專利名稱：新型智能通風(fēng)變頻控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型智能通風(fēng)變頻控制器。
背景技術(shù)：
在大專院校和研究所的化學(xué)和材料的實驗室中，存在或者在實驗的過程產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)和氣體。如果毒氣超標(biāo)，對人體有傷害。因此，很多實驗室需設(shè)置通風(fēng)設(shè)施。傳統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)施，其控制風(fēng)機的方法是利用風(fēng)門擋板的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，在這種情況下電機是以恒定轉(zhuǎn)速、恒定輸出功率(最大輸出功率)運行，大量的能量消耗在風(fēng)閥上，達(dá)不到節(jié)能的目的。目前，通風(fēng)控制系統(tǒng)一般都用PLC來控制變頻器進行通風(fēng)控制，以便實現(xiàn)節(jié)能。具體是每個通風(fēng)房間的迎面風(fēng)速根據(jù)所使用的實驗藥品事先予以確定，即確定了風(fēng)量；如果主風(fēng)道所帶的通風(fēng)房間的數(shù)量可知，則風(fēng)機的功率就可知。變頻控制的策略則可根據(jù)所開啟通風(fēng)房間的風(fēng)閥的數(shù)量占該控制系統(tǒng)總通風(fēng)量的百分比來確定。這種方案相對目前其他控制方案相比能最大限度地節(jié)約能源。樓或樓層的結(jié)構(gòu)不同，每個主風(fēng)道的風(fēng)機所帶的通風(fēng)房間的數(shù)量也不同，所以，一座樓房如果有M個主風(fēng)道，也就是有M套風(fēng)機控制系統(tǒng)， 如果有N(N < M)套控制系統(tǒng)所帶通風(fēng)房間數(shù)量不同，如果實現(xiàn)最大程度節(jié)能，那么N套控制系統(tǒng)都需要單獨編程。實際的樓房設(shè)計中主風(fēng)道所帶通風(fēng)房間數(shù)量不相同的情況很多。 另，如果以后通風(fēng)房間需要變動，比如說擴大或減少面積，還需要通風(fēng)房間在滿足要求下達(dá)到節(jié)能，則需要對控制系統(tǒng)重新編程。這種用PLC作控制器核心的方案基本能實現(xiàn)節(jié)能，缺點是要針對每組主風(fēng)道風(fēng)機的PLC控制系統(tǒng)進行單獨編程，操作起來很麻煩，。如果再想增加其他的輔助功能，則需要增加相應(yīng)的硬件，軟件編程也相應(yīng)復(fù)雜了，對軟件編程人員要求也就高了，這樣軟硬件成本的提高造成工程成本的相應(yīng)提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供了一種成本低廉、節(jié)能、操作方便、通用性強、功能豐富的新型的智能通風(fēng)變頻控制器。一種新型智能通風(fēng)變頻控制器，通過變頻器控制風(fēng)機，實現(xiàn)對X個通風(fēng)房間的控制，包括通風(fēng)房間干接點輸入電路，輸入通風(fēng)房間的干接點信號，并通過光電隔離電路輸出該信號給ST單片機；一個干接點通常代表一個標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)房間，如果多個標(biāo)準(zhǔn)房間是連通的，則也可以設(shè)計一個代表多個標(biāo)準(zhǔn)間(但通風(fēng)閥數(shù)量不變)，干接點閉合表示通風(fēng)房間需要進行通風(fēng)，干接點關(guān)閉表示通風(fēng)房間停止通風(fēng)，輸入電路實時反應(yīng)通風(fēng)房間的干接點信號的增減情況；ST單片機，接收干接點信號、進行程序濾波確認(rèn)，梳理出有效信號，根據(jù)干接點信號數(shù)量的變化，按比例或程序預(yù)先設(shè)定的值通過控制輸出電路給變頻器輸入電流值干接點數(shù)量增大則單片機通過輸出電路給變頻器的電流增大，干接點數(shù)量減小則單片機通過輸出電路給變頻器的電流相應(yīng)的減小；干接點一旦有變化，則單片機即可實時記錄發(fā)生變化的時間等信息，并馬上儲存到鐵電存儲器；空閑單片機實現(xiàn)鍵盤掃描，獲取通過鍵盤得到的信息量；實時開放上位機的中斷申請，上位機可以隨時調(diào)取存儲的數(shù)據(jù)；ST單片機系列其抗電磁干擾能力極強，滿足將強電控制、弱電控制放置在一起的環(huán)境內(nèi)所需要的控制芯片的要求；以及與ST單片機連接的下述裝置繼電器控制裝置，ST單片機通過光電隔離電路以及輸出編碼電路來實現(xiàn)對變頻器強電輸入控制，當(dāng)有一個以上通風(fēng)房間需要通風(fēng)時，則繼電器動作，帶動強電控制回路給變頻器送電，其間則繼電器一直閉合，直到所有通風(fēng)房間都不需要通風(fēng)時，繼電器才斷開，繼電器開關(guān)按一定規(guī)范；輸出電路，輸出電流給變頻器；得到第一個通風(fēng)房間需要通風(fēng)信號，則繼電器馬上閉合，延時一段時間(例如10秒鐘)后，輸出的電流的初始值(預(yù)先設(shè)定根據(jù)僅有一通風(fēng)房間需要通風(fēng)時，在滿足通風(fēng)條件下需要的電流初值)給變頻器，以后每增加一個通風(fēng)信號則可立即輸出相應(yīng)的電流值，如果減少一個通風(fēng)信號則延時十幾秒后減少相應(yīng)的電流值，所有通風(fēng)信號關(guān)閉，則延時十幾秒后，電流輸出和繼電器全部閉關(guān)。這種規(guī)范起到保護設(shè)備和節(jié)能目的；光電隔離電路和RS485電路，用于連接上位機；鐵電存儲器，記錄各干接點(或各通風(fēng)房間)的開停日期、時間、累計時間；時鐘電路，提供時鐘；液晶顯示器，顯示功能數(shù)值，包括變頻器輸出的初值、各通風(fēng)房間需要通風(fēng)量所占總通風(fēng)量的百分比；輸入鍵，包括設(shè)置、增、減和確定，用于在線或離線設(shè)置控制的總接點數(shù)、需要輸出的初始值以及和各接點即通風(fēng)房間需要通風(fēng)的輸出量的百分比。舉例說明如果一套主風(fēng)道的控制設(shè)備有X個干接點，且各房間通風(fēng)量相同，那么在接到第一個干接點(房間需要通風(fēng)信號)，開度為一定的初值D (假設(shè)最大開度為E)，以后每接到一個干接點開啟信號，變頻器輸出量增加(E-D)/(X-I)量。在通風(fēng)房間的設(shè)計中，如果一個房間的面積是另一個房間的兩倍，則需要兩個風(fēng)閥，為了節(jié)省干接點信號的聯(lián)線、輸入電路路數(shù)以及風(fēng)閥的控制箱，可以將兩個風(fēng)閥的電氣控制部分并聯(lián)成一體，即一個干接點，該大房間里用一個控制器箱。這種情況下，如果風(fēng)機控制系統(tǒng)得到這個干接點信號，則變頻器輸出量增加2 (E-D)/(X-I)。這情況需要預(yù)先設(shè)定好。所述通風(fēng)房間干接點輸入電路包括5組，每組8路，共40路?；緷M足各主風(fēng)道所帶通風(fēng)房間數(shù)量的要求。進一步的，還包括與ST單片機連接的報警電路，進行報警。所述通風(fēng)房間干接點輸入電路外接12V-48V直流電源。進一步的，還包括電源，采用基于T0PM6的單端反激式雙輸出開關(guān)電源，用于交流85 的寬電壓輸入，實現(xiàn)直流5V/3AJ4V/1A雙輸出。所述通風(fēng)房間接點輸入電路與光電隔離電路之間設(shè)有穩(wěn)壓電路；在光電隔離電路與ST單片機之間設(shè)有反饋比較電路，確保信號變化時候的準(zhǔn)確性。所述ST單片機通過地質(zhì)編碼電路和光電隔離電路連接到繼電器控制裝置。所述 ST單片機通過光電隔離電路連接到輸出電路。輸出電路輸出電流給變頻器，繼電器控制裝置則控制繼電器，最終達(dá)到控制風(fēng)機的目的。本發(fā)明具有如下優(yōu)點在保證電路圖設(shè)計合理、器件選擇上可靠、制作工藝考究的情況下；較傳統(tǒng)的PLC在硬件上，大大降低了成本；軟件上可實現(xiàn)諸多的功能，使用方便，不需要用戶自己編程，只需要設(shè)置一下即可；同時增加了實驗室人員工作情況和設(shè)備運行狀況的管理功能；可以通過此功能來考證各實驗室(房間)設(shè)備的開啟次數(shù)，實現(xiàn)了用電計量管理的功能；可通過模板的鍵設(shè)置初始值、通風(fēng)房間數(shù)量，各房間通風(fēng)的百分比量等(兩種設(shè)置方法一是平均分配設(shè)置，一是一對一得設(shè)置)，甚至當(dāng)通風(fēng)房間需要改造時候(房間需要更換風(fēng)閥或大房間進行隔斷或通風(fēng)房間用作辦公室情況)，再根據(jù)實際情況重新設(shè)置。 該控制器在運用我們增加開停及運行過程中程序運行規(guī)范后(開停規(guī)范來自實際現(xiàn)場)， 可做到最大的節(jié)能效果，完全適合推廣使用。


圖1為本發(fā)明具體實施方式
的電氣原理圖。
具體實施例方式下面以非限定性的實施例來進一步解釋、說明本技術(shù)方案?！N新型智能通風(fēng)變頻控制器，如圖1所示，通過變頻器控制風(fēng)機，實現(xiàn)對X個通風(fēng)房間的控制，包括通風(fēng)房間干接點輸入電路，本例中通風(fēng)房間干接點輸入電路包括5組，每組8路， 共40路；通風(fēng)房間干接點輸入電路輸入通風(fēng)房間的干接點信號，并通過光電隔離電路輸出該信號給ST單片機；一個干接點通常代表一個標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)房間數(shù)量，干接點閉合表示通風(fēng)房間需要進行通風(fēng)，干接點關(guān)閉表示通風(fēng)房間停止通風(fēng)，輸入電路實時反應(yīng)通風(fēng)房間的干接點信號的增減情況；ST單片機，接收干接點信號、進行程序濾波確認(rèn)，梳理出有效信號，根據(jù)干接點信號數(shù)量的變化，按比例或程序預(yù)先設(shè)定的值通過控制輸出電路給變頻器輸入電流值干接點數(shù)量增大則單片機通過輸出電路給變頻器的電流增大，干接點數(shù)量減小則單片機通過輸出電路給變頻器的電流相應(yīng)的減小；干接點一旦有變化，則單片機即可實時記錄發(fā)生變化的時間等信息，并馬上儲存到鐵電存儲器；空閑單片機實現(xiàn)鍵盤掃描，獲取通過鍵盤得到的信息量；實時開放上位機的中斷申請，上位機可以隨時調(diào)取存儲的數(shù)據(jù)；ST單片機系列其抗電磁干擾能力極強，滿足將強電控制、弱電控制放置在一起的環(huán)境內(nèi)所需要的控制芯片的要求；以及與ST單片機連接的下述裝置 繼電器控制裝置，ST單片機通過光電隔離電路以及輸出編碼電路來實現(xiàn)對變頻器強電輸入控制，當(dāng)有一個以上通風(fēng)房間需要通風(fēng)時，則繼電器動作，帶動強電控制回路給變頻器送電，其間則繼電器一直閉合，直到所以通風(fēng)房間都不需要通風(fēng)時，繼電器才斷開，繼電器開關(guān)按一定規(guī)范；
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輸出電路，輸出電流給變頻器；得到第一個通風(fēng)房間需要通風(fēng)信號，則繼電器馬上閉合，延時一段時間(例如10秒鐘)后，輸出的電流的初始值(預(yù)先設(shè)定根據(jù)僅有一通風(fēng)房間需要通風(fēng)時，在滿足通風(fēng)條件下需要的電流初值)給變頻器，以后每增加一個通風(fēng)信號則可立即輸出相應(yīng)的電流值，如果減少一個通風(fēng)信號則延時十幾秒后減少相應(yīng)的電流值，所有通風(fēng)信號關(guān)閉，則延時十幾秒后，電流輸出和繼電器全部閉關(guān)。這種規(guī)范起到保護設(shè)備和節(jié)能目的；光電隔離電路和RS485電路，用于連接上位機；鐵電存儲器，記錄各干接點(或各通風(fēng)房間)的開停日期、時間、累計時間；時鐘電路，提供時鐘；液晶顯示器，顯示功能數(shù)值，包括變頻器輸出的初值、各通風(fēng)房間需要通風(fēng)量所占總通風(fēng)量的百分比；輸入鍵，包括設(shè)置、增、減和確定，用于在線或離線設(shè)置控制的總接點數(shù)、需要輸出的初始值以及各通風(fēng)房間需要通風(fēng)量所占總通風(fēng)量的百分比。如果一套主風(fēng)道的控制設(shè)備有X個干接點，且各房間通風(fēng)量相同，那么在接到第一個干接點(房間需要通風(fēng)信號)，開度為一定的初值D (假設(shè)最大開度為E)，以后每接到一個干接點開啟信號，變頻器輸出量增加 (E-D)/(X-I)量。在通風(fēng)房間的設(shè)計中，如果一個房間的面積是另一個房間的兩倍，則需要兩個風(fēng)閥，為了節(jié)省干接點信號的聯(lián)線、輸入電路路數(shù)以及風(fēng)閥的控制箱，可以將兩個風(fēng)閥電氣控制部分并聯(lián)成一體，即一個干接點，該房間里用一個控制器箱。這種情況下，如果風(fēng)機控制系統(tǒng)得到這個干接點信號，則變頻器輸出量增加2 (E-D) / (X-I)，這情況需要預(yù)先設(shè)定好。ST單片機通過地址編碼電路和光電隔離電路連接到繼電器控制裝置。所述ST單片機通過光電隔離電路連接到輸出電路，輸出電路輸出電流給變頻器，變頻器根據(jù)電流大小輸出相應(yīng)的頻率，來控制風(fēng)機風(fēng)量的大小；所述ST單片機通過地址編碼(在繼電器動作時，單片機要輸出一個4位數(shù)的編碼，這樣就防止了單片機在死機重啟過程中或遇到強干擾下，造成誤動作)和光電隔離電路控制繼電器的開停；兩路繼電器，一路做輔助功能用 (或做備用)，另一路是控制交流接觸器(或固態(tài)繼電器等)來給變頻器送電。當(dāng)需要通風(fēng)時候，繼電器動作，則電源接通，給變頻器送電，不需要通風(fēng)時候則繼電器斷開，電源斷開， 于是切斷變頻器電源，起到節(jié)能和保護變頻器作用。
權(quán)利要求
1.一種新型智能通風(fēng)變頻控制器，通過變頻器控制風(fēng)機，實現(xiàn)對X個通風(fēng)房間的控制， 其特征在于包括通風(fēng)房間干接點輸入電路，輸入通風(fēng)房間的干接點信號，并通過光電隔離電路輸出該信號給ST單片機；ST單片機，接收干接點信號、進行濾波，根據(jù)干接點信號數(shù)量的變化控制輸出電路給變頻器的電流的大小，實時記錄發(fā)生時間；實現(xiàn)鍵盤掃描，中斷接收上位機的申請；以及與ST單片機連接的下述裝置繼電器控制裝置，ST單片機通過地質(zhì)編碼和光電隔離電路控制該裝置實現(xiàn)對風(fēng)機的控制；輸出電路，輸出電流給變頻器；光電隔離電路和RS485電路，用于連接上位機；鐵電存儲器，記錄各接點的開停日期、時間、累計時間；時鐘電路，提供時鐘；液晶顯示器，顯示功能數(shù)值，包括變頻器輸出的初值、各通風(fēng)房間需要通風(fēng)量所占總通風(fēng)量的百分比；輸入鍵，包括設(shè)置、增、減和確定，用于在線或離線設(shè)置控制的總接點數(shù)和各接點即通風(fēng)房間需要通風(fēng)的輸出量的百分比，百分比指每個通風(fēng)房間的數(shù)量占總通風(fēng)房間的數(shù)量的百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能通風(fēng)變頻控制器，其特征在于所述通風(fēng)房間接點輸入電路包括5組，每組8路，共40路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型智能通風(fēng)變頻控制器，其特征在于還包括與ST單片機連接的報警電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型智能通風(fēng)變頻控制器，其特征在于所述通風(fēng)房間接點輸入電路外接12V-48V直流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型智能通風(fēng)變頻控制器，其特征在于還包括電源，采用基于T0P246的單端反激式雙輸出開關(guān)電源，用于交流85 的寬電壓輸入，實現(xiàn)直流 5V/3A、24V/1A 雙輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的新型智能通風(fēng)變頻控制器，其特征在于通風(fēng)房間接點輸入電路與光電隔離電路之間設(shè)有穩(wěn)壓電路；在光電隔離電路與ST單片機之間設(shè)有反饋比較電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型智能通風(fēng)變頻控制器，其特征在于所述ST單片機通過地質(zhì)編碼電路和光電隔離電路連接到繼電器控制裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型智能通風(fēng)變頻控制器，其特征在于所述ST單片機通過光電隔離電路連接到輸出電路。
全文摘要
一種新型智能通風(fēng)變頻控制器，通過變頻器控制風(fēng)機，實現(xiàn)對X個通風(fēng)房間的控制，包括通風(fēng)房間干接點輸入電路，ST單片機，以及與ST單片機連接的下述裝置繼電器控制裝置，輸出電路，光電隔離電路和RS485電路，鐵電存儲器，時鐘電路，液晶顯示器，輸入鍵。本發(fā)明具有如下優(yōu)點在保證電路圖設(shè)計合理、器件選擇上可靠、制作工藝考究的情況下；完全取代傳統(tǒng)的PLC，且較傳統(tǒng)的PLC在硬件上，大大降低了成本；軟件上可實現(xiàn)諸多的功能，達(dá)到充分的節(jié)能，操作方便，適合各風(fēng)道控制中具有數(shù)量不同的通風(fēng)房間，風(fēng)道控制系統(tǒng)可根據(jù)實際情況，考慮到成本，任意改裝，現(xiàn)場不需要用戶編程，且便于以后通風(fēng)房間的改造調(diào)整。
文檔編號F24F11/02GK102226565SQ201110089820
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者劉魯寧, 張瑞芳, 李聰, 申元明, 趙文青 申請人:濟南大學(xué)