專利名稱：智能化空調(diào)控制儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于暖通空調(diào)自動控制的智能化控制儀。
空調(diào)應用范圍越來越廣，而且在很多生產(chǎn)過程中對空調(diào)的各項指標如空氣的溫濕度提出了越來越高的要求，為此，空調(diào)手工操作及一般的自控已難于滿足需要，因此，國內(nèi)外正在不斷研究空調(diào)自控的新技術，現(xiàn)有的可以分以下幾大類1、常規(guī)控制儀表即用單回路控制器，對空調(diào)的溫濕度自控通常需要配備2套以上的控制器，并對不同要求的現(xiàn)場執(zhí)行機構多少，需增加控制器或轉換器，這些儀表組成的空調(diào)自控系統(tǒng)結構復雜，故障多，又無運算功能，不能對室外氣象數(shù)據(jù)準確的分析難以達到合理使用調(diào)節(jié)手段達到優(yōu)化控制。
2、個人微型計算機空調(diào)控制，這是近年來許多大專院校推向社會的新產(chǎn)品，采用微型計算機配上輸入輸出接口對空調(diào)進行直接控制，通常采用BASIC語言，可達到高精度的優(yōu)化控制，有成功的例子但難以推廣，主要缺點是投資費用大對操作和維護人員的要求高，安裝調(diào)試操作均需要有專業(yè)人員，一般工礦企業(yè)難以承受。
3、單片機空調(diào)控制，從制冷技術雜志已有采用單片機空調(diào)控制器的介紹，但只是一、兩個回路的間單空調(diào)控制器，適用范圍小，不能適應大型空調(diào)的多路輸出和多區(qū)域空調(diào)出現(xiàn)的控制。
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，而在使用過常規(guī)儀表和個人微型計算機空調(diào)控制的基礎上集儀表和微型計算機空調(diào)控制各自具有特長，開發(fā)了由單片微機組成的高性能智能化空調(diào)控制儀，能適應各種復雜的空調(diào)系統(tǒng)，達到高精度和節(jié)能型的空調(diào)自動控制，并能如常規(guī)儀表一樣方便的安裝和使用的控制儀。
本實用新型技術方案采用以微處理機為核心配置多路模擬量輸入模板、模擬量輸出模板、開關量輸出模板、打印控制模板，以及LED數(shù)碼顯示器、鍵盤，各檢測傳感器的實測信號值輸入到模擬量輸入模板電路，經(jīng)A／D變換后與設定在RAM中的壓力、溫度、相對濕度參數(shù)一起在CPU中進行PID計算，其計算輸出值再經(jīng)D／A變換后的信號去控制新風、回風閥、加熱、加濕、冷凍水、蒸發(fā)器閥門及風機轉速等各種執(zhí)行機構，或經(jīng)CPU的PID計算輸出信號經(jīng)隔離放大后直接由開關量控制新風、回風閥、加熱、加濕、冷凍水、蒸發(fā)器閥門等各種執(zhí)行機構達到空調(diào)優(yōu)化控制。


圖1至圖6展示了本實用新型的一個實施例，下面結合實施例對本實用新型作進一步的描述。
圖1為整機硬件框圖；圖2為主機線路原理圖；圖3為模擬量輸入電路圖；圖4為模擬量輸出電路圖；圖5為開關量輸出電路圖；圖6為顯示鍵盤電路。
智能化空調(diào)儀可根據(jù)用戶空調(diào)系統(tǒng)特點，選用不同的功能模板實現(xiàn)系統(tǒng)配置，組態(tài)靈活，整機硬件框圖如
圖1所示，智能化空調(diào)儀是以MCS－51微處理機為核心，配置有多路模擬量輸入、輸出、開關量等模板，模擬輸入最多為16路，模擬量輸出最多為8路，開關量輸出最多為16路，打印控制模板與16針微型打印機連接，另還配有鍵盤及LED顯示器。
主機由單片微處理機8031，外部讀寫存儲器RAM，外部只讀存儲器EPROM，地址譯碼以及相應控制電路組成，如圖2所示，8031微處理機的P?？诜謺r輸出地址和數(shù)據(jù)信息。當8031的ALE信號負跳邊出現(xiàn)時，地址信息被74LS373鎖存，作為低位地址A0～A7與8031P2口的高位地址A8～A15拼接后形成64KB尋址能力，P0口又作為雙向數(shù)據(jù)通道供外部RAM(6116)，外部EPROM(2764)模擬量輸入接口，打印機接口使用，其經(jīng)74LS244驅(qū)動后還作為單向數(shù)據(jù)通道供開關量輸出接口，模擬量輸出接口和LED顯示器使用。外部EPROM存儲器選用2764芯片，13位地址譯碼A0～A12，總容量為8KB，讀片信號由8031的PSEN提供，選址范圍0000～1FFFH。外部RAM存儲器選用6116芯片，11位地址譯碼A0～A10，總容量為2KB，選片信號由譯碼電路提供，選址范圍0000～07FFH，讀寫過程由8031的等信號WR和讀信號RD控制。譯碼電路選用二片74LS138，其中一片加入了WR寫信號，使得譯碼輸出能直接作為顯示電路的選片信號，另一片74LS138的譯碼輸出作為模擬量輸入、輸出，開關量輸出，微型打印機的選片信號。
模擬量輸入電路由輸入信號變換，濾波電路，時鐘電路、高精度穩(wěn)定電源以及2片ADC0809A／D變換器組成，電路如圖3所示，由溫度變送器來的0～10mADC或4～20mADC電流信號經(jīng)保護二級管D后流過電阻R轉換成0～5V、D、C或1～5V、D、C電壓信號，該信號被電容C濾波后送入A／D變換器相應輸入通道，二片ADC0809A／D變換器的選片信號S，由地址譯碼電路提供，ADC0809－1的選通范圍為3000－3007H，片內(nèi)輸入通道由三位地址選擇線(A0～A2)分別選通，A／D變換器的選片信號S與8031的寫信號WR進行“或非”運算后得到CS，作為A／D變換器ALE和START的控制信號，當CS為正跳邊時，鎖存地址選擇線，從而選通相應通道，負跳邊時開始A／D變換，變換結果后經(jīng)S與8031的讀信號RD進行“或非”運算，在A／D變換器的OE端產(chǎn)生一個高電平，OE端出現(xiàn)高電平后，A／D變換器將輸出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)部線上供CPU讀入。
模擬量輸出電路由四個D／A變換器和四個電壓－電流變換器組成，其中每個D／A變換器主要由一個DAC0832芯片和一個LF356運算放大器組成，其連接方式如圖4中虛線框A內(nèi)所示，所有虛線框A內(nèi)容相同。每個電壓－電流變換器主要由1／4只LF347運算放大器和二只三極管組成，二只三極管的連接方式如虛線框B所示，所有虛線框B內(nèi)容相同。四個D／A變換器和四個電壓－電流變換器的連接方式如圖4所示。
微處理機輸出數(shù)據(jù)時，首先以地址譯碼信號選中相應D／A通道，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，待微處理機的寫信號WR為低電平時，數(shù)據(jù)裝入D／A變換器的輸入寄存器，并且變換為模擬量輸出，最后0～5V、D、C或1～5V、D、C模擬量電壓信號經(jīng)過電壓－電流變換器轉換成0～1mA、D、C或4～20mA、D、C的電信號作為控制負載的信號。
開關量輸出電路由控制數(shù)據(jù)鎖存器、驅(qū)動器以及固態(tài)電子開關組成，電路如圖5所示，地址譯碼信號S，微處理機寫信號WR，兩者相“或”后得到CS信號作為鎖存器74LS273的選片信號，需要打開或關閉某一開關量通道時，CS電平由高變低，當控制數(shù)據(jù)穩(wěn)定在數(shù)據(jù)總線上時，CS電平由低返高，則上升沿將控制數(shù)據(jù)裝入鎖存器并經(jīng)驅(qū)動后控制固態(tài)電子開關的通斷。
顯示鍵盤電路由字形鎖存驅(qū)動電路，7位LED顯示電路，2×8鍵盤電路組成，電路如圖6所示，顯示采用靜態(tài)顯示方式，7位顯示，No.1為序號位，No.2～4為溫度顯示位，No.5～7為濕度顯示位，鍵盤采用定時掃描方式，D0～D7為微處理機掃描輸出口，P3.2、P3.3為口掃描輸入口。打印機作為主機的外部設備，它不僅可打印全部ASCⅡ碼，還可以打印128個漢字，并且只要改變其漢字庫內(nèi)容，還可以打印其它漢字，通過多種控制命令可打印點陳、圖案、曲線等。
本發(fā)明已在上海石油化工總廠維綸廠試用，應用實例一，它配置5路模擬量輸入，分別輸入，新風 溫度、相對濕度、機臺溫度、相對濕度以及機臺風壓，4路開關量輸出分別控制兩臺冷凍機的開、關，一臺風機的升速，降速，2路模擬量輸出控制加溫系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的閥位，通過微機系統(tǒng)對輸入?yún)?shù)與設定值進行運算處理，進行全方位的優(yōu)化控制。其操作步驟如下首先編制時鐘，具有記憶、顯示年、月、日、時、分、秒，然后在RAM中設置給定的溫度、濕度、壓力控制參數(shù)，各系統(tǒng)PID參數(shù)，報警范圍參數(shù)，將輸入的溫度和相對濕度進行氣象處理即計算出新風的焓值，此焓值和原給定的焓值比較確定冷凍機的開停狀態(tài)，將新風的溫度、濕度和壓力的實際值通過各參數(shù)的PID運算，得到加熱、加濕閥位調(diào)節(jié)量和風機轉速的升降范圍值，以達到所要求各給定的控制。實例之二，它配置8路模擬輸入，分別輸入新風的溫度及相對濕度，車間的溫度及相對濕度，送風的溫度及相對濕度、回風的溫度及相對濕度。7路模擬量輸出分別控制加熱閥、加濕閥、冷凍水閥，2臺新風閥及2臺回風閥，通過微機系統(tǒng)計算進行全自動工況轉換，若新風焓值的20％＋回風焓值的80％＜給定送風焓值，則新風閥關，回風閥全開，加熱閥控制溫度，加濕閥控制相對濕度，若新風焓值的20％＋回風焓值80％＞給定送風焓值，此時，新風焓值＜給定送風焓值，則風閥控制相對濕度調(diào)節(jié)，加熱閥控制溫度調(diào)節(jié)，若送風焓值＜新風焓值＜回風焓值，則冷凍水閥控制相對濕度，風閥控制溫度；若新風焓值＞回風焓值，則冷凍水閥控制相對濕度，加熱閥控制溫度，新風閥全關，回風閥全開。另外，在軟件中還設置了定時掃描鍵盤操作及超限報警，當接收到手操要求，將顯示各執(zhí)行機構的閥門和開關狀態(tài)，供修改和操作，操作結束，顯示狀態(tài)的溫度、濕度，當接受其他參數(shù)修改指令，同樣能滿足修改要求，軟件能識別錯誤的修正，并提供參考參數(shù)供操作人員確認或再進行修改，在人機鍵盤操作的中途，兩分鐘內(nèi)無人操作，主機將按自身選用的合理參數(shù)回到自控運行中，遇到無人在場的停電事故中，一旦復電，主機按起始輸入的各參數(shù)進行自動控制，本控制儀經(jīng)一年的全氣候試運行，情況良好，無一次故障，控制精度為溫度±0.6℃，相對濕度±3％，只要對硬件模擬進行組合及軟件稍作修改能適用各類型的空調(diào)的自動控制。
權利要求1.一種智能化空調(diào)控制儀，其特征在于，以微處理機主機為核心配置有多路模擬量輸入模板、模擬量輸出模板、開關量輸出模板、打印控制模板、微型打印機、LED數(shù)碼顯示器及鍵盤，微處理主機由單片微處理機8031、外部讀寫存儲器RAM、外部只讀存儲器EPROM、譯碼、驅(qū)動及相應的控制電路連接而成，其中模擬量輸入模板聯(lián)接于微處理機的地址數(shù)據(jù)線以及讀寫控制線路上，模擬量輸出模板和開關量輸出模板同時聯(lián)接于微處理機的數(shù)據(jù)線和寫控制線上，打印控制模板聯(lián)接于微處理機的數(shù)據(jù)線和P1口上，微型打印機聯(lián)接于打印模板的輸出口上，LED數(shù)碼顯示器及鍵盤聯(lián)接在微處理機數(shù)據(jù)線和P3口上。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能化空調(diào)控制儀，其特征在于，模擬量輸入電路由輸入信號變換電路、濾波電路、時鐘電路、穩(wěn)定電源及A／D變換器組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能化空調(diào)控制儀，其特征在于，模擬量輸出電路由D／A變換器和電源－電流變換器連接而成。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能化空調(diào)控制儀，其特征在于，顯示、鍵盤電路由字形鎖存驅(qū)動電路、七位LED顯示電路、2×8鍵盤電路組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能化空調(diào)控制儀，其特征在于，開關輸出電路由控制數(shù)據(jù)鎖存器、驅(qū)動器以及固態(tài)電子開關組成。
專利摘要本實用新型涉及一種智能化空調(diào)控制儀，特征在于，它以微處理機為核心配置有多路模擬量輸入，輸出，開關量輸出等模板以及打印機。數(shù)碼顯示器、鍵盤；根據(jù)溫度、壓力、相對溫度參數(shù)設定與實測之偏差進行PID運算來控制新風、回風、加熱、加濕等閥門及風機轉速；根據(jù)相對濕度、溫度采樣輸入計算出的焓值劃分空調(diào)工況，按照不同工況進行控制。本裝置經(jīng)一年試運行，情況良好，溫控精度為±0.6℃，相對溫度控制精度為±3％，適應于各類型的空調(diào)控制。
文檔編號F24F11/00GK2114788SQ9123103
公開日1992年9月2日 申請日期1991年12月13日 優(yōu)先權日1991年12月13日
發(fā)明者李國平, 朱祖?zhèn)? 陶明華 申請人:上海石化總廠維綸廠職工技術協(xié)會