專利名稱：吸收式制冷機(jī)機(jī)電一體化控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與吸收式制冷機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種控制技術(shù)。
隨著節(jié)能和環(huán)保呼聲的日益強(qiáng)烈，氟利昂系列制冷機(jī)日益受到非議，吸收式制冷機(jī)日益顯示其優(yōu)越性，廣泛應(yīng)用于紡織廠、賓館、體育館等以吸收式制冷機(jī)提供空調(diào)冷源的場(chǎng)所。而發(fā)展節(jié)能、智能化的吸收式制冷機(jī)已成為國(guó)內(nèi)外科技工作者關(guān)注的重要問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的吸收式制冷機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)均為常規(guī)工業(yè)儀表與制冷機(jī)組成的常規(guī)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不能使制冷機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行，尤其是不能可靠地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)啟停，也達(dá)不到節(jié)能優(yōu)化指標(biāo)。據(jù)查閱文獻(xiàn)及調(diào)研了解到，國(guó)外的吸收式制冷機(jī)一般都配有控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，但不是具備智能功能并使制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的優(yōu)化運(yùn)行的機(jī)電一體化產(chǎn)品。另外，機(jī)組的安全保護(hù)措施不健全，使制冷機(jī)運(yùn)行的安全性不高，非機(jī)電一體化的產(chǎn)品給設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試也帶來(lái)一定的不便。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種融機(jī)械、電氣為一體的，以微計(jì)算機(jī)為主體的控制裝置，使吸收式制冷機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行并最大限度地滿足節(jié)能要求，提高運(yùn)行的可靠性，大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試。
本實(shí)用新型由裝配在吸收式制冷機(jī)的相應(yīng)部件上的多個(gè)傳感器／變送器、執(zhí)行器、變配電裝置、手動(dòng)控制器和微計(jì)算機(jī)所組成，其特征在于所說(shuō)的變配電裝置、手動(dòng)控制器以及微計(jì)算機(jī)集中置于與該制冷機(jī)本體相聯(lián)的一個(gè)控制箱內(nèi)，該控制箱與機(jī)體之間的聯(lián)結(jié)處有減振裝置，所說(shuō)微計(jì)算機(jī)具有抗干擾功能的浮地、輸出／輸入全隔離、看門(mén)狗等以及對(duì)該制冷機(jī)實(shí)行自動(dòng)控制的軟件；所說(shuō)的控制箱前面板上設(shè)置有計(jì)算機(jī)操作面板，信號(hào)指示燈及所說(shuō)的手動(dòng)控制器，所說(shuō)的控制箱內(nèi)裝有接線端子；所說(shuō)的傳感器／變送器、執(zhí)行器的導(dǎo)線通過(guò)所說(shuō)的控制箱接線端子與所說(shuō)的微計(jì)算機(jī)及所說(shuō)的手動(dòng)控制器相連接。
本實(shí)用新型的基本特征是在吸收式制冷機(jī)機(jī)組上合理配置多個(gè)傳感器／變送器以及執(zhí)行器，使它們與制冷機(jī)各部件構(gòu)成統(tǒng)一的整體，以完成全部的控制功能；變配電裝置、手動(dòng)裝置與微計(jì)算機(jī)裝置集中在與一個(gè)制冷機(jī)本體相聯(lián)的控制箱內(nèi)，便于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試；微計(jì)算機(jī)裝置、控制箱與機(jī)體之間的聯(lián)結(jié)處有減振裝置，微計(jì)算機(jī)采用多種抗干擾措施，以保障計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行；通過(guò)對(duì)微計(jì)算機(jī)操作面板進(jìn)行不同操作可使該控制裝置完成不同的功能；計(jì)算機(jī)軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)采集各傳感器的信號(hào)，控制各執(zhí)行器，完成吸收式制冷機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷、故障報(bào)警，并能使制冷機(jī)智能優(yōu)化運(yùn)行，最大限度地節(jié)省能量；微計(jì)算機(jī)還包括串行通訊接口，可以與上位計(jì)算機(jī)組成集散式控制系統(tǒng)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例中各傳感器／變送器、執(zhí)行器安裝位置示意圖圖2為本實(shí)施例中微計(jì)算機(jī)組成示意圖圖3為本實(shí)施例控制箱外型結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實(shí)施例控制箱前面板的微計(jì)算機(jī)操作面板各部件布置圖圖5為本實(shí)施例計(jì)算機(jī)控制軟件流程圖本實(shí)用新型的一種實(shí)施例如
圖1～5所示，
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述各部分的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程。
在本機(jī)電一體化控制裝置中，包括溫度、壓差、壓力流量及液位等多個(gè)傳感器／變送器。(上述液位傳感器屬專利產(chǎn)品，專利名“多級(jí)耐腐蝕密封型液位傳感器”，專利號(hào)89203455.6，為便于安裝并有利于制冷機(jī)的密封性，該產(chǎn)品在機(jī)組上只用一根引出線即可輸出多個(gè)液位信號(hào))；多個(gè)執(zhí)行器包括電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁閥。
圖1為控制裝置的傳感器／變送器和執(zhí)行器在吸收式制冷機(jī)各個(gè)部件上的布置原理圖。蒸汽入口處裝有壓力傳感器1，溫度傳感器2，并裝有掉電保護(hù)電動(dòng)蒸汽調(diào)節(jié)閥3。高壓發(fā)生器101的液囊上裝有液位傳感器4，溶液溫度傳感器5，頂部裝有壓力傳感器6，其防結(jié)晶管上裝有電磁閥7。低壓發(fā)生器102頂部裝有壓力傳感器8，其液囊上裝有液位傳感器9，其防結(jié)晶管上裝有電磁閥10。高壓發(fā)生器101濃溶液出口管經(jīng)高溫?fù)Q熱器103出口處裝有防結(jié)晶溫度傳感器18，低壓發(fā)生器102濃溶液出口管經(jīng)低溫?fù)Q熱器104出口處裝有防結(jié)晶溫度傳感器11。蒸發(fā)器／吸收器105的頂部裝有壓力傳感器12，其液囊上裝有冷劑水液位傳感器13，冷劑水溫度傳感器14。冷凍水出口裝有溫度傳感器15，冷凍水進(jìn)出口處裝有壓差傳感器或控制器16，冷卻水進(jìn)口處裝有溫度傳感器19，冷卻水進(jìn)出口處裝有壓差傳感器或控制器20。抽真空管路上裝有電磁閥17。上述各傳感器、執(zhí)行器通過(guò)導(dǎo)線連接到控制箱接線端子上，再與控制箱內(nèi)的微計(jì)算機(jī)相連接。圖2為本實(shí)施例微計(jì)算機(jī)組成示意圖。它由計(jì)算機(jī)主機(jī)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(D／A)、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(A／D)、數(shù)字量輸入口(D／I)、數(shù)字量輸出口(D／O)、溫度／電壓變換器、繼電器、打印機(jī)接口及串行通訊口等組成。溫度壓力、壓差與液位等信號(hào)，先經(jīng)安裝在機(jī)體上的相應(yīng)變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再送入微計(jì)算機(jī)的A／D或D／I，微計(jì)算機(jī)通過(guò)D／A輸出蒸汽調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作指令。所有的電磁閥7，10，17以及發(fā)生泵21、吸收泵22、蒸發(fā)泵23、真空泵24、冷凍水泵25、冷卻水泵26、冷卻塔風(fēng)機(jī)的狀態(tài)信號(hào)，皆通過(guò)連接到控制箱接線端子的導(dǎo)線，送入微計(jì)算機(jī)的D／I，計(jì)算機(jī)通過(guò)控制軟件對(duì)各種輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理再發(fā)出控制上述設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，由D／O經(jīng)繼電器送到各個(gè)設(shè)備。這些設(shè)備和蒸汽調(diào)節(jié)閥的測(cè)控線，經(jīng)過(guò)控制箱的接線端子后，還同時(shí)連結(jié)到手動(dòng)控制器上，即手動(dòng)也能控制該制冷機(jī)各設(shè)備的動(dòng)作。上述控制裝置的配置，能夠檢測(cè)吸收式制冷機(jī)各個(gè)部分運(yùn)行的各種參數(shù)，掌握制冷機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)，并根據(jù)壓力／溫度、壓力／溫度／真空度的函數(shù)關(guān)系，智能地判斷事故或正常工作情況，同時(shí)上述配置中的防結(jié)晶、防冷卻(凍)水?dāng)嗨⒎纼龅缺Ｗo(hù)措施大大地提高了吸收式制冷機(jī)運(yùn)行的安全可靠程度。
在該機(jī)電一體化吸收式制冷機(jī)上，除傳感器／變送器、執(zhí)行器外，全部變配電裝置，手動(dòng)控制器以及微計(jì)算機(jī)裝置均置于同一控制箱內(nèi)?？刂葡鋺覓煸谥评錂C(jī)上，與制冷機(jī)構(gòu)成一體。為了減輕機(jī)械振動(dòng)對(duì)控制箱內(nèi)微計(jì)算機(jī)和其它裝置的不利影響，在控制箱與制冷機(jī)的連接處以及控制箱內(nèi)微計(jì)算機(jī)的安裝處都安裝了減振器。另外，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境中，尤其是微計(jì)算機(jī)與變配電設(shè)備裝在一起時(shí)，微計(jì)算機(jī)受到強(qiáng)電強(qiáng)磁干擾。為此，在微計(jì)算機(jī)中增加了浮地、輸入／輸出全隔離、看門(mén)狗等保護(hù)和抗干擾手段，以保證計(jì)算機(jī)的安全可靠地運(yùn)行。
本實(shí)施例的控制箱的外形結(jié)構(gòu)如圖3所示，由長(zhǎng)方形立式箱體31及通過(guò)活頁(yè)33與箱體31相連的箱門(mén)32所組成。箱門(mén)32上可安裝門(mén)鎖36。箱門(mén)上部裝有微計(jì)算機(jī)操作面板34，箱門(mén)中部安裝有多個(gè)指示燈35用以顯示制冷機(jī)各部分運(yùn)行狀態(tài)。其下面安裝有由旋鈕和按鍵組成的手動(dòng)控制器37，以使吸收式制冷機(jī)能夠手動(dòng)運(yùn)行?？刂葡溟T(mén)32底部裝有液位信號(hào)器38，通過(guò)導(dǎo)線接收高、低壓發(fā)生器和蒸發(fā)器液位傳感器傳來(lái)的信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)再送入計(jì)算機(jī)，并在液位異常時(shí)，發(fā)出指令使制冷機(jī)以一定的程序運(yùn)行或關(guān)機(jī)。
本實(shí)施例中箱門(mén)上的計(jì)算機(jī)操作面板包括多位數(shù)字顯示器，多個(gè)功能指示器，多個(gè)狀態(tài)顯示器以及多個(gè)操作器，尚可安裝漢字打印機(jī)，其布置如圖4所示，上述各部件均與箱體內(nèi)的微計(jì)算機(jī)主機(jī)連通。該面板上還標(biāo)注有故障說(shuō)明。
從面板示意圖看出，操作人員可以設(shè)置PID或自適應(yīng)控制的參數(shù)、控制周期、出水溫度等參數(shù)，選擇“測(cè)量”、“故障分析”等不同的控制功能，面板上還可以顯示制冷機(jī)各個(gè)部分的運(yùn)行狀態(tài)，以及事故報(bào)警種類。故障報(bào)警時(shí)，計(jì)算機(jī)面板上有中文提示。面板上操作鍵只有四個(gè)，即“↑”、“↓”、“復(fù)位”、“監(jiān)控”，這四個(gè)鍵的操作可以完成上述制冷機(jī)的全部功能。因此，該機(jī)電一體化設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了操作人員的工作，具有初中以上文化程度的人員經(jīng)過(guò)半天培訓(xùn)即可上崗操作。面板上還采用了輕觸接鍵及貼膜工藝，外形美觀大方，而且防水防塵，有利于計(jì)算機(jī)的可靠運(yùn)行。該實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)裝置的主要軟件流程見(jiàn)附圖5，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件采用模塊方法設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)上電后，首先進(jìn)行初始化，巡回采集各個(gè)控制部分的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，即“采樣”，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自檢，如果自檢不正常將實(shí)行故障報(bào)警；如果自檢正常而且接到啟動(dòng)命令后，計(jì)算機(jī)將發(fā)出開(kāi)啟發(fā)生泵與吸收泵的指令，如果啟動(dòng)條件不滿足，計(jì)算機(jī)將智能判斷并顯示故障原因。發(fā)生泵吸收泵開(kāi)啟后，等到發(fā)生器液位正常，則以一定速率開(kāi)啟蒸汽調(diào)節(jié)閥，當(dāng)冷劑水液位正常而且滿足一定的延時(shí)條件，則開(kāi)啟蒸發(fā)泵，完成啟動(dòng)程序，進(jìn)入運(yùn)行調(diào)節(jié)狀態(tài)。在運(yùn)行調(diào)節(jié)中，計(jì)算機(jī)以一定的周期不斷地對(duì)制冷機(jī)各部分的狀態(tài)進(jìn)行采樣，并依次智能地計(jì)算出優(yōu)化運(yùn)行所需的控制量，調(diào)節(jié)蒸汽入口調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度等；同時(shí)還智能地判斷運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，自動(dòng)進(jìn)行故障處理，并記錄、報(bào)警。在運(yùn)行中，如有停機(jī)命令(包括事故停機(jī))，計(jì)算機(jī)馬上發(fā)出指令關(guān)閉蒸汽調(diào)節(jié)閥，待高溫發(fā)生器濃溶液溫度低于60℃時(shí)，關(guān)閉發(fā)生泵吸收泵和蒸發(fā)泵，完成停機(jī)程序。
該實(shí)用新型的軟件在確保機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，把最大限度節(jié)能放在首要位置，同時(shí)采用自適應(yīng)、模糊控制等多種智能算法，使運(yùn)行操作簡(jiǎn)化到類似“傻瓜”相機(jī)的水平，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)診斷、多重保護(hù)、自動(dòng)程序啟停及溫度、壓力、液位等各種狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與顯示，并可根據(jù)壓力／溫度，壓力／溫度／真空度的函數(shù)關(guān)系，判斷機(jī)組工作狀態(tài)，最后，在滿足用戶冷量要求的前提下，自動(dòng)調(diào)節(jié)入口蒸汽閥等執(zhí)行器，達(dá)到節(jié)能式恒溫或變溫控制的目的。該實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)具有數(shù)字通訊功能，既可單機(jī)運(yùn)行，又可以與上位計(jì)算機(jī)組成集散式控制系統(tǒng)。
本實(shí)施例微計(jì)算機(jī)主機(jī)采用單片機(jī)及門(mén)陳列等高集成度器件，提高了整個(gè)裝置的性能價(jià)格比。
權(quán)利要求1.吸收式制冷機(jī)機(jī)電一體化控制裝置，由裝配在吸收式制冷機(jī)的相應(yīng)部件上的多個(gè)傳感器/變送器、執(zhí)行器、變配電裝置、手動(dòng)控制器和微計(jì)算機(jī)所組成，其特征在于所說(shuō)的變配電裝置、手動(dòng)控制器以及微計(jì)算機(jī)集中置于與該制冷機(jī)本體相聯(lián)的一個(gè)控制箱內(nèi)，該控制箱與機(jī)體之間的聯(lián)結(jié)處有減振裝置，所說(shuō)微計(jì)算機(jī)具有抗干擾功能的浮地、輸出/輸入全隔離、看門(mén)狗等以及對(duì)該制冷機(jī)實(shí)行自動(dòng)控制的軟件；所說(shuō)的控制箱前面板上設(shè)置有計(jì)算機(jī)操作面板，信號(hào)指示燈及所說(shuō)的手動(dòng)控制器，所說(shuō)的控制箱內(nèi)裝有接線端子；所說(shuō)的傳感器/變送器、執(zhí)行器的導(dǎo)線通過(guò)所說(shuō)的控制箱接線端子與所說(shuō)的微計(jì)算機(jī)及所說(shuō)的手動(dòng)控制器相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所說(shuō)的傳感器／變送器包括多個(gè)溫度、壓差、壓力、流量等傳感器／變送器以及液位傳感器，其中在所說(shuō)制冷機(jī)中，高壓發(fā)生器(101)濃溶液出口管經(jīng)過(guò)高溫?fù)Q熱器(103)的出口處裝有防結(jié)晶溫度傳感器(18)，與低壓發(fā)生器(102)濃溶液出口處相連接的低溫?fù)Q熱器(104)的出口處裝有防結(jié)晶溫度傳感器(11)，在冷卻水進(jìn)口處裝有溫度傳感器(19)；所說(shuō)的執(zhí)行器包括多個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁閥。
3.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所說(shuō)的微計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)主機(jī)、輸出／輸入接口、打印機(jī)接口及串行通訊口等組成。
4.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所說(shuō)的控制箱前面板的計(jì)算機(jī)操作面板包括多位數(shù)字顯示器，多個(gè)功能指示器，多個(gè)狀態(tài)顯示器以及多個(gè)操作器。
5.如權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于所說(shuō)的操作器包括“↑”、“↓”、“復(fù)位”、“監(jiān)控”四個(gè)鍵。
6.如權(quán)利要求1或3所述的控制裝置，其特征在于所說(shuō)的微計(jì)算機(jī)主機(jī)采用單片機(jī)。
專利摘要吸收式制冷機(jī)機(jī)電一體化控制裝置，屬于對(duì)吸收式制冷機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括裝配在吸收式制冷機(jī)的相應(yīng)部件上的多個(gè)傳感器/變送器、執(zhí)行器和集中置于與該制冷機(jī)本體相聯(lián)的控制箱內(nèi)的變配電裝置、手動(dòng)控制器和微計(jì)算機(jī)等部件所組成。本實(shí)用新型使吸收式制冷機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行并最大限度地滿足節(jié)能要求，具有提高運(yùn)行的可靠性，簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，便于操作等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25B17/00GK2114117SQ9123132
公開(kāi)日1992年8月26日 申請(qǐng)日期1991年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月19日
發(fā)明者張瑞武, 王軍, 夏東培, 厐謙 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京普樂(lè)電子技術(shù)聯(lián)合開(kāi)發(fā)公司