專利名稱：一種節(jié)能風機專用智能控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及節(jié)能風機控制技術領域，具體地說一種節(jié)能風機專用智能控制器。
背景技術：
目前在大多數(shù)需要節(jié)能工作的工業(yè)風機現(xiàn)場，都是通過測量現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度值，來改變變頻器輸出，調節(jié)風速，同時對新風閥的開度進行調節(jié)。針對這樣的系統(tǒng)，許多企業(yè)都是先將各路變送器信號接入信號采集器，轉換為數(shù)字信號，再將信號采集器連接主控制器，對采集的信號進行分析后送入輸出變送器，轉換為模擬量，最后送入執(zhí)行設備，對于不同的工業(yè)現(xiàn)場，則需要不同數(shù)量的信號采集器和輸出變送器，增加系統(tǒng)復雜度；而且針對 不同的工業(yè)現(xiàn)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(xiàn)代化工業(yè)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(jié)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，本實用新型采用下述技術方案一種節(jié)能風機專用智能控制器，其特征是，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(shù)據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫濕度變送器連接，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濕度變送器采集的溫濕度信息并發(fā)送給中央控制單元，所述中央控制單元對溫濕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(fā)送控制指令，并通過通信單元將數(shù)據信息發(fā)送給上位機，同時將數(shù)據存儲于數(shù)據存儲單元。上述節(jié)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濕度變送器連接。上述節(jié)能風機專用控制器中，所述模擬量輸入通道包括4_20mA工業(yè)信號輸入通道和0-10V工業(yè)信號輸入通道。上述節(jié)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(jié)能風機專用控制器中，所述模擬量輸出通道包括4_20mA工業(yè)信號輸出通道和0-10V工業(yè)信號輸出通道。上述節(jié)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(jié)能風機專用智能控制器的控制方法，包括以下過程系統(tǒng)初始化，所述系統(tǒng)初始化過程為初始化外設電路、讀取存儲器中的保護數(shù)據、恢復掉電數(shù)據和初始化累積數(shù)據的過程；[0012]采集模擬量輸入，所述采集模擬量輸入過程為將收溫濕度變送器采集的溫濕度信息發(fā)送給中央控制單元的過程；分析處理數(shù)據，所述分析處理數(shù)據為對模數(shù)轉換采樣數(shù)據進行處理，并計算各種電參數(shù)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(fā)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并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(shù)據；如果是設置命令，則配置輸入、輸出通道寄存器，然后對輸入、輸出通道的配置信息進行保存。上述控制方法中，所述采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，然后對模擬量輸入數(shù)據進行模數(shù)轉換，最后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于模擬量輸出通道配置選擇寄存器，然后對模擬量輸出信號進行數(shù)模轉換，最后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，并采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(xiàn)場環(huán)境，使節(jié)能風機的控制更加靈活，現(xiàn)場施工更加方便，而且滿足了大部分節(jié)能風機工業(yè)現(xiàn)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(shù)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(jié)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(shù)據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫濕度變送器連接，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濕度變送器采集的溫濕度信息并發(fā)送給中央控制單元，所述中央控制單元對溫濕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(fā)送控制指令，并通過通信單元將數(shù)據信息發(fā)送給上位機，同時將數(shù)據存儲于數(shù)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(jié)能風機專用控制器分別與溫度變送器、濕度變送器、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濕度變送器有多路，將其分布于待測空間的不同地點，將采集的溫度、濕度值等數(shù)據發(fā)送給節(jié)能風機專用控制器，節(jié)能風機專用控制器對溫濕度信息進行分析處理，并向電磁閥和變頻器發(fā)送控制指令，從而實現(xiàn)對節(jié)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(jié)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(shù)據存儲電路和由232通信芯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(shù)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濕度變送器連接；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(jié)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，采用的32位ARM芯片STM32F103，運算速度快，性價比高，并提供豐富的常用外設接口。U2為看門狗芯片，監(jiān)控系統(tǒng)的電源電壓和主控制器芯片的運行狀態(tài)，提高系統(tǒng)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(yè)信號輸入通道和0-10V工業(yè)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分壓后電壓變?yōu)?-4V，連接U201A運放的正向輸入端，信號經U201A組成的電壓跟隨器，輸出到后級的模數(shù)轉換芯片，完成信號的采樣。4-20mA電壓信號經R218電阻采樣后轉換為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，輸出到后級的模數(shù)轉換芯片，完成信號的采樣。模數(shù)轉換芯片提供SPI接口，經后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(yè)信號輸出通道和0-10V工業(yè)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采用了一片AD5422數(shù)模轉換芯片，可輸出電流范圍4-20mA電流信號和0-10V電壓信號，是一款高集成，低成本，16位分辨率的數(shù)模轉換器。圖6是本實用新型所述數(shù)據存儲單元的電路原理圖。如圖6所示，所述數(shù)據存儲單元主要由一片EEPROM組成，將系統(tǒng)運行的保護數(shù)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芯片組成，是一款集成了 5V輸出隔離電源的隔離收發(fā)器，接口帶有極高的靜電放電保護，提高了這個系統(tǒng)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，所述光耦隔離電路采用光耦隔離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干擾。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(jié)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(tǒng)初始化，所述系統(tǒng)初始化過程為初始化外設電路、讀取存儲器中的保護數(shù)據、恢復掉電數(shù)據和初始化累積數(shù)據的過程。采集模擬量輸入，所述采集模擬量輸入過程為將收溫濕度變送器采集的溫濕度信息發(fā)送給中央控制單元的過程。 分析處理數(shù)據，所述分析處理數(shù)據為對模數(shù)轉換采樣數(shù)據進行處理，并計算各種電參數(shù)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(fā)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并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(shù)據并返回主程序；如果是設置命令，則配置輸入、輸出通道寄存器，然后對輸入、輸出通道的配置信息進行保存并返回主程序。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，所述采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，然后對模擬量輸入數(shù)據進行模數(shù)轉換，最后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(tài)都有兩個配置寄存器決定，對于輸入通道可以配置“濕度、溫度選擇寄存器”來確定輸入通道是溫度輸入還是濕度輸入，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于模擬量輸出通道配置選擇寄存器，然后對模擬量輸出信號進行數(shù)模轉換，最后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(tài)都有兩個配置寄存器決定，對于輸出通道可以配置“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(jié)能風機專用智能控制器，其特征是，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(shù)據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫濕度變送器連接，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濕度變送器采集的溫濕度信息并發(fā)送給中央控制單元，所述中央控制單元對溫濕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(fā)送控制指令，并通過通信單元將數(shù)據信息發(fā)送給上位機，同時將數(shù)據存儲于數(shù)據存儲單元。
2.根據權利要求I所述的一種節(jié)能風機專用智能控制器，其特征是，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濕度變送器連接。
3.根據權利要求2所述的一種節(jié)能風機專用智能控制器，其特征是，所述模擬量輸入通道包括4-20mA工業(yè)信號輸入通道和O-IOV工業(yè)信號輸入通道。
4.根據權利要求I所述的一種節(jié)能風機專用智能控制器，其特征是，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(jié)能風機專用智能控制器，其特征是，所述模擬量輸出通道包括4-20mA工業(yè)信號輸出通道和0-10V工業(yè)信號輸出通道。
6.根據權利要求I所述的一種節(jié)能風機專用智能控制器，其特征是，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(jié)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(shù)據存儲單元，所述模擬量輸入單元與外部的溫濕度變送器連接，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，并采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(xiàn)場環(huán)境，使節(jié)能風機的控制更加靈活，現(xiàn)場施工更加方便，而且滿足了大部分節(jié)能風機工業(yè)現(xiàn)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(yōu)先權日2012年6月30日
發(fā)明者李鋼 申請人:李鋼