CN106594998A - 一种全自动空调机组管控系统 - Google Patents

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卢立红
解光传
卢洋洋
陈洪武
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Tianjin Chuang Hui Jin Control Technology Development Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种全自动空调机组管控系统，包括箱体及其内部安装的变频器、供电装置、通讯模块、数字量模块、模拟量模块、接触器、热继电器和中间继电器，所述数字量模块电连接至所述供电装置、所述接触器、所述热继电器、选择开关、所述中间继电器和防火阀，所述模拟量模块电连接至所述变频器、所述供电装置、温湿度变送器、压差变送器、新风阀执行器和冷/热水阀执行器。本发明所述的全自动空调机组管控系统，采用强弱电一体化的设计，实现了空调机组的简单、节能、高效运行；只需要接入三相电源和电机接线即可，内置的变频器具有自动相序调整、电机参数识别的功能。

Description

一种全自动空调机组管控系统
技术领域
本发明属于先进制造与自动化技术领域，尤其是涉及一种全自动空调机组管控系统。
背景技术
由于生物、医药、微电子等行业生产的特征，其生产的主要核心环节均需要在恒温恒湿的环境下完成，为达到环境需求，不得不采用较大的换气次数，这使空调机组成为工业企业的耗能大户，高昂的运行费用不仅增加了后勤管理人员的工作难度，也给企业造成了成本的提高，同时给国家造成了能源的浪费。全自动空调机组管控系统将“管”与“控”完美地集合，创新性的把自动化控制技术、暖通空调技术、变频与节能技术综合应用于空调机组的自动化控制中，实现了根据空调机组温湿度变送器实测值来合理调节冷/热水阀执行器的开度，根据不同的季节工况，合理调节新风阀执行器的开度，以及故障报警点的显示，避免了人工巡查，排除故障点的繁琐流程。系统不仅可以将现场温湿度变送器、压差变送器采集的信号，传输到人机界面进行显示和存储，还可以根据控制程序进行自动化控制，从而驱动控制装置，自动启停空调机组风机和风阀，同时应用变频器调节，实现空调机组的低能耗运行。
在传统的空调机组控制中，大多数也是对温湿度等参数进行监测，然后人工手动调节冷/热水阀执行器、变频器、新风阀开度，同时缺少故障报警，整个系统的全自动运行是少之甚少的。同时，大多数空调机组的强电和弱电控制都是分离的设计，要想实现空调机组风机运行状态的监控、变频器的调节是需要大量的控制线缆将强弱电之间进行信号连接，且存在强电串联到弱电箱，烧毁模块的现象，调试起来复杂程度高等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种全自动空调机组管控系统，以提供一种对设备按功能需求进行采集和控制，使故障引发的链式反应降低，能够实现“无人管理”的全自动运行模式的全自动空调机组管控系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种全自动空调机组管控系统,包括箱体及其内部安装的变频器、供电装置、通讯模块、数字量模块、模拟量模块、断路器组、接触器、熔断器组、热继电器和中间继电器，所述箱体外壳安装人机界面、若干指示灯、若干按钮和选择开关，所述数字量模块电连接至所述供电装置、所述接触器、所述热继电器、所述选择开关、所述中间继电器和防火阀，所述热继电器连接至散热风扇，所述模拟量模块电连接至所述变频器、所述供电装置、温湿度变送器、压差变送器、新风阀执行器和冷/热水阀执行器，所述变频器连接至送风机，所述断路器组和所述熔断器组用于电路保护，所述数字量模块和所述模拟量模块均经过所述通讯模块连接至所述人机界面。
进一步的，所述供电装置包括24VDC供电装置和24VAC供电装置，所述断路器组包括若干独立安装的断路器，所述熔断器组包括若干独立安装的熔断器。
进一步的，所述箱体内包括用于电路连接的信号转接排和端子排，所述端子排包括N排和PE排。
进一步的，所述选择开关为手动/自动选择开关，所述指示灯包括电源指示灯和运行指示灯，所述按钮包括启动按钮和停止按钮。
进一步的，所述数字量模块的输入端子分别信号连接至所述接触器、所述热继电器、所述选择开关、所述防火阀、所述供电装置，所述数字量模块的输出端子经所述中间继电器的线圈连接至所述24VDC供电装置；所述模拟量模块的输出端子分别信号连接至所述变频器、所述冷/热水阀执行器和所述新风阀执行器，所述模拟量模块的输入端子分别采集所述温湿度变送器、所述压差变送器的信号，并接收所述冷/热水阀执行器和所述变频器的反馈信号，所述温湿度变送器、所述压差变送器和所述冷热水阀执行器均由所述24VAC供电装置供电。
进一步的，所述数字量模块的输入端子、所述数字量模块的输出端子、所述模拟量模块的输入端子和所述模拟量模块的输出端子均通过插针方式与外部连接。
进一步的，三相四线电源经三号断路器和二号熔断器后连接至所述24VDC供电装置，所述24VDC供电装置为所述数字量模块和所述模拟量模块供电；三相四线电源经四号断路器和三号熔断器后连接至所述24VAC供电装置，所述24VAC供电装置为所述压差变送器和所述阀门执行器供电。
进一步的，三相四线电源经一号断路器分别电连接至所述变频器和二号断路器，所述二号断路器依次经过所述接触器和所述热继电器电连接至所述散热风扇，三相四线电源的任一相电经一号熔断器和所述防火阀后，分别连接至所述电源指示灯、所述中间继电器的常开触点和所述选择开关，所述选择开关的24号按钮经所述热继电器、所述停止按钮、所述中间继电器的常开触点和所述运行指示灯连接至所述N排所述中间继电器的常开触点与所述启动按钮并联，所述选择开关的14号按钮经所述送风机和所述中间继电器的线圈连接至所述N排，所述电源指示灯连接至所述N排，所述中间继电器的常开触点经所述接触器的线圈连接至所述N排。
进一步的，所述通讯模块与所述人机界面的连接方式为RS485或以太网通讯协议。
相对于现有技术，本发明所述的全自动空调机组管控系统具有以下优势：
(1)本发明所述的全自动空调机组管控系统，采用强弱电一体化的设计，内置经过优化的自动控制逻辑，自带断路器和变频器，配合暖通用的温湿度变送器、压差变送器和冷/热水阀门执行器，实现了空调机组的简单、节能、高效运行；通过采用强弱电一体化的设计，只需要接入三相电源和电机接线即可，内置的变频器具有自动相序调整、电机参数识别的功能。
(2)本发明所述的全自动空调机组管控系统，控制柜为一体化，I/O点数分配合理，区分明显，现场接线简单方便，所有的外接设备均通过端子点对点相连，而不需要现场定义，避免了接线错位、混乱等现象，降低了对工程人员的专业要求。
(3)本发明所述的全自动空调机组管控系统，能够兼容RS485、以太网等通讯协议，兼容各主流品牌的空调机组暖通末端产品，可以和上位机软件组成一个完整的远程管控系统，具有较高的性价比。
(4)本发明所述的全自动空调机组管控系统，具有灵活性，选用系统全自动运行时，可实现无人值守的自动调节温度、湿度，管理使用灵活方便，全面实现了“一键操作，一键控制”。
(5)本发明所述的全自动空调机组管控系统，通过采集实测的参数控制冷/热水阀执行器的开度，所有的控制策略都在控制柜内实现，系统不依赖上位监控软件，可自动实现空调机组的全自动运行。
(6)本发明所述的全自动空调机组管控系统，具有安全性，控制柜的人机界面不仅设置多级操作权限管理功能，防止非授权人员的无意或蓄意操作，同时各个设备的逻辑、关联保护功能在控制柜上实现，控制柜内部设置电流过大自我保护，强电信号与弱电信号之间隔离避免强电信号击穿模块。
(7)本发明所述的全自动空调机组管控系统，数字量模块和模拟量模块独立安装，可以避免多个逻辑运行在同一个控制器中造成的逻辑混乱，可以实现控制对象的独立编程。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的箱体结构示意图；
图2为本发明实施例所述的箱体布局示意图；
图3为本发明实施例所述的空调机组全自动运行动力启停原理图；
图4为本发明实施例所述的空调机组全自动运行供电原理图；
图5为本发明实施例所述的空调机组全自动运行控制原理图。
附图说明：
1-箱体；2-变频器；3-供电装置；31-24VDC供电装置；32-24VAC供电装置；4-通讯模块；5-数字量模块；6-模拟量模块；7-断路器组；71-一号断路器；72-二号断路器；73-三号断路器；74-四号断路器；8-接触器；9-熔断器组；91-一号熔断器；92-二号熔断器；93-三号熔断器；10-热继电器；11-中间继电器；12-号转接排；13-端子排；14-人机界面；15-指示灯；151-风机电源指示灯；152-运行指示灯；16-按钮；161-启动按钮；162-停止按钮；17-选择开关。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种全自动空调机组管控系统，如图1至5所示，包括箱体1及其内部安装的变频器2、供电装置3、通讯模块4、数字量模块5、模拟量模块6、断路器组7、接触器8、熔断器组9、热继电器10和中间继电器11，所述箱体1外壳安装人机界面14、若干指示灯15、若干按钮16和选择开关17，所述数字量模块5电连接至所述供电装置3、所述接触器8、所述热继电器10、所述选择开关17、所述中间继电器11和防火阀，所述热继电器10连接至散热风扇，所述模拟量模块6电连接至所述变频器2、所述供电装置3、温湿度变送器、压差变送器、新风阀执行器和冷/热水阀执行器，所述变频器2连接至送风机，所述断路器组7和所述熔断器组9用于电路保护，所述数字量模块5和所述模拟量模块6均经过所述通讯模块4连接至所述人机界面14。
所述供电装置3包括24VDC供电装置31和24VAC供电装置32，所述断路器组7包括若干独立安装的断路器，所述熔断器组9包括若干独立安装的熔断器。
所述箱体1内包括用于电路连接的信号转接排12和端子排13，所述端子排包括N排和PE排，用于信号线和电线的转接，有效解决箱体内因线路过多造成的接线错误和散热不良问题。
所述选择开关17为手动/自动选择开关，所述指示灯15包括电源指示灯151和运行指示灯152，有利于观察送风机的工作状态，所述按钮16包括启动按钮161和停止按钮162。
所述数字量模块5的输入端子分别信号连接至所述接触器8、所述热继电器10、所述选择开关17、所述防火阀、所述供电装置3，所述数字量模块5的输出端子经所述中间继电器11的线圈连接至所述24VDC供电装置31；所述模拟量模块6的输出端子分别信号连接至所述变频器2、所述冷/热水阀执行器和所述新风阀执行器，所述模拟量模块6的输入端子分别采集所述温湿度变送器、所述压差变送器的信号，并接收所述冷/热水阀执行器和所述变频器2的反馈信号，所述温湿度变送器、所述压差变送器和所述冷热水阀执行器均由所述24VAC供电装置32供电，所述模拟量模块的输入端用于监测空调机组风道的温度、湿度、压差，所述模拟量模块的输出端用于控制空调机组冷/热阀门调节；所述数字量模块的输入端用于监测空调机组报警状态、运行状态、季节模式状态，所述数字量模块的输出端用于驱动送风机启停、风阀开启的。
所述数字量模块5的输入端子、所述数字量模块5的输出端子、所述模拟量模块6的输入端子和所述模拟量模块6的输出端子均通过插针方式与外部连接。
三相四线电源经三号断路器73和二号熔断器92后连接至所述24VDC供电装置31，所述24VDC供电装置31为所述数字量模块5和所述模拟量模块6供电；三相四线电源经四号断路器74和三号熔断器93后连接至所述24VAC供电装置32，所述24VAC供电装置32为所述压差变送器和所述阀门执行器供电。
三相四线电源经一号断路器71分别电连接至所述变频器2和二号断路器72，所述二号断路器72依次经过所述接触器8和所述热继电器10电连接至所述散热风扇，三相四线电源的任一相电经一号熔断器91和所述防火阀后，分别连接至所述电源指示灯151、所述中间继电器11的常开触点和所述选择开关17，所述选择开关17的24号按钮经所述热继电器10、所述停止按钮162、所述中间继电器11的常开触点和所述运行指示灯连接至所述N排所述中间继电器11的常开触点与所述启动按钮161并联，所述选择开关17的14号按钮经所述送风机和所述中间继电器11的线圈连接至所述N排，所述电源指示灯151连接至所述N排，所述中间继电器11的常开触点经所述接触器8的线圈连接至所述N排。
所述通讯模块4与所述人机界面14的连接方式为RS485或以太网通讯协议。
一种全自动空调机组管控系统的工作原理为：
如图3所示，选择开关17打到手动状态，按下启动按钮161中间继电器11线圈得电动作，并通过常开点自锁，变频器2接收到中间继电器11常开点闭合信号，送风机电机马达启动，同时接触器8线圈得电，散热风扇马达启动，可通过人机界面14的变频操作面板控制转速，按下停止按钮162送风机和散热风扇停止转动。选择开关17打到自动状态，数字量模块5发出启动信号中间继电器11线圈得电动作，并通过常开点自锁，变频器2接收到中间继电器11常开点闭合信号，送风机电机马达启动，同时接触器8线圈得电，散热风扇马达启动，模拟量模块6通过变频器2接收的信号自动控制送风机的转速，数字量模块5发出停止信号，送风机和散热风扇停止转动。选择开关17打到停止状态，手动和自动都不能控制，方便检修。
如图4所示，因为数字量模块5和模拟量模块6需要24VDC供电电源，故本系统设置一台24VDC供电装置31，该供电装置可将输入的220VAC信号转为24VDC信号，用于数字量模块5和模拟量模块6的供电电源；因为温湿度变送器、压差变送器、冷/热水阀执行器等外部装置需要24VAC供电电源，故本系统设置一台24VAC供电装置32，该供电装置可将输入的220VAC信号转为24VAC信号,用于温湿度变送器、压差变送器、冷/热水阀执行器等外部装置的供电电源。
如图5所示，数字量模块5的输入端子连接常开/常闭无源干接点信号，当输入端带电吸合或断开时，数字量模块5采集信号，经过数字量模块5内部转换通过通讯模块4以及RS485或以太网通讯协议将数据传输给人机界面14，人机界面14根据信号状态做出正确的显示；数字量输出端子根据数字量输入信号的状态对空调机组风机和风阀进行启停控制，为了确保系统运行安全，避免风机220VAC的串电信号击穿24VDC供电的数字量模块5，通过中间继电器11进行信号隔离驱动风机和风阀的启停；同时当控制系统自控运行需要人工手动干预时，可通过人机界面14单独对风机进行启停，对风阀进行手动开启。
模拟量模块6的输入端子连接温湿度变送器、压差变送器、冷/热水阀执行器、变频器2，模拟量模块6对温湿度变送器、压差变送器的实际检测到的温度、湿度、压差进行信号采集，对冷/热水阀执行器的开度值、变频器2运行频率值进行信号采集，经过模拟量模块6内部转换通过通讯模块4以及RS485或以太网通讯协议将数据传输给人机界面14，人机界面14根据检测值做出正确的显示；模拟量输出端子根据数字量输入端检测的季节模式信号，模拟量输入端检测的温度、湿度信号进行控制判断，当冬季模式，温度低于设定值时，开大热水阀门执行器的开度，温度高于设定值时，关闭热水阀门执行器；当夏季模式，温度高于设定值时，开大冷水阀门执行器的开度，温度高于设定值时，关闭热水阀门执行器，同时通过内部程序设置，在确保温度达到控制要求的情况下，对湿度进行合理调整。同时当控制系统自控运行需要人工手动干预时，可通过人机界面14单独对变频器2运行频率值进行调节；模拟量输出端子根据模拟量输入端检测的压差信号进行控制判断，当压差低于设定值时，加大变频器2频率值；当压差低于设定值时，减小变频器2频率值。同时当控制系统自控运行需要人工手动干预时，可通过人机界面14单独对变频器2运行频率值进行调节。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：包括箱体(1)及其内部安装的变频器(2)、供电装置(3)、通讯模块(4)、数字量模块(5)、模拟量模块(6)、断路器组(7)、接触器(8)、熔断器组(9)、热继电器(10)和中间继电器(11)，所述箱体(1)外壳安装人机界面(14)、若干指示灯(15)、若干按钮(16)和选择开关(17)，
所述数字量模块(5)电连接至所述供电装置(3)、所述接触器(8)、所述热继电器(10)、所述选择开关(17)、所述中间继电器(11)和防火阀，所述热继电器(10)连接至散热风扇，所述模拟量模块(6)电连接至所述变频器(2)、所述供电装置(3)、温湿度变送器、压差变送器、新风阀执行器和冷/热水阀执行器，所述变频器(2)连接至送风机，所述断路器组(7)和所述熔断器组(9)用于电路保护，所述数字量模块(5)和所述模拟量模块(6)均经过所述通讯模块(4)连接至所述人机界面(14)。
2.根据权利要求1所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：所述供电装置(3)包括24VDC供电装置(31)和24VAC供电装置(32)，所述断路器组(7)包括若干独立安装的断路器，所述熔断器组(9)包括若干独立安装的熔断器。
3.根据权利要求1所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：所述箱体(1)内包括用于电路连接的信号转接排(12)和端子排(13)，所述端子排包括N排和PE排。
4.根据权利要求1所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：所述选择开关(17)为手动/自动选择开关，所述指示灯(15)包括电源指示灯(151)和运行指示灯(152)，所述按钮(16)包括启动按钮(161)和停止按钮(162)。
5.根据权利要求2所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：所述数字量模块(5)的输入端子分别信号连接至所述接触器(8)、所述热继电器(10)、所述选择开关(17)、所述防火阀、所述供电装置(3)，所述数字量模块(5)的输出端子经所述中间继电器(11)的线圈连接至所述24VDC供电装置(31)；所述模拟量模块(6)的输出端子分别信号连接至所述变频器(2)、所述冷/热水阀执行器和所述新风阀执行器，所述模拟量模块(6)的输入端子分别采集所述温湿度变送器、所述压差变送器的信号，并接收所述冷/热水阀执行器和所述变频器(2)的反馈信号，所述温湿度变送器、所述压差变送器和所述冷热水阀执行器均由所述24VAC供电装置(32)供电。
6.根据权利要求5所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：所述数字量模块(5)的输入端子、所述数字量模块(5)的输出端子、所述模拟量模块(6)的输入端子和所述模拟量模块(6)的输出端子均通过插针方式与外部连接。
7.根据权利要求2所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：三相四线电源经三号断路器(73)和二号熔断器(92)后连接至所述24VDC供电装置(31)，所述24VDC供电装置(31)为所述数字量模块(5)和所述模拟量模块(6)供电；三相四线电源经四号断路器(74)和三号熔断器(93)后连接至所述24VAC供电装置(32)，所述24VAC供电装置(32)为所述压差变送器和所述阀门执行器供电。
8.根据权利要求3或4所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：三相四线电源经一号断路器(71)分别电连接至所述变频器(2)和二号断路器(72)，所述二号断路器(72)依次经过所述接触器(8)和所述热继电器(10)电连接至所述散热风扇，三相四线电源的任一相电经一号熔断器(91)和所述防火阀后，分别连接至所述电源指示灯(151)、所述中间继电器(11)的常开触点和所述选择开关(17)，所述选择开关(17)的24号按钮经所述热继电器(10)、所述停止按钮(162)、所述中间继电器(11)的常开触点和所述运行指示灯连接至所述N排所述中间继电器(11)的常开触点与所述启动按钮(161)并联，所述选择开关(17)的14号按钮经所述送风机和所述中间继电器(11)的线圈连接至所述N排，所述电源指示灯(151)连接至所述N排，所述中间继电器(11)的常开触点经所述接触器(8)的线圈连接至所述N排。
9.根据权利要求1所述的一种全自动空调机组管控系统，其特征在于：所述通讯模块(4)与所述人机界面(14)的连接方式为RS485或以太网通讯协议。
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