網絡化機房熱交換器節能控制系統的製作方法
2023-09-22 10:02:10 1
專利名稱：網絡化機房熱交換器節能控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及到熱交換器節能系統，尤其涉及到一種基於MODBUS總線網關
的機房熱交換器節能控制系統。
背景技術：
.
目前我國的通信行業不僅是一個高科技的行業，也是一個高耗能行業。據 統計， 一般通信機房耗電量約佔其整個運營系統耗電量的89%左右，無論從降 低電信企業自身的運營成本考慮，還是從節能環保的社會責任方面來說，應用 各種技術實現通信機房節能降耗都是電信運營企業亟需解決的重大課題。目前 用的機房熱交換器節能系統多採用單臺控制方式，在多機組應用中走線相對比 較複雜，而在增減設備的時候又需要對熱交換器節能系統的軟硬體進行重新配
置；並且其無網絡通信功能，不能實現多點測量和多機組聯動，無法進行遠程監控。
基於上述現有熱交換器節能系統的不足之處，本發明人設計了本發明一種 "網絡化機房熱交換器節能控制系統"。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足所要解決的技術問題是提供基於
MODBUS現場總線連接的分布式智能控制方式，通過MODBUS總線(Modbus
是一種通訊結構，廣泛應用在智能設備之間進行主-從方式通訊)網關與企業信息網絡相連，實現了節能系統靈活配置和遠程監控管理的網絡化機房熱交換器 節能控制系統。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
一種網絡化機房熱交換器節能控制系統，包括熱交換器系統，熱交換器系 統包括微處理器和內外循環風機，所述的熱交換器系統還設有MODBUS接口
電路，MODBUS接口電路的輸入端與微處理器的通信輸出端相連接， MODBUS接口電路的輸出端通過MODBUS總線與遠程控制系統相連，遠程控 制系統由依次相連接的遠程監控計算機、控制系統微處理器和MODBUS總線 網關組成，MODBUS總線網關通過MODBUS總線與MODBUS接口電路的輸 出端相連，MODBUS總線網關與遠程監控計算機之間採用乙太網接口電路連 接進行通信，MODBUS總線網關通過MODBUS總線訪問熱交換器系統，熱 交換器系統的實時數據通過MODBUS總線傳送至MODBUS總線網關，然後 經乙太網接口電路傳送至遠程監控計算機，同時遠程監控計算機通過IE瀏覽器 頁面或監控軟體依序經乙太網接口電路、MODBUS總線網關和MODBUS總線 給熱交換器系統下達控制指令或下達新的設置參數，控制熱交換器系統的運行。 通過MODBUS接口電路可將熱交換器系統掛到MODBUS總線上，這樣熱交 換器系統即成為網絡型智能從站。
所述的MODBUS總線網關通過MODBUS總線連接一個以上的熱交換器 系統，各熱交換器系統的MODBUS接口電路均與MODBUS總線網關相連接。
所述熱交換器系統內的微處理器內置有AD轉換模塊和CCP模塊，AD轉 換模塊通過信號調理電路分別連接溫度傳感器和溼度傳感器，熱交換器系統的 微處理器通過啟停控制電路與內外循環風機相連，CCP模塊與內外循環風機之間設有脈衝測速電路和脈寬調速電路，脈衝測速電路起檢測風機轉速的作用， 根據溫度傳感器和溼度傳感器檢測的環境參數，經由啟停控制電路和脈寬調速 電路控制內外循環風機的運行和調速。將PI模糊控制算法應用於熱交換器系統 中，通過大量試驗，整定出對象機房的最優控制參數表。熱交換器系統根據檢 測到的機房內外環境參數，通過PWM控制來調節風機轉速，通過計算風機脈 衝頻率檢測風機轉速並進行故障判斷。
所述的MODBUS總線網關通過MODBUS總線連接一個或一個以上空調 控制系統，空調控制系統包括相連接的空調微處理器和機房空調機組，空調微 處理器連接有MODBUS接口電路，通過MODBUS接口電路將空調控制系統 掛到MODBUS總線。遠程監控計算機通過舊瀏覽器或監控軟體訪問嵌入式 MODBUS總線網關的嵌入式Web伺服器，嵌入式MODBUS總線網關通過 MODBUS總線訪問各熱交換器系統和空調控制系統。各熱交換器系統和空調控 制系統的實時數據通過MODBUS總線傳送至嵌入式MODBUS總線網關Web 伺服器，然後經乙太網傳送至遠程監控計算機，同時遠程監控計算機通過IE瀏 覽器頁面或監控軟體，依序經乙太網通信接口、嵌入式MODBUS總線網關和 MODBUS總線給各設備下達控制指令或下達新的設置參數，控制熱交換器系統 和機房空調機組等設備的運行。
所述的空調微處理器連設有紅外接收電路，空調微處理器通過紅外接收電 路接收空調遙控器發出的紅外信號來進行機房空調機組控制，空調微處理器與 機房空調機組之間還設有紅外發射電路、電源控制電路和霍爾檢測電路，空調 控制系統通過紅外接收電路解調出來的波形解碼空調遙控器的紅外信號，在接 受啟停指令時，通過模擬遙控器指令和開合電源控制電路來控制機房空調機組；採用霍爾檢測電路檢測機房空調機組電流進行故障判斷，並對多臺空調進行延 時啟動以保護空調及延長空調壽命。
所述的MODBUS總線還通過MODBUS接口電路連接有人機界面，人機 界面通過MODBUS總線對各熱交換器系統和空調控制系統下達啟停指令，對 熱交換器系統和機房空調機組進行調度聯動運行。
本發明一種網絡化機房熱交換器節能控制系統的有益效果是
1、 功能模塊化設計，將節能控制分散到現場設備(Field Device)中，避 免了一個設備的失效造成整個系統的失效，利於工程配置和維護。本發明中的 熱交換器系統作為功能自治的網絡從站節點，可自動依據檢測的'內外環境參數， 通過對風機的啟停及PWM調速，充分利用自然冷源進行散熱；空調控制系統 作為獨立的從站節點，具有紅外線自學習功能，可依據主站指令，對不同型號 的自啟動(非自啟動)空調進行精確控制。
2、 採用MODBUS協議構建FCS系統，各熱交換器系統、空調控制系統 和MODBUS總線網關之間僅用一根MODBUS總線相連，可以大量減少現場 接線；由於熱交換器系統等從站釆用了功能模塊化設計、通信採用了標準化協 議，系統具有開放性、互換性和互操作性的特點，可根據通信機房的設備情況 進行配置集成，功能擴展更加簡化，便於安裝、運行、維護。
3、 具有遠程網絡通信功能，通過MODBUS總線網關充分利用現有的以太 網資源，遠程監控計算機通過乙太網訪問嵌入式MODBUS總線網關Web服務 器，通過舊瀏覽器或監控軟體可顯示出嵌入式MODBUS總線網關Web服務 器內嵌網頁，可進行參數設置及監控現場參數變化情況，從而實現網絡型智能 遠程監控系統。4、採用智能控制，本發明的熱交換器系統採用模糊控制對機房環境參數進 行智能控制；空調控制系統採用智能自學習紅外遙控編碼的方式，通過啟停空 調電源、發送紅外控制指令、檢測空調電流來實現對不同類型空調的精確控制。 這些控制方式通過軟體算法實現，無需額外增加硬體成本，有效地提高裝置的 性能價格比，提高系統的節能率和適用性。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是熱交換器系統的結構原理簡圖； 圖2是空調控制系統的結構原理簡圖； 圖3是本發明的整體結構監控原理圖。 附圖標記說明
10、熱交換器系統 20、空調控制系統
具體實施例方式
參照圖1至圖3，本發明是這樣實施的
網絡化機房熱交換器節能控制系統，包括熱交換器系統，熱交換器系統包
括微處理器和內外循環風機，熱交換器系統還設有MODBUS接口電路， MODBUS接口電路的輸入端與微處理器的通信輸出端相連接，MODBUS接 口電路的輸出端通過MODBUS總線與遠程控制系統相連，遠程控制系統由依 次相連接的遠程監控計算機、控制系統微處理器和MODBUS總線網關組成， MODBUS總線網關通過MODBUS總線與MODBUS接口電路的輸出端相連，MODBUS總線網關與遠程監控計算機之間採用乙太網接口電路連接進行通信， MODBUS總線網關通過MODBUS總線訪問熱交換器系統，熱交換器系統的實 時數據通過MODBUS總線傳送至MODBUS總線網關，然後經乙太網接口電 路傳送至遠程監控計算機，同時遠程監控計算機通過IE瀏覽器頁面或監控軟體 依序經乙太網接口電路、MODBUS總線網關和MODBUS總線給熱交換器系統 下達控制指令或下達新的設置參數，控制熱交換器系統的運行。
MODBUS總線網關通過MODBUS總線連接一個以上的熱交換器系統，各 熱交換器系統的MODBUS接口電路均與MODBUS總線網關相連接。
熱交換器系統內的微處理器內置有AD轉換模塊和CCP模±央，AD轉換模 塊通過信號調理電路分別連接溫度傳感器和溼度傳感器，熱交換器系統的微處 理器通過啟停控制電路與內外循環風機相連，CCP模塊與內外循環風機之間設 有脈衝測速電路和脈寬調速電路，根據溫度傳感器和溼度傳感器檢測的環境參 數，經由啟停控制電路和脈寬調速電路控制內外循環風機的運行和調速。
MODBUS總線網關通過MODBUS總線連接一個或一個以上空調控制系 統，空調控制系統包括相連接的空調微處理器和機房空調機組，空調微處理器 連接有MODBUS接口電路，通過MODBUS接口電路將空調控制系統掛到 MODBUS總線。
空調微處理器連設有紅外接收電路，空調微處理器通過紅外接收電路接收 空調遙控器發出的紅外信號來進行機房空調機組控制，空調微處理器與機房空 調機組之間還設有紅外發射電路、電源控制電路和霍爾檢測電路，空調控制系 統 通過紅外接收電路解調出來的波形解碼空調遙控器的紅外信號，在接受啟停 指令時，通過模擬遙控器指令和開合電源控制電路來控制機房空調機組；採用霍爾檢測電路檢測機房空調機組電流進行故障判斷，並對多臺空調進行延時啟 動以保護空調及延長空調壽命。
MODBUS總線還通過MODBUS接口電路連接有人機界面，人機界面通過 MODBUS總線對各熱交換器系統和空調控制系統下達啟停指令，對熱交換器系 統和機房空調機組進行調度聯動運行。
在圖1中，每臺熱交換器系統10的輸入通道由順序連接到微處理器的溫度 傳感器、溼度傳感器、調理電路、AD轉換模塊、脈衝測速電路、CCP模塊等 組成。微處理器內置有AD轉換模塊和CCP模塊，根據檢測的環境參數，經由 啟停控制電路、脈寬(PWM)調速電路控制內外循環風機的運行和調速。微處 理器還連接MODBUS接口電路，通過MODBUS接口電路可將熱交換器系統 10掛到MODBUS總線上，這樣熱交換器系統10即成為網絡型智能從站。
在圖2中，空調控制系統的輸入通道由順序連接到微處理器的紅外接收電 路、霍爾檢測電路組成，空調控制系統的輸出通道由紅外發射電路和電源控制 電路組成。空調微處理器連接有MODBUS接口電路，通過MODBUS接口電路 將空調控制系統掛到MODBUS總線。空調微處理器通過紅外接收電路接收空調 遙控器發出的紅外信號來進行機房空調機組控制，空調控制系統通過紅外接收 電路解調出來的波形解碼空調遙控器的紅外信號，在接受啟停指令時，通過模 擬遙控器指令和開合電源控制電路來控制機房空調機組；採用霍爾檢測電路檢 測機房空調機組電流進行故障判斷，並對多臺空調進行延時啟動以保護及延長 空調壽命。
圖3是基於MODBUS網關的機房節能系統監控示意圖，圖中熱交換器系統 10、空調控制系統、人機界面與MODBUS網關通過MODBUS總線相連，遠程監控計算機通過乙太網與MODBUS網關相連，這樣便構成了遠程計算機對現場 總線網絡的遠程監控和管理。嵌入式MODBUS總線網關採用ARM9處理器、以 太網接口電路、總線驅動電路等構成了嵌入式網關的硬體平臺。在這個平臺上 移植了原始碼免費、公開的嵌入式實時作業系統IJC/OS—l1，簡化並移植了 TCP/IP協議棧，開發了MODBUS總線和乙太網驅動程序，並在此基礎上開發 了嵌入式CGI(Common Gateway lnterface)程序，實現嵌入式Web伺服器。這 樣遠程計算機通過上位機監控軟體或IE瀏覽器便能實現對MODBUS總線網關 的訪問。MODBUS網關將MODBUS現場底層網絡與MODBUSTCP企業管理網 絡無縫連接，實現了機房散熱節能系統的智能化、網絡化和標準化。
以上所述，僅是本發明一種網絡化機房熱交換器節能控制系統的較佳實施 例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，凡是依據本發明的技術實質對 以上的實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方 案的範圍內。
權利要求
1、網絡化機房熱交換器節能控制系統，包括熱交換器系統，熱交換器系統包括微處理器和內外循環風機，其特徵在於所述的熱交換器系統還設有MODBUS接口電路，MODBUS接口電路的輸入端與微處理器的通信輸出端相連接，MODBUS接口電路的輸出端通過MODBUS總線與遠程控制系統相連，遠程控制系統由依次相連接的遠程監控計算機、控制系統微處理器和MODBUS總線網關組成，MODBUS總線網關通過MODBUS總線與MODBUS接口電路的輸出端相連，MODBUS總線網關與遠程監控計算機之間採用乙太網接口電路連接進行通信，MODBUS總線網關通過MODBUS總線訪問熱交換器系統，熱交換器系統的實時數據通過MODBUS總線傳送至MODBUS總線網關，然後經乙太網接口電路傳送至遠程監控計算機，同時遠程監控計算機通過IE瀏覽器頁面或監控軟體依序經乙太網接口電路、MODBUS總線網關和MODBUS總線給熱交換器系統下達控制指令或下達新的設置參數，控制熱交換器系統的運行。
2、 根據權利要求1所述的網絡化機房熱交換器節能控制系統，其特徵在於 所述的MODBUS總線網關通過MODBUS總線連接一個以上的熱交換器系統， 各熱交換器系統的MODBUS接口電路均與MODBUS總線網關相連接。
3、 根據權利要求1或2所述的網絡化機房熱交換器節能控制系統，其特徵 在於所述熱交換器系統內的微處理器內置有AD轉換模塊和CCP模塊，AD轉 換模塊通過信號調理電路分別連接溫度傳感器和溼度傳感器，熱交換器系統的 微處理器通過啟停控制電路與內外循環風機相連，CCP模塊與內外循環風機之 間設有脈衝測速電路和脈寬調速電路，根據溫度傳感器和溼度傳感器檢測的環 境參數，經由啟停控制電路和脈寬調速電路控制內外循環風機的運行和調速。
4、 根據權利要求1或2所述的網絡化機房熱交換器節能控制系統，其特徵在於所述的MODBUS總線網關通過MODBUS總線連接一個或一個以上空調控 制系統，空調控制系統包括相連接的空調微處理器和機房空調機組，空調微處 理器連接有MODBUS接口電路，通過MODBUS接口電路將空調控制系統掛到 MODBUS總線。
5、 根據權利要求4所述的網絡化機房熱交換器節能控制系統，其特徵在於 所述的空調微處理器連設有紅外接收電路，空調微處理器通過紅外接收電路接 收空調遙控器發出的紅外信號來進行機房空調機組控制，空調微處理器與機房 空調機組之間還設有紅外發射電路、電源控制電路和霍爾檢測電路，空調控制 系統通過紅外接收電路解調出來的波形解碼空調遙控器的紅外信號，在接受啟 停指令時，通過模擬遙控器指令和開合電源控制電路來控制機房空調機組；採 用霍爾檢測電路檢測機房空調機組電流進行故障判斷，並對多臺空調進行延時 啟動以保護及延長空調壽命。
6、 根據權利要求1或2所述的網絡化機房熱交換器節能控制系統，其特徵 在於所述的MODBUS總線還通過MODBUS接口電路連接有人機界面，人機界 面通過MODBUS總線對各熱交換器系統和空調控制系統下達啟停指令，對熱交 換器系統和機房空調機組進行調度聯動運行。
全文摘要
本發明涉及到熱交換器節能系統，尤其涉及到一種基於MODBUS總線網關的網絡化機房熱交換器節能控制系統。包括熱交換器系統，熱交換器系統包括微處理器和內外循環風機，所述的熱交換器系統還設有MODBUS接口電路，MODBUS接口電路與微處理器相連接，MODBUS接口電路的輸出端通過MODBUS總線與遠程控制系統相連，遠程控制系統由依次相連接的遠程監控計算機、控制系統微處理器和MODBUS總線網關組成，MODBUS總線網關通過MODBUS總線與MODBUS接口電路的輸出端相連。其有益效果是功能模塊化設計，將節能控制分散到現場設備中，避免了一個設備的失效造成整個系統的失效，利於工程配置和維護。大量減少現場接線。具有遠程網絡通信功能。具有智能控制功能。
文檔編號F24F11/00GK101660827SQ20091010665
公開日2010年3月3日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者朱云云, 謝代鋒 申請人:深圳市中興新地通信器材有限公司