专利名称：一种节能风机专用智能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及节能风机控制技术领域，具体地说一种节能风机专用智能控制器。
背景技术：
目前在大多数需要节能工作的工业风机现场，都是通过测量现场环境温度、湿度值，来改变变频器输出，调节风速，同时对新风阀的开度进行调节。针对这样的系统，许多企业都是先将各路变送器信号接入信号采集器，转换为数字信号，再将信号采集器连接主控制器，对采集的信号进行分析后送入输出变送器，转换为模拟量，最后送入执行设备，对于不同的工业现场，则需要不同数量的信号采集器和输出变送器，增加系统复杂度；而且针对 不同的工业现场，工程人员还需要对主控制器编写不同的程序，提高了工作要求，降低了工作效率，增加维护难度，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求。
实用新型内容针对上述不足，本实用新型提供了一种节能风机专用智能控制器，其不仅集成度高、可靠性强和配置灵活，而且维护成本低。为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案一种节能风机专用智能控制器，其特征是，包括中央控制单元及分别与之连接的模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元和数据存储单元，所述模拟量输入单元与外部的温湿度变送器连接，所述模拟量输出单元与外部的电磁阀和变频器连接、所述通信单元与上位机连接；其中，所述模拟量输入单元用以接收温湿度变送器采集的温湿度信息并发送给中央控制单元，所述中央控制单元对温湿度信息进行分析处理，通过模拟量输出单元向电磁阀和变频器发送控制指令，并通过通信单元将数据信息发送给上位机，同时将数据存储于数据存储单元。上述节能风机专用控制器中，所述模拟量输入单元包括多路模拟量输入通道，所述模拟量输入通道与温度变送器或湿度变送器连接。上述节能风机专用控制器中，所述模拟量输入通道包括4_20mA工业信号输入通道和0-10V工业信号输入通道。上述节能风机专用控制器中，所述模拟量输出单元包括多路模拟量输出通道，所述模拟量输出通道与电磁阀或变频器连接。上述节能风机专用控制器中，所述模拟量输出通道包括4_20mA工业信号输出通道和0-10V工业信号输出通道。上述节能风机专用控制器中，还包括光耦隔离电路，所述中央控制单元通过光耦隔离电路分别与模拟量输入单元和模拟量输出单元连接。一种节能风机专用智能控制器的控制方法，包括以下过程系统初始化，所述系统初始化过程为初始化外设电路、读取存储器中的保护数据、恢复掉电数据和初始化累积数据的过程；[0012]采集模拟量输入，所述采集模拟量输入过程为将收温湿度变送器采集的温湿度信息发送给中央控制单元的过程；分析处理数据，所述分析处理数据为对模数转换采样数据进行处理，并计算各种电参数的过程；输出模拟量输出，所述输出模拟量输出过程为将中央控制单元的控制指令发送给电磁阀和变频器的过程。上述控制方法中，还包括通信中断过程，所述通信中断过程包括以下过程接收指令并判断是读取命令还是设置命令，如果是读取命令，则返回读取数据；如果是设置命令，则配置输入、输出通道寄存器，然后对输入、输出通道的配置信息进行保存。上述控制方法中，所述采集模拟量输入过程包括以下过程首先为模拟量输入通 道配置选择寄存器，然后对模拟量输入数据进行模数转换，最后根据选择寄存器的配置来确定模拟量输入通道的输出信号。上述控制方法中，所述输出模拟量输出过程包括以下过程对于模拟量输出通道配置选择寄存器，然后对模拟量输出信号进行数模转换，最后根据选择寄存器的配置来确定模拟量输出通道的输出信号。本实用新型的有益效果是，本实用新型通过对模拟量输入通道和模拟输出通道进行灵活配置，并采用高集成度的配置方案，具有集成度高、可靠性强和配置灵活的特点，不仅能够针对多变的现场环境，使节能风机的控制更加灵活，现场施工更加方便，而且满足了大部分节能风机工业现场要求，提高了工作效率，降低了生产成本。
图I是本实用新型的应用结构示意图；图2是本实用新型的原理框图；图3是本实用新型所述中央控制单元的电路原理图；图4是本实用新型所述模拟量输入单元的电路原理图；图5是本实用新型所述模拟量输出单元的电路原理图；图6是本实用新型所述数据存储单元的电路原理图；图7是本实用新型所述通信单元的电路原理图；图8是本实用新型所述光耦隔离电路的电路原理图；图9是本实用新型的控制方法流程图；图10是图9所不通彳目中断过程的流程图；图11 (a)是图9所示模拟量输入通道的寄存器配置示意图；图11 (b)是图9所示模拟量输出通道的寄存器配置示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述如图I至图8所示，本实用新型的一种节能风机专用智能控制器，包括中央控制单元及分别与之连接的模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元和数据存储单元，所述模拟量输入单元与外部的温湿度变送器连接，所述模拟量输出单元与外部的电磁阀和变频器连接、所述通信单元与上位机连接；其中，所述模拟量输入单元用以接收温湿度变送器采集的温湿度信息并发送给中央控制单元，所述中央控制单元对温湿度信息进行分析处理，通过模拟量输出单元向电磁阀和变频器发送控制指令，并通过通信单元将数据信息发送给上位机，同时将数据存储于数据存储单元。图I是本实用新型的应用结构示意图。如图I所示，该节能风机专用控制器分别与温度变送器、湿度变送器、变频器和电磁阀连接，所述变频器连接有电机。所述的温度变送器和湿度变送器有多路，将其分布于待测空间的不同地点，将采集的温度、湿度值等数据发送给节能风机专用控制器，节能风机专用控制器对温湿度信息进行分析处理，并向电磁阀和变频器发送控制指令，从而实现对节能风机的控制。图2是本实用新型的原理框图。如图2所示，该节能风机专用控制器包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、中央控制单元、数据存储电路和由232通信芯片组成的通信电路部分，模拟量输入单元输出接中央控制单元的一路SPI接口，中央控制单元的另一路SPI接口连接模拟量输出单元，数据存储电路和中央控制单元通过IIC接口相连，中央控制单
元和通信单元则使用232通信接口。其中，所述模拟量输入单元包括多路模拟量输入通道，所述模拟量输入通道与温度变送器或湿度变送器连接；所述模拟量输出单元包括多路模拟量输出通道，所述模拟量输出通道与电磁阀或变频器连接；该节能风机专用控制器还包括光耦隔离电路，所述中央控制单元通过光耦隔离电路分别与模拟量输入单元和模拟量输出单元连接。图3是本实用新型所述主控制器的电路原理图。如图3所示，UlA为中央控制单元，采用的32位ARM芯片STM32F103，运算速度快，性价比高，并提供丰富的常用外设接口。U2为看门狗芯片，监控系统的电源电压和主控制器芯片的运行状态，提高系统的可靠性。图4是本实用新型所述模拟量输入单元的电路原理图。如图4所示，所述模拟量输入通道包括4-20mA工业信号输入通道和0-10V工业信号输入通道，可以接收0-10V电压和4-20mA电流信号。0-10V电压信号通过R200和R234分压后电压变为0-4V，连接U201A运放的正向输入端，信号经U201A组成的电压跟随器，输出到后级的模数转换芯片，完成信号的采样。4-20mA电压信号经R218电阻采样后转换为0-4V电压信号，连接U201B运放的正向输入端，信号经U201B组成的电压跟随器，输出到后级的模数转换芯片，完成信号的采样。模数转换芯片提供SPI接口，经后级的隔离电路跟主控制器连接。图5是本实用新型所述模拟量输出单元的电路原理图。如图5所示，所述模拟量输出通道包括4-20mA工业信号输出通道和0-10V工业信号输出通道，可以输出0-10V电压和4-20mA电流信号。所述模拟量输出单元主要采用了一片AD5422数模转换芯片，可输出电流范围4-20mA电流信号和0-10V电压信号，是一款高集成，低成本，16位分辨率的数模转换器。图6是本实用新型所述数据存储单元的电路原理图。如图6所示，所述数据存储单元主要由一片EEPROM组成，将系统运行的保护数据实时保存。图7是本实用新型所述通信单元的电路原理图。如图7所示，所述通信单元主要由一片ADM3251芯片组成，是一款集成了 5V输出隔离电源的隔离收发器，接口带有极高的静电放电保护，提高了这个系统的可靠性。图8是本实用新型所述光耦隔离电路的电路原理图。如图8所示，所述光耦隔离电路采用光耦隔离SPI总线，光耦两边使用隔离电源，避免了模拟量输入和模拟量输出电路部分对中央控制单元产生干扰。图9是本实用新型的控制方法流程图。如图9所示，本实用新型的一种节能风机专用智能控制器的控制方法，包括以下步骤工作开始。系统初始化，所述系统初始化过程为初始化外设电路、读取存储器中的保护数据、恢复掉电数据和初始化累积数据的过程。采集模拟量输入，所述采集模拟量输入过程为将收温湿度变送器采集的温湿度信息发送给中央控制单元的过程。 分析处理数据，所述分析处理数据为对模数转换采样数据进行处理，并计算各种电参数的过程。输出模拟量输出，所述输出模拟量输出过程为将中央控制单元的控制指令发送给电磁阀和变频器的过程。图10是图9所示通信中断过程的流程图。如图10所示，所述通信中断过程包括以下过程接收指令并判断是读取命令还是设置命令，如果是读取命令，则返回读取数据并返回主程序；如果是设置命令，则配置输入、输出通道寄存器，然后对输入、输出通道的配置信息进行保存并返回主程序。图11 (a)是图9所示模拟量输入通道的寄存器配置示意图。如图11 (a)所示，所述采集模拟量输入过程为首先为模拟量输入通道配置选择寄存器，然后对模拟量输入数据进行模数转换，最后根据选择寄存器的配置来确定模拟量输入通道的输出信号。每个模拟量输入通道的工作状态都有两个配置寄存器决定，对于输入通道可以配置“湿度、温度选择寄存器”来确定输入通道是温度输入还是湿度输入，根据“4-20mA、0-10V选择寄存器”来确定输入通道的输入信号是4-20mA电流信号或0-10V电压信号。图11 (b)是图9所示模拟量输出通道的寄存器配置示意图。如图11 (b)所示，所述输出模拟量输出过程为对于模拟量输出通道配置选择寄存器，然后对模拟量输出信号进行数模转换，最后根据选择寄存器的配置来确定模拟量输出通道的输出信号。每个模拟量输出通道的工作状态都有两个配置寄存器决定，对于输出通道可以配置“电磁阀、变频器选择寄存器”来确定输入通道是电磁阀输出还是变频器输出，根据“4-20mA、0-10V选择寄存器”来确定输出通道的输出信号是4-20mA电流信号或0-10V电压信号。
权利要求1.一种节能风机专用智能控制器，其特征是，包括中央控制单元及分别与之连接的模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元和数据存储单元，所述模拟量输入单元与外部的温湿度变送器连接，所述模拟量输出单元与外部的电磁阀和变频器连接、所述通信单元与上位机连接；其中，所述模拟量输入单元用以接收温湿度变送器采集的温湿度信息并发送给中央控制单元，所述中央控制单元对温湿度信息进行分析处理，通过模拟量输出单元向电磁阀和变频器发送控制指令，并通过通信单元将数据信息发送给上位机，同时将数据存储于数据存储单元。
2.根据权利要求I所述的一种节能风机专用智能控制器，其特征是，所述模拟量输入单元包括多路模拟量输入通道，所述模拟量输入通道与温度变送器或湿度变送器连接。
3.根据权利要求2所述的一种节能风机专用智能控制器，其特征是，所述模拟量输入通道包括4-20mA工业信号输入通道和O-IOV工业信号输入通道。
4.根据权利要求I所述的一种节能风机专用智能控制器，其特征是，所述模拟量输出单元包括多路模拟量输出通道，所述模拟量输出通道与电磁阀或变频器连接。
5.根据权利要求4所述的一种节能风机专用智能控制器，其特征是，所述模拟量输出通道包括4-20mA工业信号输出通道和0-10V工业信号输出通道。
6.根据权利要求I所述的一种节能风机专用智能控制器，其特征是，还包括光耦隔离电路，所述中央控制单元通过光耦隔离电路分别与模拟量输入单元和模拟量输出单元连接。
专利摘要本实用新型公开了一种节能风机专用智能控制器，它包括中央控制单元及分别与之连接的模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元和数据存储单元，所述模拟量输入单元与外部的温湿度变送器连接，所述模拟量输出单元与外部的电磁阀和变频器连接、所述通信单元与上位机连接。本实用新型通过对模拟量输入通道和模拟输出通道进行灵活配置，并采用高集成度的配置方案，具有集成度高、可靠性强和配置灵活的特点，不仅能够针对多变的现场环境，使节能风机的控制更加灵活，现场施工更加方便，而且满足了大部分节能风机工业现场要求，提高了工作效率，降低了生产成本。
文档编号F04D27/00GK202732409SQ20122031330
公开日2013年2月13日 申请日期2012年6月30日 优先权日2012年6月30日
发明者李钢 申请人:李钢