少有一个立即断开，控制电路电源被切断，使本装置保护性停止工作，避免了外围被控电机断相烧毁；与此同时，原来动断的1SJ、2SJ常闭触点也至少有一个立即闭合，接通声光报警回路报警；若进线段某相线路时断时续，都只会造成时间继电器1SJ、2SJ的一次又一次从新计时，在设定的时限内，时间继电器1SJ、2SJ所有触点不会瞬间动作，从而达到防止控制电路电源抖动性通、断的目的。只有满足时间继电器1SJ、2SJ设定的时间，1SJ、2SJ常开触点才会重新动合，而1SJ、2SJ常闭触点也才会同时动断，达到取消报警的目的。
6.装置中通信避雷器9的工作原理现结合图7简述一下本技术的工作原理当雷电从公共电话进户线侵入T线后，避雷管BL1此刻瞬间导通，使R线的电位也随之升到与T线电位差很小的安全范围内或使两线等电位；与此同时，避雷管BL2、BL3也与大地迅速导通，使R、T线上的电位被钳制在大地电位上；电感器L1、L2的作用是阻止、延缓雷电波从通信通道侵入本装置的调制解调器8，促使避雷管BL1、BL2、BL3尽快导通；电容器C1、C2的作用是向大地迅速流散雷电造成的多次或高次波，确保通信安全，净化通信通道环境；BL4是防止雷电波稳压电源69入侵到调制解调器8。
7.装置51对缓冲蓄液池断水保护和对泵站自动排渍支持的功能及工作原理本技术采用市售的电阻式、电容式、浮子式、超声波式或其它成熟的通用液位控制器按售品说明书安装来实现，为成熟技术，此处不赘述。如图3、图9所示，将缓冲蓄液池断水保护控制器的有关接点，通过检测传感电缆65反馈到整合式容错控制器输入接点X17，输出接点Y17为缓冲蓄液池断水保护执行出口；将自动排渍控制器的有关接点，通过检测传感电缆66，反馈到整合式容错控制器输入接点X20，输出执行接点Y13，可以使泵站排渍坑自动排渍；本装置的创新之处在于上述工况，均可通过整合式容错控制器实现实时工况远传支持和远动实时控制支持。
8.如图9、图3所示转压后管段出口的流量检测值，通过传感电缆63反馈到A/D模块3的模-数转换口，可以实现流量值的模/数转换，并能实现对广域网上位微机的远传遥测支持。
权利要求1.一种可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于所述的给水、供流转压控制装置是融控制、通信于一体的网络产品，包括整合式容错控制器，其含有A/D模块(3)、可编程控制器(6)、通信模块即RS232接口器件(7)；由整合式容错控制器和调制解调器(8)、通信避雷器(9)构成的支持PSTN即支持广域网公用电话交换网络直接监控的通信终端结构；由整合式容错控制器控制的执行继电电路结构(16)和容错执行继电电路结构，该容错执行继电电路结构包括执行容错工作的时间继电器组(11)、(12)和中间继电器(13)、(14)；由装置三相电源进线段防抖动断相保护电路结构所构成的防抖动电源断相保护器(15)，整合式容错控制器其多个输入接点与来自外部多环反馈线及装置内部器件的故障检测多环反馈线相连；其多个输出接点中，两路分别与装置内部自动预警电话机(10)的拨号、收线端子相连，其余接点由各路导线经执行继电电路结构(16)、容错执行继电电路结构与外部被控泵类执行机构的若干台配套电机M相连，A/D模块(3)的模拟口端子与变频器(1)的相应调速监控端子相连。
2.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于RS232接口器件(7)与可编程控制器(6)的主通信接口插连，构成整合式容错控制器的主通信接口，该接口通过RS232串行通信电缆与调制解调器(8)的通讯串口(48)相连；调制解调器(8)中“LINE”接口(50)，用电话线与避雷器(9)的对内接口(70)相连；避雷器(9)的外线接口直接上线，连接到PSTN即全球广域网公用电话交换网络中，与接入该网络中的远程合法上位监控微机构成全双工直接远程监控通信链路；调制解调器(8)中“PHONE”接口(49)接入自动预警电话机(10)的通信口；可编程控制器(6)的编程通信接口，由RS422通信电缆与固定在装置表面的液晶触摸屏(2)连接。
3.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于整合式容错控制器的输入端，与来自装置外部被控对象的多环反馈线连成多路闭环回路，所需占用的I/O输入控制点数包括与转压前管段压力超越检测传感反馈电缆(56)闭环相连的，占用2点；与引水管路压力检测传感反馈电缆(57)闭环相连的，占用2点；与转压后管段压力超越检测传感反馈电缆(61)闭环相连的，占用2点；与转压出口区间压力监控传感反馈电缆(64)闭环相连的，占用2点；与外部被控各台泵类执行机构假抽检测传感反馈电缆(58)、(59)、(60)、(67)、(68)闭环相连的，占用5点；与缓冲蓄水池箱断水检测传感反馈电缆(65)闭环相连的，占用1点；与泵站排渍坑液位检测传感反馈电缆(66)闭环相连的，占用1点；与转压出口恒压监控传感反馈电缆(62)、出口管道流量检测传感反馈电缆(63)分别闭环相连的，各占用A/D模块(3)一个模-数转换口，整合式容错控制器的输入端，与来自装置内部器件的故障检测多环反馈线连成多路闭环回路，所需占用的I/O输入控制点数，包括与变频器1的故障触点反馈线(46)闭环相连的，占用1点；与进线段断相故障触点反馈传感线(45)闭环相连的，占用1点；与自动引水泵执行接触器(32)的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与自动排渍泵执行接触器(33)的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与A/D模块3的排线(47)中接线端子D9引出的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与排线(47)中接线端子D8、D10、D11端子引出的控制线闭环相连的，占用3点；分别与各电机启停执行接触器(23)至(28)的故障检测触点反馈线(34)至(39)闭环相连的，占用6点，分别与各台机泵的过载掉相检测触点反馈线(40)至(44)闭环相连的，占用5点。
4.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于整合式容错控制器的输出端各接点，分别由各路导线与装置内各执行器件相连，其连接关系与所占用的I/O输出控制点数包括通过多路导线直接与执行继电电路结构(16)中相对应的中间继电器(17)至(22)的线包一一相连，占用6点；通过多路导线与可编程控制器(6)发生故障时执行容错工作的时间继电器组(11)中各线包一一相连的，占用3点；通过多路导线，与A/D模块(3)、变频器(1)故障的容错执行的时间继电器组(12)中各线包一一相连的，占用3点；通过导线与自动排渍执行的继电器(13)中线包相连的，占用1点；通过导线与引水执行的继电器(14)中线包相连的，占用1点；与时间控制器(4)电源输入线连接的缓冲蓄水池箱断水保护和管压前后管段超越保护输出接点，各占用1点；通过导线分别与自动预警电话机(10)的拨号、收线控制端子相连的，占用2点。
5.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于进线段防抖动电源断相保护器(15)，其输入端连接380V三相四线外电源；其输出端220V单相电源与整合式容错控制器、调制解调器(8)电源端子、执行继电电路结构(16)、容错执行继电电路结构控制电源端子相连；其输出端380V三相电源，分别与执行继电电路结构(16)动力线接入端、变频器(1)的动力线接入端相连，执行继电电路结构(16)和变频器(1)的负荷侧分两路三相动力线连接一路由执行继电电路结构(16)动力输出端线直接与外部被控泵类执行机构的电机M1、M2、M3、M4、M5一一对应连接；另一路经变频器(1)的电源出线端子、执行继电电路结构(16)，与外部被控泵类执行机构的电机M1、M2、M3一一对应连接。
6.根据权利要求1或5所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于防抖动电源断相保护器(15)，设有断相保护电路、声光报警电路，其中，断相保护电路设有三相自动空气开关ZK，其负荷侧的A、B、C任意两相之间，分别与时间继电器1SJ、2SJ线包错开跨接，每相都有接点；其电源侧的A、B、C中任何一相，通过与双联自动空气开关第一联KK-1、时间继电器1SJ、2SJ常开控制触点串联后接到装置控制负荷侧的相应火线A或B或C，零线N通过双联自动空气开关第二联KK-2接到装置控制负荷侧零线N，声光报警电路从双联自动空气开关KK-1负荷侧，与已并联的时间继电器1SJ、2SJ常闭触点相串联，再接到双联自动空气开关KK-2负荷侧的零线N，构成回路。
7.根据权利要求1或4或5所述智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于执行继电电路结构(16)，设有继电器、各电机过载掉相保护器及变频和工频运行的执行接触器，各器件的连接关系是中间继电器(17)、(18)、(19)，其线包由导线分别与整合式容错控制器输出接点相连，其控制触点由导线分别连接至变频运行的执行接触器(23)、(24)、(25)的线包；中间继电器(20)、(21)、(22)，其线包由导线与整合式容错控制器、时间继电器组(11)、(12)的输出接点分别相连，其控制触点由导线分别连接至工频运行的执行接触器(26)、(27)、(28)线包，此3个执行接触器的三相主触头分别通过对应电机的过载掉相保护器(29)、(30)、(31)与外部被控泵类执行机构的若干台配套电机M连接；执行接触器(32)、(33)，其线包分别与中间继电器(13)、(14)的控制触点相连。
8.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于通信避雷器(9)配备有避雷管、电容器、电感器，其连接关系是将PSTN的电话线路接到通信避雷器(9)的进户RJ11插口即R、T上，在R、T节点之间，跨接避雷管BL1；R和T节点，分别经避雷管BL2和BL3接地，从R、T节点又分别经电感L1、L2连接通信避雷器(9)的对内RJ11插口(70)；电感L1、L2出端节点各连接电容器C1、C2并将它们接地，对内RJ11插口(70)通过电话线连接调制解调器(8)的“LINE”接口(50)；调制解调器(8)，其“PHONE”插口(49)通过电话线接入自动预警电话机(10)的通信口，其稳压电源(69)二次侧的传输线上跨接避雷管BL4，其通信串口(48)接内部整合式容错控制器主通信接口。
9.根据权利要求1所述智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于可编程控制器(6)，由单片机替换。
专利摘要本实用新型是融控制、通信于一体的可广域网(PSTN)远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，其结构包括整合式容错控制器，含有A/D模块(3)、可编程控制器(6)、通信模块即RS232接口器件(7)；由整合式容错控制器和调制解调器(8)、通信避雷器(9)构成支持PSTN直接远程监控的通信终端结构；由整合式容错控制器控制的执行继电电路结构(16)和容错执行继电电路结构，容错执行继电电路结构包括时间继电器组(11)、(12)和中间继电器(13)、(14)；由装置三相电源进线段防抖动断相保护电路结构构成的防抖动电源断相保护器(15)。本实用新型具有高运行可靠性(RAS)和便于全球网络远程诊断维护等优点。
文档编号G05B19/00GK2635749SQ0327246
公开日2004年8月25日 申请日期2003年6月17日 优先权日2002年8月5日
发明者汪国安 申请人:武汉深高机电一体化有限公司