CN105588264A - 一种空调控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调控制系统和方法，涉及空调技术领域，用以解决单主多从系统中轮询时间长、通信速度慢的问题，同时，提高系统的扩展能力。该空调控制系统包括至少一个控制子系统；至少一个控制子系统中每个控制子系统包括：本地上位机、至少两个主控制器、至少两组终端控制器；其中，每组终端控制器包括至少一个终端控制器；至少两个主控制器中每个主控制器与一组终端控制器连接，主控制器之间采用第一对等网络总线连接，本地上位机与第一对等网络总线连接。

Description

一种空调控制系统和方法

技术领域

本发明涉及空调控制技术领域，尤其涉及一种空调控制系统和方法。

背景技术

空调作为制冷或者制热设备已得到广泛应用，例如在酒店、医院、商场、办公楼、写字楼等公共场合都会安装多台空调，以满足人们的需求。

为了实现对多台空调的控制，目前主要采用485总线构造的单主多从的总线型拓扑结构。如图1所示，为现有技术中采用485总线构造的空调控制系统，该系统包括本地上位机、N个主控制器和N组终端控制器，每个主控制器与一组终端控制器连接，每组终端控制器中包括至少一个终端控制器；其中，本地上位机只与主控制器1相连。当主控制器1接收到本地上位机发送的控制命令时，主控制器1判断该控制命令是否与其连接的终端控制器有关，若是，则将该控制命令发送给目的终端控制器，若否，则将控制命令发送给主控制器2，主控制器2按照主控制器1的判断方法，依次类推，直至找到与该控制命令相关的终端控制器。

从上述方案可以看出，本地上位机与主控制器、终端控制器进行通信时，需要经过较长时间的轮询，导致通信速度减低，同时，当增加或者移除某一主控制器时，需要对整个系统进行重新配置，使得系统扩展能力低。

发明内容

本发明的实施例提供一种空调控制系统，用以解决单主多从系统中轮询时间长、通信速度慢的问题，同时，提高系统的扩展能力。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种空调控制系统，包括：至少一个控制子系统；所述至少一个控制子系统中每个控制子系统包括：本地上位机、至少两个主控制器、至少两组终端控制器；其中，每组终端控制器包括至少一个终端控制器；

所述至少两个主控制器中每个主控制器与一组终端控制器连接，所述主控制器之间采用第一对等网络总线连接，所述本地上位机与所述第一对等网络总线连接。

一方面，本发明实施例提供了一种空调控制方法，该方法应用于上述所述的空调控制系统，该方法包括：

控制子系统中的本地上位机通过第一对等网络总线将第一控制命令发送给所述控制子系统中的主控制器；

所述控制子系统中的主控制器解封装接收到的所述第一控制命令；判断所述第一控制命令中是否包含关于与其连接的终端控制器的命令数据；若包含，主控制器将解封装后的第一控制命令传输至目的终端控制器。

本发明实施例提供的一种空调控制系统和方法，其中，空调控制系统包括至少一个控制子系统，每个控制子系统包括本地上位机、至少两个主控制器、至少两组终端控制器，每组终端控制器包括至少一个终端控制器；至少两个主控制器中每个主控制器与一组终端控制器连接，主控制器之间采用第一对等网络总线连接，本地上位机与第一对等网络总线连接。这样，本地上位机可以直接与任何一个主控制器进行通信，而无需经过其他主控制器的传递，解决了单主多从系统中轮询时间长、通信速度慢的问题；同时，主控制器之间采用对等网络总线连接，即各个主控制器工作在对等网络中，为对等节点，无主从限制，因此，当根据需求增加或者移除某一主控制器时，无需对整个系统进行重新配置，提高了系统的扩展能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中采用485总线构造的空调控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种空调控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种空调控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种空调控制系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种空调控制系统的结构示意图；

图6为本发明实施例中空调控制系统中各层的数据封装格式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种空调控制系统，该系统包括至少一个控制子系统，至少一个控制子系统中每个控制子系统包括：本地上位机、至少两个主控制器和至少两组终端控制器；其中，每组终端控制器包括至少一个终端控制器。具体的，至少两个主控制器中每个主控制器与一组终端控制器连接，主控制器之间采用第一对等网络总线连接，本地上位机与第一对等网络总线连接。

需要说明的是，主控制器之间采用第一对等网络总线连接中的“第一”，仅仅是为了描述方便，便于后续撰写。其中，连接在对等网络总线上的主控制器处于对等网络中，每个主控制器的地位平等，无主从之分，且主控制器之间可以直接通信，协同工作。

对于任意一个控制子系统而言，其本地上位机通过第一对等网络总线与与每个主控制器连接，因此，本地上位机可以直接与任何一个主控制器进行通信，而无需经过其他主控制器的传递，避免了现有技术中单主多从系统中轮询时间长、通信速度慢的问题；同时，由于主控制器之间采用对等网络总线连接，即各个主控制器工作在对等网络中，为对等节点，无主从限制，因此，当根据需求增加或者移除某一主控制器时，无需对整个系统进行重新配置，提高了系统的扩展能力。

为了更加清楚地对上述空调控制系统进行描述，如图2所示，以该系统包括一个控制子系统为例，该控制子系统包括1个本地上位机、3个主控制器和3组终端控制器，其中，本地上位机1分别与主控制器1、主控制器2、主控制器3连接，主控制器1、主控制器2和主控制器3之间采用对等网络总线连接，主控制器1分别与终端控制器11、终端控制器12连接，主控制器2与终端控制器21连接，主控制器3分别与终端控制器31、终端控制器32连接。

这样，本地上位机1可以直接与主控制器1、主控制器2和主控制器3进行通信，提高通信速率，同时，由于主控制器1、主控制器2和主控制器3采用对等网络连接，因此，主控制器1、主控制器2和主控制器3为对等节点，无主从限制，那么，当移除主控制器1时，只需将主控制器1及其连接的终端控制器11和终端控制器12移除即可，不会影响到其他主控制器以及所连接的终端控制器，无需对整个系统进行重新配置，或者，如图3虚框部分所示，当增加某一主控制器M及其所连接的终端控制器M1时，只需将添加到主控制器M所在的对等网络总线中，无需对整个系统进行重新配置。

进一步的，由于主控制器1、主控制器2、主控制器3为对等节点，因此，主控制器1、主控制器2、主控制器3之间可以利用对等网络总线进行相互通信，这样，任意一个主控制器不仅可以控制各自连接的终端控制器，也可以通过其他主控制器控制其他终端控制器，例如，主控制器1不仅可以控制与其连接的终端控制器11和终端控制器12，也可以通过主控制器2对终端控制器21进行控制；主控制器2不仅可以控制与其连接的终端控制器21，也可以通过主控制器1控制终端控制器11和终端控制器12，提高通信效率。

可选的，在图2的基础上，如图4所示，当空调控制系统包括一个控制子系统时，该控制子系统还包括：网络控制器；网络控制器与第一对等网络总线连接。进一步的，空调控制系统还包括：远程上位机，远程上位机与控制子系统中的网络控制器连接。

可选的，当空调控制系统包括至少两个控制子系统时，每个控制子系统还包括网络控制器，每个控制子系统的网络控制器与各自控制子系统中的第一对等网络总线连接；空调控制系统中的网络控制器之间采用第二对等网络总线连接。由于网络控制器之间采用对等网络总线连接，因此，各网络控制器的地位平等，无主从之分，且网络控制器之间可以直接通信，协同工作。进一步的，空调控制系统还包括远程上位机，远程上位机与第二对等网络总线连接。

需要说明的是，网络控制器之间采用第二对等网络总线连接中的“第二”，仅仅是为了描述方便，便于后续撰写。

示例的，如图5所示，以空调控制系统包括两个控制子系统为例，控制子系统P1包括网络控制器A1、本地上位机A2、主控制器1、主控制器2和主控制器3，主控制器1、主控制器2和主控制器3之间采用第一对等网络总线连接，主控制器1与终端控制器11连接，主控制器2分别与终端控制器21、终端控制器22、终端控制器23连接，主控制器3与终端控制器31连接；控制子系统P2包括网络控制器B1、本地上位机B2、主控制器4和主控制器5，主控制器4和主控制器5之间采用第一对等网络总线连接，主控制器4分别与终端控制器41、终端控制器42连接，主控制器5与终端控制器51连接；网络控制器A1和网络控制器B1之间采用第二对等网络总线连接，远程上位机与第二对等网络总线连接。

按照图5所示的空调控制系统，对于任意一个本地上位机下达控制命令时的方法包括：控制子系统中的本地上位机通过第一对等网络总线将第一控制命令发送给控制子系统中的主控制器；主控制器解封装接收到的第一控制命令，判断第一控制命令中是否包含关于与其连接的终端控制器的命令数据；若包含，主控制器将解封装后的第一控制命令传输至目的终端控制器。

对于远程上位机下达控制命令时的方法包括：远程上位机通过第二对等网络总线将第二控制命令发送给控制子系统中的网络控制器；网络控制器解封装接收到的第二控制命令，得到第三控制命令，并通过第一对等网络总线将第三控制命令发送至对应的主控制；主控制器解封装接收的第三控制命令，并判断第三控制命令中是否包含关于与其连接的终端控制器的命令数据；若包含，主控制器将解封装后的第三控制命令传输至目的终端控制器。

按照图5所示的空调控制系统，对于任意一个终端控制器上报数据给其控制子系统中的本地上位机的方法包括：各主控制器获取与其连接的终端控制器的第一数据；对获取的第一数据进行封装，得到第二数据，并通过第一对等网络总线将第二数据传送至本地上位机。

对于任意一个终端控制器上报数据给远程上位机的方法包括：各主控制器获取与其连接的终端控制器的第一数据，对获取的第一数据进行封装，得到第二数据，通过第一对等网络总线将第二数据传送至对应的网络控制器；网络控制器对第二数据进行封装，将封装后的第二数据通过第二对等网络总线传送至远程上位机。

为了描述方便，将图5所示的空调控制系统由下向上划分为三层：基础层、控制层和网络层。其中，终端控制器属于基础层，主控制器属于控制层，网络控制器属于网络层。对于基础层、控制层和网络层之间的数据传递采用封装和解封装的方式，同时，各层协议在上层协议的基础上进行封装，将上层协议封装得到的数据结构直接封装进去，即从基础层到网络层采用层层向上封装的数据结构，这样，可以实现数据的快速转换，满足不同层别的数据通信需求。

如图6所示为不同层别采用各自的通信协议封装的数据结构的示意图。其中，基础层采用ModBus协议进行数据封装，得到第一数据结构，第一数据结构包括：目标地址源地址、功能码、数据和第一校验码；控制层采用控制协议进行数据封装，得到第二数据结构，第二数据结构包括：控制层头结构、第一数据结构和第二校验码，其中，控制层头结构包括：控制层地址，识别码、状态码；网络层采用网络协议进行数据封装，得到第三数据结构，第三数据结构包括：网络层头结构、第二数据结构、尾码，其中，网络层头结构包括网络码。

示例的，若终端控制器21发送数据时，终端控制器21发送给主控制器2的第一数据结构为：2(目标地址)-21(源地址)-01(功能码)-0110111(数据)-0(校验码)，主控制器2接收到终端控制器21发送的第一数据结构，对该第一数据结构进行封装，得到第二数据结构为：2(主控制器2的地址)-01(识别码)-110(状态码)-2-21-01-0110111-0(第一数据结构)-1(校验码)，并将该第二数据结构发送给网络控制器A1，网络控制器A1对第二数据结构进行封装，得到第三数据结构，第三数据结构包括：A1(网络码)-21-01-110-2-21-01-0110111-0(第二数据结构)-00(尾码)。网络控制器可以将第三数据结构发送给远程上位机，也可以将第三数据结构发送给网络控制器B1，网络控制器B1可以对该第三数据结构进行解封装。

又示例的，图5所示的空调控制系统中的网络控制器、主控制器、终端控制器可以为应用于空调控制过程中所使用的空调控制器。

其中，网络控制器应用于网络扩展或跨网段的数据通信使用，当存在跨网段的数据通信时，网络控制器通过网络码对数据进行路由选择，满足跨网段的数据通信使用；当需要网络扩展时，通过网络控制器将其他控制子系统加入，实现网络扩展；主控制器为应用于空调运行控制中的人工交互装置或空调控制单元，既具有数据交换的功能，又具有控制的功能，满足空调控制的基本功能；终端控制器为应用于控制空调内部的最终部件运行以及采集相关的数据使用，例如，应用于控制压缩机和外风机运行的外机控制器、应用于膨胀阀控制以及压力检测的膨胀阀控制器。

本发明实施例中的网络控制器、主控制器分属于不同的总线，且网络控制器和主控制器均工作在各自的对等网络中，无主从限制。若处于网络控制器所在对等网络中的某一网络控制器出现故障时，只会导致该网络控制器节点出现问题，不会影响到整个系统工作，也不会导致整个系统瘫痪的现象。同理，若处于主控制器所在对等网络中的某一主控制器出现故障时，只会导致该主控制器节点出现问题，不会影响到整个系统工作，也不会导致整个系统瘫痪的现象。另外，当某一网络控制器或主控制器出现故障时，用户可以很容易的发现故障节点，便于后续维修。同时，在网络控制器或主控制器所在的对等网络总线上，任意一个节点可以根据需要加入或退出，可以实现对等层接入的随意性，降低成本，实现统一控制。例如，当增加一主控制器及其连接的终端控制器组时，不会影响到其他主控制器的工作。

同时，终端控制器采用Modbus通信协议方式，实现一主多从的通信方式，满足不同数据格式在不同层的封装和解封装。当增加或减少终端控制器时，只需要更改终端控制器所对应的主控制器部分，其他相关数据传输格式仍然采用上述描述的格式，不会影响到上层结构。

本发明实施例采用空调控制系统，包含两个对等网络和一个单主多从网络，每层采用不同的数据封装协议，以对数据进行封装，且逐层向上层封装，实现多协议的管理，有效地降低了维护成本；同时，各层控制器可以根据需求扩展增加，以满足各种不同的应用需求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调控制系统，其特征在于，包括：至少一个控制子系统；所述至少一个控制子系统中每个控制子系统包括：本地上位机、至少两个主控制器、至少两组终端控制器；其中，每组终端控制器包括至少一个终端控制器；

所述至少两个主控制器中每个主控制器与一组终端控制器连接，所述主控制器之间采用第一对等网络总线连接，所述本地上位机与所述第一对等网络总线连接。

2.根据权利要求1所述的空调空调系统，其特征在于，所述每个控制子系统还包括：网络控制器；所述每个控制子系统中的网络控制器与各自控制子系统中的第一对等网络总线连接。

3.根据权利要求2所述的空调控制系统，其特征在于，所述空调控制系统包括至少两个控制子系统时，所述空调控制系统中的网络控制器之间采用第二对等网络总线连接。

4.根据权利要求3所述的空调控制系统，其特征在于，所述空调控制系统还包括：远程上位机；所述远程上位机与所述第二对等网络总线连接。

5.一种空调控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4中任一项所述的空调控制系统，所述方法包括：

控制子系统中的本地上位机通过第一对等网络总线将第一控制命令发送给所述控制子系统中的主控制器；

所述控制子系统中的主控制器解封装接收到的所述第一控制命令；判断所述第一控制命令中是否包含关于与其连接的终端控制器的命令数据；若包含，主控制器将解封装后的第一控制命令传输至目的终端控制器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述空调控制系统包括远程上位机和网络控制器时，所述方法还包括：

远程上位机通过第二对等网络总线将第二控制命令发送给所述控制子系统中的网络控制器；

所述控制子系统中的网络控制器解封装接收到的所述第二控制命令，得到第三控制命令；通过第一对等网络总线将所述第三控制命令发送至对应的主控制器；

主控制器解封装接收的所述第三控制命令，并判断所述第三控制命令中是否包含关于与其连接的终端控制器的命令数据；若包含，主控制器将解封装后的第三控制命令传输至目的终端控制器。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制子系统中的各主控制器获取与其连接的终端控制器的第一数据；对所述第一数据进行封装，得到第二数据，并通过第一对等网络总线将所述第二数据传送至本地上位机。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空调控制系统包括远程上位机和网络控制器时，所述方法还包括：

所述控制子系统中的各主控制器获取与其连接的终端控制器的第一数据，对所述第一数据进行封装，得到第二数据，并通过第一对等网络总线将所述第二数据传送至对应的网络控制器；

网络控制器对所述第二数据进行封装，将封装后的第二数据通过第二对等网络总线传送至远程上位机。

9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，主控制器与其连接的终端控制器之间采用Modbus协议进行数据通信，主控制器与主控制器之间、主控制器与本地上位机之间、主控制器与网络控制器之间采用控制协议进行数据通信。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，网络控制器与远程上位机之间、网络控制器与网络控制器之间采用网络层协议进行数据通信。