一种智能换热机组控制系统的制作方法

1.本实用新型属于智能换热控制技术领域，具体涉及一种智能换热机组控制系统。


背景技术：

2.现有的智能换热机组控制系统采集现场的温度信号、压力信号以及流量信号，将现场采集的模拟量信号dc 4-20ma通过ad模块转换成可编程逻辑控制器plc能识别的数字量，然后利用plc进行pid运算完成恒压自动控制；输出侧需要对现场变频器控制，因此plc输出的信号需要进行da转换，转换成模拟量输出dc0-10v或dc 4-20ma信号。
3.现有的智能换热机组控制系统选择ae08模数转换模块、am06和/或aq04数模转换模块，随着采集数量的增加，转换模块的个数也会增加，其配线也就越复杂，因此增加配线的工作量。另外，现有智能换热机组控制系统中因使用了模数转换模块和数模转换模块，因此存在信号干扰的现象。


技术实现要素：

4.基于上述技术问题，本实用新型提供一种智能换热机组控制系统，以降低配线复杂度以及信号传输时的干扰现象。
5.其具体技术方案为：
6.一种智能换热机组控制系统，所述系统包括：
7.主电路；
8.辅助电路；
9.传感器组，用于检测数字信号；
10.至少一个集线器，各所述集线器均与所述传感器组连接，相邻的两个集线器之间通过通信接口连接；
11.控制器，分别与所述主电路和所述辅助电路连接；第n个所述集线器与所述控制器之间通过通信接口连接，其中，n为大于或等于1的正整数。
12.可选地，所述系统还包括：
13.外围电路，与所述控制器连接。
14.可选地，所述系统还包括：
15.电源电路，分别与各所述集线器和所述外围电路连接，用于给所述集线器和所述外围电路提供电能。
16.可选地，所述系统还包括：
17.终端，与所述控制器连接，用于显示补水泵和/或循环泵的运行状态；和/或所述终端用于显示操作控制界面。
18.可选地，所述集线器的型号为：zlan-9480a。
19.可选地，所述传感器组包括：
20.5个温度传感器，用于采集换热机组的一次供水温度、一次回水温度、二次供水温
度、二次回水温度和室外温度；
21.4个压力传感器，用于采集换热机组的一次供水压力、一次回水压力、二次供水压力和二次回水压力；
22.3个流量传感器，用于采集换热机组的一次流量、二次流量和补水流量；
23.液位传感器，用于采集换热机组内的水箱液位。
24.可选地，所述温度传感器的型号为：tml-801r-m20
×
1.5；压力传感器的型号为：tml-80fr-m20
×
1.5；所述流量传感器的型号为：tds-100f1y；所述液位传感器型号为：bh-93420-i。
25.可选地，相邻的两个所述集线器之间通过rs485通信接口连接，第n个所述集线器与所述控制器之间通过rs485通信接口连接。
26.本实用新型的一种智能换热机组控制系统，与现有技术相比，有益效果为：
27.本实用新型将传感器组通过集线器与控制器连接。因为本实用新型设置了集线器，所以后续进行信号传输时能够降低数据传输过程的信号干扰。
28.本实用新型设置传感器组采集数字信号，并通过集线器将采集的信号通过通信接口发送至控制器，后续在进行安装时，只需连接通信接口即可，降低配线时的复杂度。
附图说明
29.图1为现有智能换热机组控制系统结构框图；
30.图2为本实用新型的智能换热机组控制系统结构框图；
31.图3为本实用新型的3个集线器连接原理图；
32.图4为本实用新型plc及外围电路原理图；
33.图5为本实用新型主电路原理图；
34.图6为本实用新型辅助电路原理图；
35.图7为本实用新型的电源电路原理图；
36.其中，1、传感器组，2、集线器，3、控制器，4、主电路，5、辅助电路，6、终端。
具体实施方式
37.下面结合具体实施案例和附图1-7对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
38.如图1所示，现有控制系统中，模数转换模块ae08包括8个输入端ai，数模转换模块am06包括4个输入端ai和2个输出端ao，数模转换模块aq04包括4个输出端ao。配线时需要连接控制器与模数转换模块的各个输入端以及控制器与数模转换模块的个输入端和输出端，显然配线过程较为繁琐。另外，由于现有技术方案采集的是模拟信号，因此需要设置模数转换模块以及数模转换模块，随着外部采集数量的增多，则需要数模转换模块以及模数转换模块的个数也会增多，占用的空间也必然会增大，成本也会增加很多。最后，由于现有技术方案中采集的是模拟信号，进行模数转换后需要将数字信号直接传送至控制器，因此存在信号干扰严重的问题。
39.为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供了一种智能换热机组控制系统，如图2所示，本实用新型中的系统包括：主电路4、辅助电路5、传感器组1、控制器3和至少一个集线器
2，集线器2的数量是由传感器组1以及控制输出信号的个数决定的。各所述集线器2均与所述传感器组1连接，相邻的两个集线器2之间通过通信接口连接；控制器3分别与主电路4和辅助电路5连接，第n个集线器2与控制器3之间通过通信接口连接，其中，n为大于或等于1的正整数。
40.本实用新型中，利用传感器组1采集数字信号，后续直接将数字信号通过集线器2发送控制器3，相比于现有技术方案而言，无需设置模数转换模块和数模转换模块，大大降低了成本，同时无需连接各转换模块与控制器之间的连线，进一步降低了配线的复杂；后续配线时，只需将传感器内的各传感器与集线器连接即可，进一步降低了配线的复杂度。另外，本实用新型根据外部连接传感器的个数拓展集线器的个数，可以实现无限拓展，只需将相邻的两个集线器之间的通信接口连接即可，而现有技术方案中控制器连接转换模块个数有限。
41.传感器组1用于检测数字信号，并将采集的信号通过集线器2的通信接口传送至控制器3，控制器3根据采集的信号生成控制输出信号并通过集线器2的通信接口发送至对应的集线器2输出端，实现对调压阀的控制。特别说明的是，根据采集的信号生成控制输出信号采用常规的pid控制就可以实现，此处不是本实用新型保护的重点。
42.作为一种可选的实施方式，本实用新型传感器组1包括：5个温度传感器、4个压力传感器、3个流量传感器和1个液位传感器；5个温度传感器分别用于采集换热机组的一次供水温度、一次回水温度、二次供水温度、二次回水温度和室外温度；4个压力传感器液位传感器用于采集换热机组的一次供水压力、一次回水压力、二次供水压力和二次回水压力；3个流量传感器液位传感器用于采集换热机组的一次流量、二次流量和补水流量；液位传感器液位传感器用于采集换热机组内的水箱液位。
43.上述所有的传感器都是智能化产品，是标准的modbus_rtu，采用串行通讯的方式通讯，无需对每个模拟量进行计算和处理，可以直接读取数字数据。
44.本实用新型中，所述温度传感器的型号为：tml-801r-m20
×
1.5；压力传感器的型号为：tml-80fr-m20
×
1.5；所述流量传感器的型号为：tds-100f1y；所述液位传感器型号为：bh-93420-i；控制器3的型号为西门子s7-200smart；集线器2的型号为：zlan-9480a。上述为本实用新型使用的型号，仅仅是举例进行说明，并不限于以上型号。
45.本实用新型中，每个集线器2包括20个接线端，其中，有2个接线端为rs485接线端口，分别为接线端rs485-a和接线端rs485-b，用于连接rs485通信线，有2个接线端用于连接电源电路，剩余16个接线端既可以作为数据输入端，又可以作为数据输出端。
46.如图3所示，本实用新型以三个集线器2为例进行详细论述：三个集线器2的具体连接关系如下：
47.第一个集线器2的接线端out1a和接线端out1b分别与第一个温度传感器连接，第一个温度传感器用于采集室外温度；第一个集线器2的接线端out2a和接线端out2b分别与液位传感器连接，液位传感器用于采集换热机组内的水箱液位；第一个集线器2的接线端out3a和接线端out3b分别与调节阀连接，用于采集调节阀反馈的信号，还用于输出控制调节阀的控制输出信号，此控制输出信号又称给定信号；第一个集线器2的接线端out4a和接线端out4b分别与电表连接，用于获取电流和电压；第一个集线器2的接线端v+与接线端gnd分别与电源电路连接；具体的，与电源电路中的l24和n24两端连接。
48.本实用新型中，电表的型号为：sx-d72-3e。上述为本实用新型电表使用的型号，仅仅是举例进行说明，并不限于以上型号。
49.第二个集线器2的接线端out1a和接线端out1b分别与第二个温度传感器连接，第二个温度传感器用于采集换热机组的一次供水温度；第二个集线器2的接线端out2a和接线端out2b分别与第一个压力传感器连接，第一个压力传感器用于采集换热机组的一次供水压力；第二个集线器2的接线端out3a和接线端out3b分别与第三个温度传感器连接，第三个温度传感器用于采集换热机组的一次回水温度；第二个集线器2的接线端out4a和接线端out4b分别与第二压力传感器连接，第二个压力传感器用于采集换热机组的一次回水压力；第二个集线器2的接线端out5a和接线端out5b分别与第四个温度传感器连接，第四个温度传感器用于采集二次供水温度；第二个集线器2的接线端out6a和接线端out6b分别与第三个压力传感器连接，第三个压力传感器用于采集换热机组的二次供水压力；第二个集线器2的接线端out7a和接线端out7b分别与第五个温度传感器连接，第五个温度传感器用于采集换热机组的二次回水温度；第二个集线器2的接线端out8a和接线端out8b分别与第四压力传感器连接，第四个压力传感器用于采集换热机组的二次回水压力；第二个集线器2的接线端rs485-a与第一个集线器2的接线端rs485-a连接，第二个集线器2的接线端rs485-b与第一个集线器2的接线端rs485-b连接；第二个集线器2的接线端v+与接线端gnd分别与电源电路连接；具体的，与电源电路中的l24和n24两端连接。
50.第三个集线器2的接线端out1a和接线端out1b分别与主电路4连接；第三个集线器2的接线端out2a和接线端out2b分别与主电路4连接；第三个集线器2的接线端out3a和接线端out3b分别与主电路4连接；第三个集线器2的接线端out4a和接线端out4b分别与主电路4连接；第三个集线器2的接线端out5a和接线端out5b分别与第一个流量传感器连接，第一个流量传感器用于采集换热机组的一次流量；第三个集线器2的接线端out6a和接线端out6b分别与第二个流量传感器连接，第二个流量传感器用于采集换热机组的二次流量；第三个集线器2的接线端out7a和接线端out7b分别与第三个流量传感器连接，第三个流量传感器用于采集换热机组的补水流量；第三个集线器2的接线端rs485-a与第二个集线器2的接线端rs485-a连接，第三个集线器2的接线端rs485-b与第二个集线器2的接线端rs485-b连接；第三个集线器2的接线端rs485-a还与控制器3plc的接线端rs485-a连接，第三个集线器2的接线端rs485-b还与控制器3plc的接线端rs485-b连接；第三个集线器2的接线端v+与接线端gnd分别与电源电路连接；具体的，与电源电路中的l24和n24两端连接。
51.本实用新型中，控制器3、各传感器以及各集线器2之间均通过rs485接口连接，均采用modbus rs-485方式通讯，现场的每个仪表(即传感器)都具有标准的modbus rtu总线协议。另外，因为集线器2具有隔离、抗干扰的作用，进而保证数据的稳定不被干扰。此外，集线器2还具有接线简单的作用。
52.另外，现有控制系统中，一个主机最多连接7个转换模块，无法实现更多的拓展，而本实用新型中，一个主机最多可拓展30多个，相比于现有技术中的方案而言，可实现根据实际需求任意拓展。另外，本实用新型中的集线器2相比于转换模块来讲，成本低，接线简单，抗干扰性强。
53.作为一种可选的实施方式，本实用新型中的系统还包括：外围电路，与所述控制器3连接，如图4所示。
54.外围电路包括：常开触头ka7、常开触头ka8、常开触头ka9、常开触头ka10、常开触头ka11、常开触头iv1、常开触头iv2、常开触头iv3、常开触头iv4、线圈ka0、线圈ka1、线圈ka2、线圈ka3、线圈ka4、线圈ka5和线圈ka6。
55.控制器3的各输入端分别与常开触头ka8的一端、常开触头ka9的一端、常开触头ka10的一端、常开触头ka11的一端、常开触头ka7的一端、常开触头iv1的一端、常开触头iv2的一端、常开触头iv3的一端和常开触头iv4的一端连接，常开触头ka8的另一端、常开触头ka9的另一端、常开触头ka10的另一端、常开触头ka11的另一端、常开触头ka7的另一端、常开触头iv1的另一端、常开触头iv2的另一端、常开触头iv3的另一端和常开触头iv4的另一端分别与电源电路的n24端连接。
56.控制器3的各输出端分别与线圈ka0的一端、线圈ka1的一端、线圈ka2的一端、线圈ka3的一端、线圈ka4的一端、线圈ka5的一端和线圈ka6的一端连接，线圈ka0的另一端、线圈ka1的另一端、线圈ka2的另一端、线圈ka3的另一端、线圈ka4的另一端、线圈ka5的另一端和线圈ka6的另一端分别与电源电路的n24端连接。
57.控制器3的公共端1m、2m、1l和2l均与电源电路的l24端连接。控制器3的电源接线端l1为控制器3的l端，控制器3的电源接线端n为控制器3的n端。
58.作为一种可选的实施方式，本实用新型中的系统还包括：电源电路，分别与各所述集线器2和所述外围电路连接，用于给所述集线器2和所述外围电路提供电能。电源电路如图7所示。
59.电源电路包括：空气开关qf6、空气开关qf7、空气开关qf8、变压器tr1和直流开关电源rf1；空气开关qf6的第一端和第二端接交流220v，空气开关qf6的第三端与变压器tr的第一端n连接，空气开关qf6的第四端与变压器tr的第二端l连接，变压器tr的第三端与空气开关qf8的第一端连接，变压器tr的第四端和空气开关qf8的第二端输出交流24v电压，50va，空气开关qf6的第四端和空气开关qf6的第三端分别与直流开关电源rf1的第一端l和第二端n连接，直流开关电源rf1的第三端与空气开关qf7的第一端连接，空气开关qf7的第二端为l24端，直流开关电源rf1的第四端为n24端，直流开关电源rf1的第五端接地。
60.作为一种可选的实施方式，本实用新型中的系统还包括：
61.终端6hmi，与所述控制器3连接，用于显示补水泵和/或循环泵的运行状态；和/或所述终端6用于显示操作控制界面。具体的，此处的控制器3与终端6之间既可以通过网口连接，还可以通过串口连接。本实用新型中的运行状态可以包括正常运行状态和故障状态。也就是说，当补水泵和/或循环泵出现故障时，则控制器3会向终端6发送运行状态，当工作人员发现故障状态时，则实行手动控制补水泵和/或循环泵停止工作。另外，此处提及的终端6既可以是显示屏、上位机和移动终端6中的至少一种，而移动终端6可以为手机或平板电脑。此处终端6可以根据实际需求进行设置，在此不再逐一赘述。本实用新型终端6选择西门子smart line显示屏，具有分辨率高以及节能等优点。
62.本实用新型公开的智能换热机组控制系统可以快速与上位机或手机app监控现场的换热机组真正实现物联，可以逐步取消上位机软件(不同的点位价格不同，随换热站数量的增加而增加)，只要有网络的地方不用安装任何上位机软件即可进行数据监控和管理，节省软件投入成本，所有的数据都进入免费云平台。
63.作为一种可选的实施方式，本实用新型中的相邻的两个所述集线器2之间通过
rs485通信接口连接，第三个所述集线器2与所述控制器3之间通过rs485通信接口连接。各传感器传输的信号均通过rs485通信接口发送至控制器3，不仅能能够实现数据同时传输，还能保证数据稳定不被干扰。
64.如图5所示，本实用新型中的主电路4包括：空气开关qf1、空气开关qf2、空气开关qf3、空气开关qf4、空气开关qf5、变频器iv1、变频器iv2、变频器iv3、变频器iv4、循环泵1#、循环泵2#、补水泵1#和补水泵2#。
65.空气开关qf2的一端、空气开关qf3的一端、空气开关qf4的一端和空气开关qf5的一端分别与空气开关qf1连接，空气开关qf2的另一端与变频器iv1的输入端连接，空气开关qf3的另一端与变频器iv3的输入端连接，空气开关qf4的另一端与变频器iv2的输入端连接，空气开关qf5的另一端与变频器iv4的输入端连接，变频器iv1的输出端与循环泵1#连接，变频器iv3的输出端与循环泵2#连接，变频器iv2的输出端与补水泵1#连接，变频器iv4的输出端与补水泵2#连接，变频器iv1的第一端a与第三个集线器2的接线端out1a连接，变频器iv1的第二端b与第三个集线器2的接线端out1b连接，变频器iv3的第一端a与第三个集线器2的接线端out3a连接，变频器iv3的第二端b与第三个集线器2的接线端out3b连接，变频器iv2的第一端a与第三个集线器2的接线端out2a连接，变频器iv2的第二端b与第三个集线器2的接线端out2b连接，变频器iv4的第一端a与第三个集线器2的接线端out4a连接，变频器iv4的第二端b与第三个集线器2的接线端out4b连接，变频器iv1的第三端ta和第四端tc分别与终端6连接，变频器iv2的第三端ta和第四端tc分别与终端6连接，变频器iv3的第三端ta和第四端tc分别与终端6连接，变频器iv4的第三端ta和第四端tc分别与终端6连接，变频器iv1的第五端pe、变频器iv2的第五端pe、变频器iv3的第五端pe和变频器iv4的第五端pe均接地。
66.本实用新型中的主电路4还包括：电压表v、电流表a和插座sc1，电压表v、电流表a和插座sc1的安装方式与常规电路安装相同，在此不作过多论述。
67.本实用新型中各变频器的型号为sv600，上述为本实用新型变频器使用的型号，仅仅是举例进行说明，并不限于以上型号。
68.如图6所示，本实用新型中的辅助电路5包括：开关s0、开关s1、开关s2、开关s3、开关s4、线圈ka7、线圈ka8、线圈ka9、线圈ka10、线圈ka11、线圈dcf1、线圈dcf2、指示灯h1、指示灯h2、指示灯h3、指示灯h4、指示灯h5、指示灯h6、常开触头ka0、常开触头ka1、常开触头ka2、常开触头ka3、常开触头ka4、常开触头ka5、常开触头ka6、常开触头ka7、常开触头ka8、常开触头ka9、常开触头ka10、常开触头ka11和常闭触头ka7。
69.开关s0的一端与控制器3的l端连接，开关s0的另一端与线圈ka7的一端连接，线圈ka7的另一端与控制器3的n端连接，常开触头ka7的一端和常闭触头ka7的一端均与控制器3的l端连接，常开触头ka7的另一端分别与常开触头ka0的一端、常开触头ka1的一端、常开触头ka2的一端和常开触头ka3的一端连接，常闭触头ka7的另一端分别与开关s1的一端、开关s2的一端、开关s3的一端和开关s4的一端连接，常开触头ka0的另一端和开关s1的另一端均与线圈ka8的一端连接，线圈ka8的另一端、线圈ka9的另一端、线圈ka10的另一端和线圈ka11的另一端分别与控制器3的n端连接，常开触头ka1的另一端和开关s2的另一端分别与线圈ka9的一端连接，常开触头ka2的另一端和开关s3的另一端分别与线圈ka10的一端连接，常开触头ka3的另一端和开关s4的另一端分别与线圈ka11的一端连接，常开触头ka4的
一端、常开触头ka5的一端、常开触头ka6的一端、常开触头ka8的一端、常开触头ka9的一端、常开触头ka10的一端、常开触头ka11的一端和指示灯h6的一端分别与控制器3的l端连接，常开触头ka4的另一端与线圈dcf1的一端连接，常开触头ka5的另一端与线圈dcf2的一端连接，常开触头ka8的另一端与指示灯h1的一端连接，常开触头ka9的另一端与指示灯h2的一端连接，常开触头ka10的另一端与指示灯h3的一端连接，常开触头ka11的另一端与指示灯h4的一端连接，常开触头ka6的另一端与指示灯h5的一端连接，线圈dcf1的另一端、线圈dcf2的另一端、指示灯h1的另一端、指示灯h2的另一端、指示灯h3的另一端、指示灯h4的另一端、指示灯h5的另一端和指示灯h6的另一端均与控制器3的n端连接。
70.本实用新型中，开关s0与线圈ka7实现本地/远方控制，常闭触头ka7、开关s1与线圈ka8实现1#循环泵本地变频控制，常开触头ka7、常开触头ka0与线圈ka8实现1#循环泵远方变频控制，常闭触头ka7、开关s2与线圈ka9实现2#循环泵本地变频控制，常开触头ka7、常开触头ka1与线圈ka9实现2#循环泵远方变频控制，常闭触头ka7、开关s3与线圈ka10实现1#补水泵本地变频控制，常开触头ka7、常开触头ka2与线圈ka10实现1#补水泵远方变频控制，常闭触头ka7、开关s4与线圈ka11实现2#补水泵本地变频控制，常开触头ka7、常开触头ka3与线圈ka11实现2#补水泵远方变频控制。
71.在本实用新型的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
72.在本实用新型的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
73.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。