CN104776607B - 一种锅炉智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集中供暖控制技术领域，具体涉及一种锅炉智能控制系统，包括原锅炉控制器，还包括一个锅炉智能控制器，锅炉智能控制器包括控制底板、触摸屏接口、视屏接口、语音播报接口、电源模块、SD卡插槽、无线透传模块、GPRS功率放大器、控制开关组和锅炉选择转接卡等，与现有的锅炉控制器并联使用，实现更加智能化操控，解决了现有的经验型的运行调节盲目性、随意性很大，很难使系统达到既保暖又节能的目的的问题，结构简单，设计合理，使用操作便捷，工作可靠性高，实现了按需智能供热，节能环保，实用性强，推广价值高，特别适用于住宅小区、办公楼、学校、企业单位锅炉房集中供暖系统控制、调配、管理、运行。
Description
技术领域
本发明属于集中供暖控制技术领域，具体涉及一种锅炉智能控制系统，特别适用于住宅小区、办公楼、学校、企业单位锅炉房集中供暖系统控制、调配、管理、运行。
背景技术
集中供暖，是集团式供暖的一种形式，一般都是按一个采暖季每平方(建筑面积)来收费的，集中供热系统包括热源、热网和用户3部分。
其中热源主要是热电站和区域锅炉房，工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉，以煤、重油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料，工业余热和地热也可作热源。
近年来，锅炉市场生长的趋势逐渐转向热效能高、环保、节能等特点。而传统锅炉控制系统都是比较粗犷的管理模式，是采用现场人为设定供回水温度的上下限区间，通过温控仪表进行锅炉的启动/停止控制，且供暖系统中压力、温度、流量等重要数据都是通过人为手抄的形式记录。日常供暖时，锅炉工往往依据经验进行调节，缺少科学合理的供暖依据，凭经验看天气控制锅炉的火力大小，没有量化的科学数据为依据，所以经验型的运行调节盲目性、随意性很大，很难使系统达到既保暖又节能的目的，而往往是高耗低效，费力不讨好，室温波动大，用户没有舒适感。
发明内容
本发明的目的是对现有的比较粗犷的管理模式的锅炉控制系统进行改进，提出一种能实现智能化控制锅炉控制系统，用智能化的控制方式代替传统的人为操控方式，解决经验型的运行调节盲目性、随意性很大，很难使系统达到既保暖又节能的目的的问题。
为此，本发明提供了一种锅炉智能控制系统，包括原锅炉控制器，还包括一个锅炉智能控制器，锅炉智能控制器包括以PCB底板为核心的控制底板和用于提供电能的电源模块，控制底板上设置有AI通道接口组、输出信号接口组、锅炉选择转接卡、触摸屏接口、SD卡插槽、无线透传模块和控制开关组，其中，
AI通道接口组，采集锅炉系统中的各种数据，并传递给控制底板分析处理；
输出信号接口组，将控制底板处理的结果进行结果输出；
锅炉选择转接卡，切换原锅炉控制器和锅炉智能控制器的使用；
触摸屏接口，用来连接HMI触摸屏显示监控画面；
SD卡插槽，用来存储控制器日常运行的数据；
无线透传模块，用来采集室外或用户室内温度进行GPRS数据无线远传；
控制开关组，调控锅炉供热状态及其工作模式。
所述的AI通道接口组包括一号AI通道接口、二号AI通道接口和三号AI通道接口，其中，
一号AI通道接口，用来采集锅炉的温度、压力、锅炉供暖系统管网的供水温度、锅炉供暖系统管网的回水温度、锅炉供暖系统管网的供水压力、锅炉供暖系统管网的回水压力信息；
二号AI通道接口，用来采集锅炉供暖系统的混水旁路供水温度、压力，混水旁路回水温度、压力以及旁路调节阀开度信息；
三号AI通道接口，用来采集锅炉供暖系统内网支路调节阀反馈信息和循环泵变频器的频率反馈信息。
所述的输出信号接口组包括AO模拟量输出卡和DO数字量输出卡，其中，
AO模拟量输出卡，用来控制锅炉供暖系统的减压阀，进行泄水减压恢复系统压力或者开启系统补水泵给系统补水进行增压操作；
DO数字量输出卡，用来调控锅炉运行台数和控制报警。
所述的控制开关组包括8组DIP开关，分别为，
1号开关，控制锅炉房供热类型，ON状态为锅炉直供方式，OFF状态为锅炉板换模式；
2号开关，控制用户供暖方式，ON状态为暖气片供热，OFF状态为地辐热供热；
3号开关，锅炉台数选择，ON状态为单台锅炉工作，OFF状态为多台锅炉工作；
4号开关，ON状态为混水旁路控制，OFF状态为流量旁路控制；
5号开关，ON状态为支路调节控制，OFF状态为变频旁路控制；
6号开关，ON状态为换热单元控制，OFF状态为无操作；
7号开关，ON状态为锅炉时控控制，OFF状态为无操作；
8号开关，ON状态为换热单元时控控制，OFF状态为无操作。
所述的锅炉选择转接卡面板上设置有两个开关，分别为控制器切换开关和锅炉选择开关，其中，
控制器切换开关，ON状态为选择锅炉智能控制器，OFF状态为选择原锅炉控制器；
锅炉选择开关，ON状态为控制器进行手动控制开启一台锅炉燃烧机运行，OFF状态为无操作。
所述的控制底板上还设置有用于指示锅炉智能控制系统是否正常工作的LED指示灯。
所述的锅炉智能控制系统上还设置有视屏接口和语音播报接口。
所述的AI通道接口组、输出信号接口组和锅炉选择转接卡均通过设置在控制底板上的PCI插槽与控制底板相连接。
所述的无线透传模块连接有GPRS功率放大器。
所述的触摸屏接口为rs232接口。
本发明的有益效果：
1.具有面向锅炉控制的优化程序算法的专家组群控系统，通过供暖管网各部位传感器数据的传输，控制器经过程序优化后智能控制锅炉的火力输出，使管网热水温度达到一个合理值，既保障了用户供暖的需要，又大大节约了能源消耗。
2.具有定时及自动节能控制模式的群控系统，内置分时分温分调控制，合理规划能源使用，具有气候补偿功能，可根据室外温度传感器传输的温度数据自动调节锅炉供暖系统，真正达到一个无人职守，自动化运行的目的。
3.控制器内具有高容量存储器，能存储供暖系统中的温度，压力，流量等重要数据，通过与HMI触摸屏的配合使用，用户可任意查打印看历史存盘数据。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明控制底板上硬件分布示意图。
图2是本发明控制底板上的PCI插槽图。
图3是一号AI通道接口上连线图。
图4是二号AI通道接口上连线图。
图5是三号AI通道接口上连线图。
图6是AO模拟量输出卡上连线图。
图7是DO数字量输出卡上连线图。
附图标记说明：1、控制底板；2、触摸屏接口；3、视屏接口；4、语音播报接口；5、电源模块；6、SD卡插槽；7、无线透传模块；8、GPRS功率放大器；9、控制开关组；10、一号AI通道接口；11、二号AI通道接口；12、三号AI通道接口；13、AO模拟量输出卡；14、锅炉选择转接卡；15、DO数字量输出卡。
具体实施方式
鉴于日常供暖时，锅炉工往往依据经验进行调节，缺少科学合理的供暖依据，凭经验看天气控制锅炉的火力大小，没有量化的科学数据为依据，所以经验型的运行调节盲目性、随意性很大，很难使系统达到既保暖又节能的目的，而往往是高耗低效，费力不讨好，室温波动大，用户没有舒适感。
为解决上述问题，本发明提供了一种锅炉智能控制系统，如图1所示，包括原锅炉控制器，还包括一个锅炉智能控制器，锅炉智能控制器包括以PCB底板为核心的控制底板1和用于提供电能的电源模块5(其中AC交流220V的输入电压，DC直流24V和5V的输出电压)，控制底板1上设置有AI通道接口组、输出信号接口组、锅炉选择转接卡14、触摸屏接口2、SD卡插槽6、无线透传模块7和控制开关组，其中，
AI通道接口组，采集锅炉系统中的各种数据，并传递给控制底板1分析处理，AI通道接口组包括一号AI通道接口10、二号AI通道接口11和三号AI通道接口12，其中：如图3所示，一号AI通道接口10，用来采集锅炉房锅炉的温度、压力、供暖系统管网的供水温度、供暖系统管网的回水温度、供暖系统管网的供水压力、供暖系统管网的回水压力；如图4所示，二号AI通道接口11，用来采集供暖系统的混水旁路供水温度、压力，混水旁路回水温度、压力以及旁路调节阀开度等信息；如图5所示，三号AI通道接口12，用来采集内网支路调节阀反馈信息和循环泵变频器的频率反馈信息。
输出信号接口组，将控制底板1处理的结果进行结果输出，输出信号接口组包括AO模拟量输出卡13和DO数字量输出卡15，其中：如图6所示，AO模拟量输出卡13，用来控制系统的减压阀，进行泄水减压恢复系统压力或者开启系统补水泵给系统补水进行增压操作；如图7所示，DO数字量输出卡15，用来调控锅炉运行台数和控制报警。
锅炉选择转接卡14，切换原控制器和本锅炉智能控制系统的使用，锅炉选择转接卡14面板上设置有两个开关，分别为控制器切换开关和锅炉选择开关，其中：控制器切换开关，ON状态为选择锅炉智能控制器，OFF状态为选择原锅炉控制器；锅炉选择开关，ON状态为控制器进行手动控制开启一台锅炉燃烧机运行，OFF状态为无操作。这种锅炉智能控制系统，可以与现有的锅炉控制器并联使用，通过锅炉选择转接卡14进行切换使用。
触摸屏接口2，用来连接HMI触摸屏显示监控画面，触摸屏接口2为rs232接口。
SD卡插槽6，安装大容量存储卡，用来存储控制器日常运行的数据；
无线透传模块7，用来采集室外或用户室内温度进行GPRS数据无线远传，无线透传模块7连接有GPRS功率放大器8，用以放大远传数据信号。
控制开关组，调控锅炉供热状态及其工作模式。控制开关组包括8组DIP开关，分别为：1号开关，控制锅炉房供热类型，ON状态为锅炉直供方式，OFF状态为锅炉板换模式；2号开关，控制用户供暖方式，ON状态为暖气片供热，OFF状态为地辐热供热；3号开关，锅炉台数选择，ON状态为单台锅炉工作，OFF状态为多台锅炉工作；4号开关，ON状态为混水旁路控制，OFF状态为流量旁路控制；5号开关，ON状态为支路调节控制，OFF状态为变频旁路控制；6号开关，ON状态为换热单元控制，OFF状态为无操作；7号开关，ON状态为锅炉时控控制，OFF状态为无操作；8号开关，ON状态为换热单元时控控制，OFF状态为无操作。此处的开关涉及到的控制的各种部件的工作状态，可以根据工地情况进行事先设置，工作制主需要直接选择即可。
锅炉智能控制系统上还设置有视屏接口3和语音播报接口4。视屏接口3为控制器组网时的扩展口，用以连接视屏服务器远程监控画面，语音播报接口4用来连接报警器，当系统温度高、温度低、压力高、压力低、系统运行异常时进行声光报警。所述的控制底板1上还设置有用于指示锅炉智能控制系统是否正常工作的LED指示灯。检测底板上各控制模块正常时主板数据指示led灯为绿色，表示控制器正常可以进行操作。当主控板检测到控制器硬件错误，接口松动或系统故障时主板指示灯显示红色，这时需要检查故障点。
控制器上电通过交流220v的电压输入到电源模块5，电源模块5经电压转换，为主板提供直流24v电压，用以驱动一号AI通道接口10、二号AI通道接口11、三号AI通道接口12、AO模拟量输出卡13和DO数字量输出卡15。
根据实际情况对控制开关组要控制的状态进行事先设置，当根据实际情况配置完以上设置后，我们在锅炉选择转接卡14上，开启锅炉选择开关，这时锅炉自动开启1台锅炉进行运行。控制主板通过检测一号AI通道接口10、二号AI通道接口11、三号AI通道接口12的数据采集后，由刚才开关的选择，控制主板会自动输出控制信号给AO模拟量输出卡13和DO数字量输出卡15。根据室外和室内温度的变化，系统会自动调节供水温度，当温度达不到室内供暖温度标准时，DO数字量输出卡15会自动增加锅炉的运行以满足管暖需求，当温度达到室内温度标准时，DO数字量输出卡15会自动减少锅炉的运行台数，以达到节能目的。如果当锅炉温度大于90度时，这时控制器会进行超高温保护，通过DO数字量输出卡15会进行停炉，并且通过安装在语音播报接口4的报警器会发出语音报警。当锅炉温度小于40度时，这时系统处于超低温状态，也会报警，并且控制器会自动开启锅炉台数。当供暖系统的管网压力远超过系统的设计压力或远低于设计压力时，控制器会处于系统超高压状态和超低压状态，这时语音报警器进行报警。同时控制器输出信号给AO模拟量输出卡13，控制用来控制系统的减压阀，进行泄水减压恢复系统压力或者开启系统补水泵给系统补水进行增压操作。
本发明中的数据信号的采集均可以通过传感器进行采集，这些传感器均采用直流24v电压供电，其取值范围：pt100温度传感器为0-100℃，压力信号为0-1.6MPa，阀门反馈0-100％调节范围，泵反馈频率为0-50HZ，室外温度范围为-50-50℃；其中涉及到的一些接口模块，比如触摸屏接口、视屏接口、语音播报接口、电源模块、无线透传模块、GPRS功率放大器、AI通道接口、AO模拟量输出卡；14、锅炉选择转接卡、DO数字量输出卡等都为现有市场上比较成熟的产品，只需要选择满足本发明中功能的即可，在此不做特别说明。
上述的AI通道接口组、输出信号接口组和锅炉选择转接卡14均通过设置在控制底板1上的PCI插槽与控制底板1相连接，PCI插槽分布如图2所示。
综上所述，本发明的这种锅炉智能控制系统，能根据室内、室外温度的变化和不同时间段对供暖的要求合理控制锅炉的运行状态，达到节能环保的目的。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种锅炉智能控制系统，包括原锅炉控制器，还包括一个锅炉智能控制器，其特征在于：锅炉智能控制器包括以PCB底板为核心的控制底板(1)和用于提供电能的电源模块(5)，控制底板(1)上设置有AI通道接口组、输出信号接口组、锅炉选择转接卡(14)、触摸屏接口(2)、SD卡插槽(6)、无线透传模块(7)和控制开关组，其中，
AI通道接口组，采集锅炉系统中的各种数据，并传递给控制底板(1)分析处理；输出信号接口组，将控制底板(1)处理的结果进行结果输出；
锅炉选择转接卡(14)，切换原锅炉控制器和锅炉智能控制器的使用；
触摸屏接口(2)，用来连接HMI触摸屏显示监控画面；
SD卡插槽(6)，用来存储控制器日常运行的数据；
无线透传模块(7)，用来采集室外或用户室内温度进行GPRS数据无线远传；
控制开关组，调控锅炉供热状态及其工作模式；
所述的AI通道接口组包括一号AI通道接口(10)、二号AI通道接口(11)和三号AI通道接口(12)，其中，一号AI通道接口(10)，用来采集锅炉的温度、压力、锅炉供暖系统管网的供水温度、锅炉供暖系统管网的回水温度、锅炉供暖系统管网的供水压力、锅炉供暖系统管网的回水压力信息；
二号AI通道接口(11)，用来采集锅炉供暖系统的混水旁路供水温度、压力，混水旁路回水温度、压力以及旁路调节阀开度信息；
三号AI通道接口(12)，用来采集锅炉供暖系统内网支路调节阀反馈信息和循环泵变频器的频率反馈信息；
所述的锅炉选择转接卡(14)面板上设置有两个开关，分别为控制器切换开关和锅炉选择开关，其中，
控制器切换开关，ON状态为选择锅炉智能控制器，OFF状态为选择原锅炉控制器；
锅炉选择开关，ON状态为控制器进行手动控制开启一台锅炉燃烧机运行，OFF状态为无操作；
所述的无线透传模块(7)连接有GPRS功率放大器(8)。
2.如权利要求1所述的锅炉智能控制系统，其特征在于：所述的输出信号接口组包括AO模拟量输出卡(13)和DO数字量输出卡(15)，其中，
AO模拟量输出卡(13)，用来控制锅炉供暖系统的减压阀，进行泄水减压恢复系统压力或者开启系统补水泵给系统补水进行增压操作；
DO数字量输出卡(15)，用来调控锅炉运行台数和控制报警。
3.如权利要求1所述的锅炉智能控制系统，其特征在于：所述的控制开关组包括8组DIP开关，分别为，
1号开关，控制锅炉房供热类型，ON状态为锅炉直供方式，OFF状态为锅炉板换模式；
2号开关，控制用户供暖方式，ON状态为暖气片供热，OFF状态为地辐热供热；
3号开关，锅炉台数选择，ON状态为单台锅炉工作，OFF状态为多台锅炉工作；
4号开关，ON状态为混水旁路控制，OFF状态为流量旁路控制；
5号开关，ON状态为支路调节控制，OFF状态为变频旁路控制；
6号开关，ON状态为换热单元控制，OFF状态为无操作；
7号开关，ON状态为锅炉时控控制，OFF状态为无操作；
8号开关，ON状态为换热单元时控控制，OFF状态为无操作。
4.如权利要求1所述的锅炉智能控制系统，其特征在于：所述的控制底板(1)上还设置有用于指示锅炉智能控制系统是否正常工作的LED指示灯。
5.如权利要求1-4中任意一项权利要求所述的锅炉智能控制系统，其特征在于：所述的锅炉智能控制系统上还设置有视屏接口(3)和语音播报接口(4)。
6.如权利要求1所述的锅炉智能控制系统，其特征在于：所述的AI通道接口组、输出信号接口组和锅炉选择转接卡(14)均通过设置在控制底板(1)上的PCI插槽与控制底板(1)相连接。
7.如权利要求1所述的锅炉智能控制系统，其特征在于：所述的触摸屏接口(2)为rs232接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 710061 room 10707, building 1, Moore center, No. 34, Fenghui South Road, Zhangba street, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Patentee after: Shaanxi Haidian energy power Co.,Ltd. Address before: 710068 room 11b07, Bainaohui science and technology building, No. 58, Yanta Road, Beilin District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee before: SHAANXI HAIDIAN INTELLIGENT TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240112 Address after: Room 1201A, Block C, Mo'er Center, No. 34 Fenghui South Road, High tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710075 Patentee after: Xi'an Huancheng Thermal Energy Development Co.,Ltd. Address before: 710061 room 10707, building 1, Moore center, No. 34, Fenghui South Road, Zhangba street, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Patentee before: Shaanxi Haidian energy power Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |