一種節能風機專用智能控制器的製作方法
2023-12-04 10:06:11
專利名稱：一種節能風機專用智能控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及節能風機控制技術領域，具體地說一種節能風機專用智能控制器。
背景技術：
目前在大多數需要節能工作的工業風機現場，都是通過測量現場環境溫度、溼度值，來改變變頻器輸出，調節風速，同時對新風閥的開度進行調節。針對這樣的系統，許多企業都是先將各路變送器信號接入信號採集器，轉換為數位訊號，再將信號採集器連接主控制器，對採集的信號進行分析後送入輸出變送器，轉換為模擬量，最後送入執行設備，對於不同的工業現場，則需要不同數量的信號採集器和輸出變送器，增加系統複雜度；而且針對 不同的工業現場，工程人員還需要對主控制器編寫不同的程序，提高了工作要求，降低了工作效率，增加維護難度，很難滿足現代化工業生產及服務等方面的要求。
實用新型內容針對上述不足，本實用新型提供了一種節能風機專用智能控制器，其不僅集成度高、可靠性強和配置靈活，而且維護成本低。為了解決上述存在的技術問題，本實用新型採用下述技術方案一種節能風機專用智能控制器，其特徵是，包括中央控制單元及分別與之連接的模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、通信單元和數據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫溼度變送器連接，所述模擬量輸出單元與外部的電磁閥和變頻器連接、所述通信單元與上位機連接；其中，所述模擬量輸入單元用以接收溫溼度變送器採集的溫溼度信息並發送給中央控制單元，所述中央控制單元對溫溼度信息進行分析處理，通過模擬量輸出單元向電磁閥和變頻器發送控制指令，並通過通信單元將數據信息發送給上位機，同時將數據存儲於數據存儲單元。上述節能風機專用控制器中，所述模擬量輸入單元包括多路模擬量輸入通道，所述模擬量輸入通道與溫度變送器或溼度變送器連接。上述節能風機專用控制器中，所述模擬量輸入通道包括4_20mA工業信號輸入通道和0-10V工業信號輸入通道。上述節能風機專用控制器中，所述模擬量輸出單元包括多路模擬量輸出通道，所述模擬量輸出通道與電磁閥或變頻器連接。上述節能風機專用控制器中，所述模擬量輸出通道包括4_20mA工業信號輸出通道和0-10V工業信號輸出通道。上述節能風機專用控制器中，還包括光耦隔離電路，所述中央控制單元通過光耦隔離電路分別與模擬量輸入單元和模擬量輸出單元連接。一種節能風機專用智能控制器的控制方法，包括以下過程系統初始化，所述系統初始化過程為初始化外設電路、讀取存儲器中的保護數據、恢復掉電數據和初始化累積數據的過程；[0012]採集模擬量輸入，所述採集模擬量輸入過程為將收溫溼度變送器採集的溫溼度信息發送給中央控制單元的過程；分析處理數據，所述分析處理數據為對模數轉換採樣數據進行處理，並計算各種電參數的過程；輸出模擬量輸出，所述輸出模擬量輸出過程為將中央控制單元的控制指令發送給電磁閥和變頻器的過程。上述控制方法中，還包括通信中斷過程，所述通信中斷過程包括以下過程接收指令並判斷是讀取命令還是設置命令，如果是讀取命令，則返回讀取數據；如果是設置命令，則配置輸入、輸出通道寄存器，然後對輸入、輸出通道的配置信息進行保存。上述控制方法中，所述採集模擬量輸入過程包括以下過程首先為模擬量輸入通 道配置選擇寄存器，然後對模擬量輸入數據進行模數轉換，最後根據選擇寄存器的配置來確定模擬量輸入通道的輸出信號。上述控制方法中，所述輸出模擬量輸出過程包括以下過程對於模擬量輸出通道配置選擇寄存器，然後對模擬量輸出信號進行數模轉換，最後根據選擇寄存器的配置來確定模擬量輸出通道的輸出信號。本實用新型的有益效果是，本實用新型通過對模擬量輸入通道和模擬輸出通道進行靈活配置，並採用高集成度的配置方案，具有集成度高、可靠性強和配置靈活的特點，不僅能夠針對多變的現場環境，使節能風機的控制更加靈活，現場施工更加方便，而且滿足了大部分節能風機工業現場要求，提高了工作效率，降低了生產成本。
圖I是本實用新型的應用結構示意圖；圖2是本實用新型的原理框圖；圖3是本實用新型所述中央控制單元的電路原理圖；圖4是本實用新型所述模擬量輸入單元的電路原理圖；圖5是本實用新型所述模擬量輸出單元的電路原理圖；圖6是本實用新型所述數據存儲單元的電路原理圖；圖7是本實用新型所述通信單元的電路原理圖；圖8是本實用新型所述光耦隔離電路的電路原理圖；圖9是本實用新型的控制方法流程圖；圖10是圖9所不通彳目中斷過程的流程圖；圖11 (a)是圖9所示模擬量輸入通道的寄存器配置示意圖；圖11 (b)是圖9所示模擬量輸出通道的寄存器配置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述如圖I至圖8所示，本實用新型的一種節能風機專用智能控制器，包括中央控制單元及分別與之連接的模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、通信單元和數據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫溼度變送器連接，所述模擬量輸出單元與外部的電磁閥和變頻器連接、所述通信單元與上位機連接；其中，所述模擬量輸入單元用以接收溫溼度變送器採集的溫溼度信息並發送給中央控制單元，所述中央控制單元對溫溼度信息進行分析處理，通過模擬量輸出單元向電磁閥和變頻器發送控制指令，並通過通信單元將數據信息發送給上位機，同時將數據存儲於數據存儲單元。圖I是本實用新型的應用結構示意圖。如圖I所示，該節能風機專用控制器分別與溫度變送器、溼度變送器、變頻器和電磁閥連接，所述變頻器連接有電機。所述的溫度變送器和溼度變送器有多路，將其分布於待測空間的不同地點，將採集的溫度、溼度值等數據發送給節能風機專用控制器，節能風機專用控制器對溫溼度信息進行分析處理，並向電磁閥和變頻器發送控制指令，從而實現對節能風機的控制。圖2是本實用新型的原理框圖。如圖2所示，該節能風機專用控制器包括模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、中央控制單元、數據存儲電路和由232通信晶片組成的通信電路部分，模擬量輸入單元輸出接中央控制單元的一路SPI接口，中央控制單元的另一路SPI接口連接模擬量輸出單元，數據存儲電路和中央控制單元通過IIC接口相連，中央控制單
元和通信單元則使用232通信接口。其中，所述模擬量輸入單元包括多路模擬量輸入通道，所述模擬量輸入通道與溫度變送器或溼度變送器連接；所述模擬量輸出單元包括多路模擬量輸出通道，所述模擬量輸出通道與電磁閥或變頻器連接；該節能風機專用控制器還包括光耦隔離電路，所述中央控制單元通過光耦隔離電路分別與模擬量輸入單元和模擬量輸出單元連接。圖3是本實用新型所述主控制器的電路原理圖。如圖3所示，UlA為中央控制單元，採用的32位ARM晶片STM32F103，運算速度快，性價比高，並提供豐富的常用外設接口。U2為看門狗晶片，監控系統的電源電壓和主控制器晶片的運行狀態，提高系統的可靠性。圖4是本實用新型所述模擬量輸入單元的電路原理圖。如圖4所示，所述模擬量輸入通道包括4-20mA工業信號輸入通道和0-10V工業信號輸入通道，可以接收0-10V電壓和4-20mA電流信號。0-10V電壓信號通過R200和R234分壓後電壓變為0-4V，連接U201A運放的正向輸入端，信號經U201A組成的電壓跟隨器，輸出到後級的模數轉換晶片，完成信號的採樣。4-20mA電壓信號經R218電阻採樣後轉換為0-4V電壓信號，連接U201B運放的正向輸入端，信號經U201B組成的電壓跟隨器，輸出到後級的模數轉換晶片，完成信號的採樣。模數轉換晶片提供SPI接口，經後級的隔離電路跟主控制器連接。圖5是本實用新型所述模擬量輸出單元的電路原理圖。如圖5所示，所述模擬量輸出通道包括4-20mA工業信號輸出通道和0-10V工業信號輸出通道，可以輸出0-10V電壓和4-20mA電流信號。所述模擬量輸出單元主要採用了一片AD5422數模轉換晶片，可輸出電流範圍4-20mA電流信號和0-10V電壓信號，是一款高集成，低成本，16位解析度的數模轉換器。圖6是本實用新型所述數據存儲單元的電路原理圖。如圖6所示，所述數據存儲單元主要由一片EEPROM組成，將系統運行的保護數據實時保存。圖7是本實用新型所述通信單元的電路原理圖。如圖7所示，所述通信單元主要由一片ADM3251晶片組成，是一款集成了 5V輸出隔離電源的隔離收發器，接口帶有極高的靜電放電保護，提高了這個系統的可靠性。圖8是本實用新型所述光耦隔離電路的電路原理圖。如圖8所示，所述光耦隔離電路採用光耦隔離SPI總線，光耦兩邊使用隔離電源，避免了模擬量輸入和模擬量輸出電路部分對中央控制單元產生幹擾。圖9是本實用新型的控制方法流程圖。如圖9所示，本實用新型的一種節能風機專用智能控制器的控制方法，包括以下步驟工作開始。系統初始化，所述系統初始化過程為初始化外設電路、讀取存儲器中的保護數據、恢復掉電數據和初始化累積數據的過程。採集模擬量輸入，所述採集模擬量輸入過程為將收溫溼度變送器採集的溫溼度信息發送給中央控制單元的過程。 分析處理數據，所述分析處理數據為對模數轉換採樣數據進行處理，並計算各種電參數的過程。輸出模擬量輸出，所述輸出模擬量輸出過程為將中央控制單元的控制指令發送給電磁閥和變頻器的過程。圖10是圖9所示通信中斷過程的流程圖。如圖10所示，所述通信中斷過程包括以下過程接收指令並判斷是讀取命令還是設置命令，如果是讀取命令，則返回讀取數據並返回主程序；如果是設置命令，則配置輸入、輸出通道寄存器，然後對輸入、輸出通道的配置信息進行保存並返回主程序。圖11 (a)是圖9所示模擬量輸入通道的寄存器配置示意圖。如圖11 (a)所示，所述採集模擬量輸入過程為首先為模擬量輸入通道配置選擇寄存器，然後對模擬量輸入數據進行模數轉換，最後根據選擇寄存器的配置來確定模擬量輸入通道的輸出信號。每個模擬量輸入通道的工作狀態都有兩個配置寄存器決定，對於輸入通道可以配置「溼度、溫度選擇寄存器」來確定輸入通道是溫度輸入還是溼度輸入，根據「4-20mA、0-10V選擇寄存器」來確定輸入通道的輸入信號是4-20mA電流信號或0-10V電壓信號。圖11 (b)是圖9所示模擬量輸出通道的寄存器配置示意圖。如圖11 (b)所示，所述輸出模擬量輸出過程為對於模擬量輸出通道配置選擇寄存器，然後對模擬量輸出信號進行數模轉換，最後根據選擇寄存器的配置來確定模擬量輸出通道的輸出信號。每個模擬量輸出通道的工作狀態都有兩個配置寄存器決定，對於輸出通道可以配置「電磁閥、變頻器選擇寄存器」來確定輸入通道是電磁閥輸出還是變頻器輸出，根據「4-20mA、0-10V選擇寄存器」來確定輸出通道的輸出信號是4-20mA電流信號或0-10V電壓信號。
權利要求1.一種節能風機專用智能控制器，其特徵是，包括中央控制單元及分別與之連接的模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、通信單元和數據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫溼度變送器連接，所述模擬量輸出單元與外部的電磁閥和變頻器連接、所述通信單元與上位機連接；其中，所述模擬量輸入單元用以接收溫溼度變送器採集的溫溼度信息並發送給中央控制單元，所述中央控制單元對溫溼度信息進行分析處理，通過模擬量輸出單元向電磁閥和變頻器發送控制指令，並通過通信單元將數據信息發送給上位機，同時將數據存儲於數據存儲單元。
2.根據權利要求I所述的一種節能風機專用智能控制器，其特徵是，所述模擬量輸入單元包括多路模擬量輸入通道，所述模擬量輸入通道與溫度變送器或溼度變送器連接。
3.根據權利要求2所述的一種節能風機專用智能控制器，其特徵是，所述模擬量輸入通道包括4-20mA工業信號輸入通道和O-IOV工業信號輸入通道。
4.根據權利要求I所述的一種節能風機專用智能控制器，其特徵是，所述模擬量輸出單元包括多路模擬量輸出通道，所述模擬量輸出通道與電磁閥或變頻器連接。
5.根據權利要求4所述的一種節能風機專用智能控制器，其特徵是，所述模擬量輸出通道包括4-20mA工業信號輸出通道和0-10V工業信號輸出通道。
6.根據權利要求I所述的一種節能風機專用智能控制器，其特徵是，還包括光耦隔離電路，所述中央控制單元通過光耦隔離電路分別與模擬量輸入單元和模擬量輸出單元連接。
專利摘要本實用新型公開了一種節能風機專用智能控制器，它包括中央控制單元及分別與之連接的模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、通信單元和數據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫溼度變送器連接，所述模擬量輸出單元與外部的電磁閥和變頻器連接、所述通信單元與上位機連接。本實用新型通過對模擬量輸入通道和模擬輸出通道進行靈活配置，並採用高集成度的配置方案，具有集成度高、可靠性強和配置靈活的特點，不僅能夠針對多變的現場環境，使節能風機的控制更加靈活，現場施工更加方便，而且滿足了大部分節能風機工業現場要求，提高了工作效率，降低了生產成本。
文檔編號F04D27/00GK202732409SQ20122031330
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月30日 優先權日2012年6月30日
發明者李鋼 申請人:李鋼