一種具有智能控制及故障診斷功能的雙制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及制冷技術領域，具體涉及一種具有智能控制及故障診斷功能的雙制冷 系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術進步和經(jīng)濟社會發(fā)展，超低溫制冷技術在制冷領域的地位已經(jīng)越發(fā) 重要。航空航天、電氣電子、醫(yī)用制藥和生物化學等諸多領域都離不開超低溫制冷技術。現(xiàn) 有技術中涉及超低溫制冷多數(shù)只有一套完全電路的制冷控制系統(tǒng)，而在實際應用中，一旦 這套制冷控制系統(tǒng)發(fā)生故障，就會給人們的使用帶來極大的不便，尤其是對溫度控制精度 要求高的領域。針對以上難點，研究人員開展了諸多圍繞雙制冷控制系統(tǒng)的研究，通過設置 兩套獨立的制冷系統(tǒng)并分別進行控制，從而確保即使其中一套系統(tǒng)損壞制冷終端依然可以 正常工作。
[0003] 我國專利CN104344597A和CN201377954Y中各自公開了設計合理的雙制冷系統(tǒng)， 實現(xiàn)了即使一套制冷系統(tǒng)損壞后制冷終端依然可以正常工作。但現(xiàn)有的雙制冷系統(tǒng)存在以 下問題：第一，現(xiàn)有的雙制冷系統(tǒng)均延續(xù)單機組制冷的原理，控制原理過于簡單，同時單機 組制冷能力過低，所以兩套制冷系統(tǒng)必須同時工作，才能獲取較低的溫度（一般指_80°C以 下），因此每臺機組的使用壽命與單機組的使用壽命基本相差無幾；第二，由于兩套制冷系 統(tǒng)完全獨立，系統(tǒng)整體的故障率增加了一杯，因此綜合來看，整機壽命反而比單系統(tǒng)超低溫 制冷設備低；第三，由于兩套制冷系統(tǒng)必須同時運行柜內(nèi)溫度才能達到_80°C，如果其中任 何一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則制冷性能會大幅下降，柜內(nèi)溫度只能維持在-65°C，雙制冷系統(tǒng)穩(wěn) 定性差；第四，雙制冷系統(tǒng)協(xié)調(diào)困難，很容易出現(xiàn)溫度波動。
[0004] 除了上述不足外，現(xiàn)行的雙制冷系統(tǒng)最大的不足在于多數(shù)采取手動控制系統(tǒng)，智 能化程度不足，相應制冷程序需提前進行預設，出現(xiàn)故障也很難及時發(fā)現(xiàn)，因此很可能給用 戶造成巨大的損失，尤其是在醫(yī)療儲存和精密科研領域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于現(xiàn)有技術中的雙制冷系統(tǒng)必須同時制冷，使用壽 命短，性能不穩(wěn)定，溫度波動較大；本發(fā)明要解決的另一問題是現(xiàn)有雙制冷系統(tǒng)控制智能 化程度不足，出現(xiàn)故障后無法及時發(fā)現(xiàn)，故障響應需要人工手動調(diào)節(jié)，響應速度低。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種具有智能控制及故障診斷功能的雙制冷 系統(tǒng)，并對其控制原理及故障診斷原理進行了詳細闡述。
[0007] -種具有智能控制及故障診斷功能的雙制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)以及溫控系統(tǒng)，制冷 系統(tǒng)包括兩套完全獨立設置的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述溫控系統(tǒng) 與兩套制冷系統(tǒng)相連接，根據(jù)實時工況參數(shù)自動智能選擇啟動第一制冷系統(tǒng)或第二制冷系 統(tǒng)或同時啟動兩套制冷系統(tǒng)；所述溫控系統(tǒng)根據(jù)實時工況參數(shù)智能判斷兩套制冷系統(tǒng)是否 出現(xiàn)故障以及故障類型，并進行故障響應。
[0008] 進一步的，溫控系統(tǒng)包括溫度采集模塊、控制設置模塊、開關量變送模塊、顯示模 塊、報警模塊、供電模塊和核心控制模塊；所述溫度采集模塊、顯示模塊、控制設置模塊、開 關量變送模塊、報警模塊、供電模塊分別與核心控制模塊相連。
[0009] 再進一步的，核心控制模塊為CPU。
[0010] 再進一步的，溫度采集模塊包括溫度變送器（Cl)和溫度采集器。
[0011] 再進一步的，顯示模塊（DSP)為7寸觸摸屏；顯示面板上有設有USB接口（USB)， 可隨時通過U盤拷貝數(shù)據(jù)。
[0012] 再進一步的，控制設置模塊（ST)連接6個電容觸摸按鍵，用以將6個開關信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號，傳輸給主控芯片，所述6個電容觸摸按鍵包括：靜音按鍵（BT1)、燈開關按 鍵（BT2)、設置按鍵（BT3)、Reset按鍵（BT4)、系統(tǒng)電源開關按鍵（BT5)和電子鎖開關按鍵 (BT6)。
[0013] 再進一步的，開關量變送模塊包括開關量變送器（C3)和柜門開關（S1-S3)。
[0014]再進一步的，報警模塊包括蜂鳴報警器（ALM)，報警狀態(tài)直接受CPU控制，通過BT1 可以消除系統(tǒng)報警聲音。
[0015] 再進一步的，供電模塊的供電方式包括電池供電和交流電源供電。
[0016] 再進一步的，所述溫控系統(tǒng)還可以包括壓力采集模塊、時鐘模塊、通信模塊、和電 壓補償模塊；所述壓力采集模塊、時鐘模塊、通信模塊和電壓補償模塊分別與核心控制模塊 相連。
[0017] 更進一步的，壓力采集模塊包括壓力變送器（C2)和相關探頭。
[0018] 更進一步的，通信模塊（CMN)支持以太網(wǎng)、485有線通訊，支持Zigbee、WIFI和 GPRS無線通訊；所述通信模塊還具備電話、短信報警功能（報警方式可選），也可以通過 S頂卡號碼隨時隨地獲取當前運行狀態(tài)。
[0019] 更進一步的，時鐘模塊（CLK)在通信模塊有S頂卡時，可通過GPRS自動調(diào)節(jié)時間 及日期并將其反饋給CPU。
[0020] 更進一步的，電壓補償模塊用于在電壓不穩(wěn)時穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。
[0021] 本發(fā)明中溫控系統(tǒng)根據(jù)實時工況參數(shù)自動智能選擇啟動第一制冷系統(tǒng)或第二制 冷系統(tǒng)或同時啟動兩套制冷系統(tǒng)，該智能控制方法包括如下步驟：
[0022] 當搭載雙制冷系統(tǒng)的設備首次運行或設備箱體溫度過高時，核心控制模塊（CPU) 控制第一制冷系統(tǒng)（1)的壓縮機繼電器（VI)和第二制冷系統(tǒng)（2)的壓縮機繼電器（V2)同 時閉合，雙制冷系統(tǒng)同時開始工作；當柜內(nèi)溫度降至設定溫度以下，CPU指定某一制冷系統(tǒng) 停止運轉(zhuǎn)并進入休眠狀態(tài)，CPU控制該制冷系統(tǒng)的繼電器斷開，同時另一制冷系統(tǒng)進入激活 狀態(tài)，開始輪換周期計時（即允許同一制冷系統(tǒng)連續(xù)工作的最長時間）；
[0023] 被激活的制冷系統(tǒng)在激活狀態(tài)下，當柜內(nèi)溫度不超過溫度上限時（溫度設定值+ 溫度波動范圍），該系統(tǒng)中的壓縮機處于停機狀態(tài)；一旦柜內(nèi)溫度高于溫度上限，則該制冷 系統(tǒng)中的壓縮機開始運轉(zhuǎn)；當柜溫再次降至設定溫度，壓縮機停止運轉(zhuǎn)，等待下一個溫度循 環(huán)；
[0024] 直到被激活的制冷系統(tǒng)進入激活狀態(tài)的時間達到設定的輪換周期，原先休眠的制 冷系統(tǒng)進入激活狀態(tài)并開始預冷卻，當預冷卻達到一定的時間后，原先被激活的制冷系統(tǒng) 停止運轉(zhuǎn)并進入休眠狀態(tài)，直到下一個輪換周期。
[0025] 本發(fā)明中溫控系統(tǒng)根據(jù)實時工況參數(shù)智能判斷兩套制冷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障以及 故障類型，并進行故障響應。該智能故障診斷及故障響應包括如下步驟：
[0026] (1)核心控制模塊向相關模塊發(fā)出狀態(tài)查詢指令，包括：向溫度探測模塊發(fā)出溫 度探測指令；向開關量變送模塊發(fā)出門開關狀態(tài)探測指令；向報警模塊發(fā)出報警狀態(tài)探測 指令；向電源電壓判斷模塊發(fā)出通斷電狀態(tài)探測指令。
[0027] (2)各模塊采集相關信息并反饋至核心控制模塊。
[0028] (3)核心控制模塊根據(jù)反饋信息判斷制冷系統(tǒng)是否發(fā)生故障。
[0029] (4)核心控制模塊在故障診斷的基礎上進行智能故障響應，智能故障響應包括強 制切換激活系統(tǒng)、更改雙制冷系統(tǒng)中壓縮機繼電器的開關狀態(tài)、更改核心控制模塊對繼電 器指令的控制對象、關閉雙系統(tǒng)輪換運行和停止系統(tǒng)。
[0030] 本發(fā)明實現(xiàn)的技術效果如下：
[0031] 本發(fā)明的雙制冷系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)雙制冷系統(tǒng)輪換交替制冷，同時在制冷系統(tǒng)出 現(xiàn)故障時能夠有效協(xié)調(diào)故障系統(tǒng)與非故障系統(tǒng)正常工作。本發(fā)明雙制冷系統(tǒng)的真正實現(xiàn)了 智能控制和智能故障診斷，大大提高了故障響應速度，進而提高了雙制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0032] 本發(fā)明中兩套制冷系統(tǒng)輪換交替制冷，大大延長了單臺壓縮機的使用壽命；在兩 套制冷系統(tǒng)切換過程中采用了預冷卻系統(tǒng)，確保在兩套制冷系統(tǒng)相互切換的過程中依然可 以有效保持柜內(nèi)溫度的穩(wěn)定，解決溫度波動大的問題；單套制冷系統(tǒng)工作期間，壓縮機運 轉(zhuǎn)受柜溫控制，既節(jié)能環(huán)保，同時也能對溫度變化有效快速地反饋，解決柜內(nèi)溫差過大的問 題，同時進一步延長了壓縮機的使用壽命。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。 附圖1是基