CN106837841B - 一种集成化风阀控制单元及风阀控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成化风阀控制单元及风阀控制系统，包括控制信号输入模块、智能控制器、传控执行模块及反馈模块，控制信号输入模块包括就地控制组件、远程控制组件以及模式转换组件；传控执行模块包括至少两级用于控制智能控制器与风阀驱动电路通断的开关控制级以及接口模块；反馈模块设置于智能控制器与其中一级开关控制级之间；智能控制器与设置于风阀上的风阀位置检测装置信号连接，控制其中一级开关控制级的开断，上述方案减少风阀控制箱的布线繁杂程度，使得后期整个风阀控制系统的接线难度下降、可维护性以及安全性提高；由于采用了集成化的风阀控制单元，使得风阀控制单元的体积减小，占用空间减小。

Description

一种集成化风阀控制单元及风阀控制系统

技术领域

本发明涉及风机控制技术领域，更具体地说，它涉及一种集成化风阀控制单元及风阀控制系统。

背景技术

地铁隧道以及站厅中为了维持空气的流动，保证环境的温湿度，往往在地铁隧道中设置多个轴流风机。轴流风机一般由风阀控制进风量的大小。上述风阀通常设置在环控通风控制柜中。在传统的方案中，1台单相风阀控制单元主要由5个中间继电器、3个转换开关、3个信号灯以及32个接插件组成，要占用1个200mm高的抽屉回路，每个回路要引出近30根线分别到风阀、联动风机、I/O、PLC、控制面板。经常出现脱线、接触不良的情况，在查线时也给操作人员造成诸多不便，这就需要一种集成化程度高的控制单元。

发明内容

针对实际运用中风阀控制单元结构过于繁琐这一问题，本发明目的一在于提出一种集成化风阀控制单元，目的二在于提供一种风阀控制系统，具体方案如下：

一种集成化风阀控制单元，包括控制信号输入模块、智能控制器、传控执行模块以及反馈模块，所述控制信号输入模块包括用于现场输入风阀控制信号的就地控制组件、用于远程输入风阀控制信号的远程控制组件，以及用于切换控制模式的模式转换组件，所述就地控制组件以及远程控制组件分别与所述智能控制器的控制信号输入端电连接；所述传控执行模块包括至少两级用于控制智能控制器与风阀驱动电路相通断的开关控制级，以及用于与智能控制器外接放大电路或驱动电路连接的接口模块；所述反馈模块设置于所述智能控制器与其中一级所述开关控制级之间；所述智能控制器与设置于风阀上的风阀位置检测装置信号连接，控制其中一级所述开关控制级的开断。

通过上述技术方案，多级设置的开关控制级可以很好的保护智能控制器不会收到被控制端的干扰，而就地与远程控制两种模式也能够方便操作员远程操作。上述方案将控制信号输入模块、智能控制器以及传控执行模块整合到一起，能够减少模块之间的布线，将元件与元件之间的软连接改为硬连接，集成度高，安装维护都十分方便。

进一步的，所述就地控制组件包括安装在风机控制阀箱上的调节电位器以及与之连接的调节阀信号处理单元，所述调节电位器采用控制电流调节电位器，所述调节阀信号处理单元的信号输入端上设置有VR1、VR2、VR3三个接线端头，其中VR1和VR3接入所述调节电位器两个固定端，VR2接入所述调节电位器可动端。

进一步的，所述调节阀信号处理单元包括模数转换器以及采样滤波模块，所述模数转换器的信号输入端与所述调节电位器可动端信号连接，所述模数转换器的信号输出端与所述采样滤波模块信号连接，所述采样滤波模块与所述智能控制器的信号输入管脚耦接。

通过上述技术方案，可以根据调节电位器的电阻值，经过相应的数模转换之后控制风阀的转向角度，从而控制风阀的开闭。

进一步的，所述远程控制组件的控制方式采用硬线接点控制，包括一与所述智能控制器外围的BAS现场控制端的I/O模块箱相连接的信号转换器，所述信号转换器与所述智能控制器信号连接。

通过上述技术方案，可以实现风阀的远程控制。

进一步的，所述模式转换组件包括设置在风阀控制箱上的旋转开关，所述旋转开关与所述智能控制器电连接且所述旋转开关上设置有就地控制以及远程控制两档档位，用于选通所述智能控制器与所述就地控制组件或所述远程控制组件。

通过上述技术方案，旋转开关选通其中一档档位，每一档位与智能控制器的信号输入端耦接，控制智能控制器选通其中一种控制方式。

进一步的，所述开关控制级包括串接于所述智能控制器信号输出端与风阀驱动回路之间的继电器组件。

进一步的，所述继电器组件包括：

与所述智能控制器控制连接的关阀控制输出继电器，以及串设于所述关阀控制输出继电器与风阀驱动电路之间的关阀继电器；以及

与所述智能控制器控制连接的开阀控制输出继电器，以及串设于所述开阀控制输出继电器与风阀驱动电路之间的开阀继电器；以及

与所述智能控制器控制连接的设定位继电器；

所述智能控制器根据反馈单元的反馈信号控制所述关阀控制输出继电器、开阀控制输出继电器的开闭，根据反馈单元的反馈信号闭环控制设定位继电器以此控制风阀设定位的角度。

通过上述技术方案，在智能控制器与风阀驱动电路之间设置两级控制继电器，既可以控制继电器控制回路的开断，又可以单独控制风阀的启闭，保护智能继电器的同时实现对风阀的有效控制，安全可靠性高，使得各个控制元件整合到一起后不易受被控制端的影响发生损毁。

进一步的，所述反馈模块包括接口电路以及设置于各个风阀上的风阀位置检测模块，所述风阀位置检测模块与所述智能控制器电连接并检测风阀的转动角度并输出检测值至所述智能控制器。

通过上述技术方案，将原来地铁控制风阀的配电柜抽屉改造成了一个地铁风阀控制系统的专用模块，实现原有功能，并且此控制模块能运营在各种场所，简单方便。

一种风阀控制系统，包括风阀、风阀驱动组件、风阀控制箱以及BAS现场控制端，所述风阀控制箱内部设置有如前所述的集成化风阀控制单元，所述旋转开关设置在所述风阀控制箱的壳体上，所述风阀控制箱的箱体上设置有状态指示灯，所述状态指示灯与所述智能控制器控制连接；所述风阀驱动组件包括与风阀传动连接的电机以及风阀驱动电路，所述风阀驱动电路与如前所述的集成化风阀控制单元中所含的智能控制器信号连接。

进一步的，所述智能控制器内设置有容错预警单元，所述容错预警单元包括与所述智能控制器信号连接的计时器以及报警装置，所述计时器响应于所述智能控制器输出的控制信号开始计时，预设时间内若所述智能控制器未收到风阀位置检测模块输出的反馈信号，则所述智能控制器控制所述报警装置输出声光报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

在整体方案上可以减少风阀控制箱的布线繁杂程度，使得后期整个风阀控制系统的接线难度下降、可维护性以及安全性都有所上升；由于采用了集成化的风阀控制单元，使得风阀控制单元的体积减小，占用空间减小，并且也在一定程度上降低了元件之间排线布线的制造成本。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的结构框架示意图；

图3为本发明主体及外围控制组件框架示意图。

附图标志：1、控制信号输入模块；2、智能控制器；3、传控执行模块；4、反馈模块；5、就地控制组件；6、远程控制组件；7、模式转换组件；8、开关控制级；9、接口模块；10、调节电位器；11、调节阀信号处理单元；12、模数转换器；13、采样滤波模块；14、I/O模块箱；15、信号转换器；16、关阀控制输出继电器；17、关阀继电器；18、开阀控制输出继电器；19、开阀继电器；20、设定位继电器；21、报警装置。

具体实施方式

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1和图2所示，一种集成化风阀控制单元，主要包括控制信号输入模块1、智能控制器2、传控执行模块3以及反馈模块4。控制信号输入模块1主要通过现场或远程的方式将控制信号输入到智能控制器2中。其中，上述智能控制器2采用单片机或者FPGA。上述智能控制器2接收到控制信号后将控制信号经过传控执行模块3传输到风阀驱动电路。在传统的风阀控制单元中，上述传控执行模块3通常采用插线连接，各个元件之间的距离较远同时布线较为繁杂。控制信号经过传控执行模块3传输到风阀驱动电路后，风阀驱动电路根据控制信号控制风阀的转动角度，从而实现风阀的流量的大小控制。为了保证上述风阀能够稳定准确地转动到预设位置，在风阀与智能控制器2之间还设置有反馈模块4，主要用于检测风阀是否转动到预设位置并作出相应的动作。

在本实施例中，控制信号输入模块1包括用于现场输入风阀控制信号的就地控制组件5、用于远程输入风阀控制信号的远程控制组件6，以及用于切换控制模式的模式转换组件7，就地控制组件5以及远程控制组件6分别与智能控制器2的控制信号输入端电连接。

对于本发明中的风阀，共有三个状态，分别包括开到位（90°）、设定位（中间位任意设定）、关到位（0°），上述三个状态可在就地或远控两种控制权限下控制。

就地控制组件5包括安装在风机控制阀箱上的调节电位器10以及与之连接的调节阀信号处理单元11，调节电位器10采用控制电流调节电位器10，调节阀信号处理单元11的信号输入端上设置有VR1、VR2、VR3三个接线端头，其中VR1和VR3接入调节电位器10两个固定端，VR2接入调节电位器10可动端。上述调节阀信号处理单元11包括模数转换器12以及采样滤波模块13，模数转换器12的信号输入端与调节电位器10可动端信号连接，模数转换器12的信号输出端与采样滤波模块13信号连接，采样滤波模块13与智能控制器2的信号输入管脚耦接。经过模数转换后的信号再经采样滤波后传输至智能控制器2，由于信号经过模数转换后再进入到智能控制器2，因此，上述滤波过程可以由智能控制器2内置的滤波程序实现。上述技术方案，可以根据调节电位器10的电阻值，经过相应的数模转换之后控制风阀的转向角度，从而控制风阀的开闭。

对上述模式转换组件7，包括设置在风阀控制箱上的旋转开关，旋转开关与智能控制器2电连接且旋转开关上设置有就地控制以及远程控制两档档位，用于选通智能控制器2与就地控制组件5或远程控制组件6。上述技术方案，旋转开关选通其中一档档位，每一档位与智能控制器2的信号输入端耦接，控制智能控制器2选通其中一种控制方式。

远程控制组件6的控制方式采用硬线接点控制，包括一与智能控制器2外围的BAS现场控制端的I/O模块箱14相连接的信号转换器15，信号转换器15与智能控制器2信号连接，以此实现风阀的远程控制。

对反馈模块4，本实施例中，上述反馈模块4包括接口电路以及设置于各个风阀上的风阀位置检测模块。风阀位置检测模块与智能控制器2电连接并检测风阀的转动角度并输出检测值至智能控制器2。上述风阀位置检测模块具体采用以旋转电位器或者接近开关或者光电传感器等检测器为核心的模块实现。

反馈模块4设置于智能控制器2与其中一级开关控制级8之间；智能控制器2与设置于风阀上的风阀位置检测装置信号连接，控制其中一级开关控制级8的开断。

为了保证被控制端，例如风阀驱动电路对智能控制器2产生影响，在传控执行模块3包括至少两级用于控制智能控制器2与风阀驱动电路相通断的开关控制级8，以及用于与智能控制器2外接放大电路或驱动电路连接的接口模块9。上述接口模块9采用常用的接口插线排和/或RS485接口电路模块。

对于开关控制级8，主要包括串接于智能控制器2信号输出端与风阀驱动回路之间的继电器组件。进一步详述的，继电器组件包括：与智能控制器2控制连接的关阀控制输出继电器16，以及串设于关阀控制输出继电器16与风阀驱动电路之间的关阀继电器17；以及与智能控制器2控制连接的开阀控制输出继电器18，以及串设于开阀控制输出继电器18与风阀驱动电路之间的开阀继电器19；以及与智能控制器2控制连接的设定位继电器20。

上述关阀控制输出继电器16、开阀控制输出继电器18主要用于受控隔离智能控制器2与风阀控制回路，当反馈模块4反馈的信号显示风阀已经运转到预设位置，则智能控制器2根据设定将上述关阀控制输出继电器16或开阀控制输出继电器18关断，由此避免被控制端对智能控制器2造成影响。对于设定位继电器20而言，由于关到位与开到位只需要风阀运动到相应位置即可，在开到位与关到位之间通常风阀只需要运动90°即可，而设定位则是为了精确地控制风阀的转动角度而控制经过风阀的气流流量大小，在设定位的过程中，上述设定位采用闭环控制的原理。就闭环控制的具体过程如下：智能控制器2经传控执行模块3输出控制信号至风阀驱动电路，风阀开始转动，反馈模块4中的风阀位置检测模块将实时检测到的位置信号反馈给到智能控制器2，待运动到预定位置后，智能控制器2控制风阀驱动回路停止驱动风阀，风阀停止运动，此时由于控制回路的时延作用，风阀的位置已经偏离预定位置，此时智能控制器2则再次输出相应控制信号控制风阀运动，如此往复实现风阀的动态稳定。在实际运用中，当风阀的位置偏离预定位置的值小于一定范围后，则可停止上述动态稳定的过程，让风阀处于稳定状态。

上述过程中，智能控制器2根据反馈单元的反馈信号控制关阀控制输出继电器16、开阀控制输出继电器18的开闭，根据反馈单元的反馈信号闭环控制设定位继电器20以此控制风阀设定位的角度。在智能控制器2与风阀驱动电路之间设置两级控制继电器，既可以控制继电器控制回路的开断，又可以单独控制风阀的启闭，保护智能继电器的同时实现对风阀的有效控制，安全可靠性高，使得各个控制元件整合到一起后不易受被控制端的影响发生损毁。

上述技术方案，将原来地铁控制风阀的配电柜抽屉改造成了一个地铁风阀控制系统的专用模块，实现原有功能，并且此控制模块能运营在各种场所，简单方便。多级设置的开关控制级8可以很好的保护智能控制器2不会收到被控制端的干扰，而就地与远程控制两种模式也能够方便操作员远程操作。上述方案将控制信号输入模块1、智能控制器2以及传控执行模块3整合到一起，能够减少模块之间的布线，将元件与元件之间的软连接改为硬连接，集成度高，安装维护都十分方便。

一种风阀控制系统，如图3所示，包括风阀、风阀驱动组件、风阀控制箱以及BAS现场控制端，风阀控制箱内部设置有如前的集成化风阀控制单元，旋转开关设置在风阀控制箱的壳体上，风阀控制箱的箱体上设置有状态指示灯，状态指示灯与智能控制器2控制连接；风阀驱动组件包括与风阀传动连接的电机以及风阀驱动电路，风阀驱动电路与如前的集成化风阀控制单元中所含的智能控制器2信号连接。

智能控制器2内设置有容错预警单元，容错预警单元包括与智能控制器2信号连接的计时器以及报警装置21，计时器响应于智能控制器2输出的控制信号开始计时，预设时间内若智能控制器2未收到风阀位置检测模块输出的反馈信号，则智能控制器2控制报警装置21输出声光报警，相对应的，上述报警装置21包括设置在风阀控制箱上的指示灯或蜂鸣器。上述技术方案，可以减少风阀控制箱的布线繁杂程度，使得后期整个风阀控制系统的接线难度下降、可维护性以及安全性都有所上升；由于采用了集成化的风阀控制单元，使得风阀控制单元的体积减小，占用空间减小，并且也在一定程度上降低了元件之间排线布线的制造成本。

对于本发明，其工作过程可以概括为如下步骤：

对于关到位操作过程，当旋转开关旋转到就地控制档位时：

风阀无论在开到位或设定位状态，此时调节电位器10打在刻度盘0度位置时，风阀控制单元通过模拟量采集信号检测到相应的电阻信号，输出关阀控制信号，此时风阀执行器，即风阀驱动组件会执行关阀控制，驱动关阀继电器17。当反馈模块4在关阀的过程中检测到从风阀执行器上反馈的关到位信号，此时通过内部智能控制器2中的程序切断关阀控制输出继电器16。

当旋转开关打到远控控制时：

风阀无论在开到位或设定位状态，此时若智能控制器2检测到BAS现场I/O模块箱14发出关阀控制信号时，风阀控制单元输出一个关阀控制信号，此时风阀执行器，即风阀驱动组件会执行关阀控制，驱动关阀继电器17。当反馈模块4在关阀的过程中检测到从风阀执行器上反馈的关到位信号，此时通过内部智能控制器2程序切断关阀控制输出继电器16。

对设定到位操作过程，当旋转开关转到就地控制时：

风阀无论在开到位或关到位状态时，此时调节电位器10打到设定角度（具体设定角度根据现场调试确定），风阀控制单元（通过模拟量采集模块采集信号）执行开阀或关阀控制，在开阀或关阀的过程中，风阀控制单元须把从执行器上反馈回来的电阻信号与风阀控制箱面板上的电位器设定信号做闭环控制，当风阀执行器上反馈回来的电阻信号与调节电位器10设定的电阻信号一致时，切断开阀或关阀控制继电器,同时输出设定位继电器20，点亮阀箱面板上的设定位指示灯。当旋转开关转到远程控制档位时：风阀无论在开到位或关到位状态时，此时调节电位器10打到设定角度（具体设定角度根据现场调试确定），风阀控制单元（通过模拟量采集模块采集信号）采集到此设定信号并保持在一个寄存器地址。此时若风阀控制单元检测到BAS现场I/O模块箱14发出设定位控制信号时，风阀根据风阀当下的实际状态执行开阀或关阀的控制命令（1.当执行器处于开到位状态，执行关阀控制命令；2.当执行器处于关到位状态，执行开阀控制命令），此时风阀驱动组件会执行设定位的控制命令。同时风阀控制单元须把从反馈模块4上反馈回来的电阻信号（0-10K欧姆）与风阀控制箱面板上的调节电位器10设定信号做闭环控制，当风阀执行器上反馈回来的电阻信号与调节电位器10设定的电阻信号一致时，切断开阀或关阀控制继电器。

对开到位操作过程，当旋转开关转到就地控制档位时：

风阀无论在关到位或设定位状态，此时调节电位器10打在刻度盘90度位置时，风阀控制单元输出开阀控制信号，此时风阀驱动组件会执行开阀控制，驱动开阀继电器19。当风阀控制单元在开阀的过程中检测到从反馈模块4上反馈的开到位信号，此时通过内部智能控制器2程序切断开阀控制输出继电器18。当权限转换开关打到远控控制时：风阀无论在关到位或设定位状态，此时若风阀控制单元检测到BAS现场I/O模块箱14发出开阀控制信号时，风阀控制单元输出一个开阀控制信号，此时风阀驱动组件会执行开阀控制，驱动开阀继电器19。当风阀控制单元在开阀的过程中检测到从反馈模块4上反馈的开到位信号，此时通过内部智能控制器2程序切断开阀控制输出继电器18。

对于上述三种状态下的控制方式，当风阀控制单元发出控制信号预定时间后，若反馈模块4没有检测到风阀运动到相应的位置，则智能控制器2控制报警装置21发出声光报警。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种集成化风阀控制单元，包括控制信号输入模块(1)、智能控制器(2)、传控执行模块(3)以及反馈模块(4)，其特征在于，

所述控制信号输入模块(1)包括用于现场输入风阀控制信号的就地控制组件(5)、用于远程输入风阀控制信号的远程控制组件(6)，以及用于切换控制模式的模式转换组件(7)，所述就地控制组件(5)以及远程控制组件(6)分别与所述智能控制器(2)的控制信号输入端电连接；

所述传控执行模块(3)包括至少两级用于控制智能控制器(2)与风阀驱动电路相通断的开关控制级(8)，以及用于与智能控制器(2)外接放大电路或驱动电路连接的接口模块(9)；

所述反馈模块(4)设置于所述智能控制器(2)与其中一级所述开关控制级(8)之间；

所述智能控制器(2)与设置于风阀上的风阀位置检测装置信号连接，控制其中一级所述开关控制级(8)的开断；

所述模式转换组件(7)包括设置在风阀控制箱上的旋转开关，所述旋转开关与所述智能控制器(2)电连接且所述旋转开关上设置有就地控制以及远程控制两档档位，用于选通所述智能控制器(2)与所述就地控制组件(5)或所述远程控制组件(6)；

所述开关控制级(8)包括串接于所述智能控制器(2)信号输出端与风阀驱动回路之间的继电器组件；

所述继电器组件包括：

与所述智能控制器(2)控制连接的关阀控制输出继电器(16)，以及串设于所述关阀控制输出继电器(16)与风阀驱动电路之间的关阀继电器(17)；以及

与所述智能控制器(2)控制连接的开阀控制输出继电器(18)，以及串设于所述开阀控制输出继电器(18)与风阀驱动电路之间的开阀继电器(19)；以及

与所述智能控制器(2)控制连接的设定位继电器(20)；

所述智能控制器(2)根据反馈单元的反馈信号控制所述关阀控制输出继电器(16)、开阀控制输出继电器(18)的开闭，根据反馈单元的反馈信号闭环控制设定位继电器(20)以此控制风阀设定位的角度。

2.根据权利要求1所述的集成化风阀控制单元，其特征在于，所述就地控制组件(5)包括安装在风机控制阀箱上的调节电位器(10)以及与之连接的调节阀信号处理单元(11)，所述调节电位器(10)采用控制电流调节电位器(10)，所述调节阀信号处理单元(11)的信号输入端上设置有VR1、VR2、VR3三个接线端头，其中VR1和VR3接入所述调节电位器(10)两个固定端，VR2接入所述调节电位器(10)可动端。

3.根据权利要求2所述的集成化风阀控制单元，其特征在于，所述调节阀信号处理单元(11)包括模数转换器(12)以及采样滤波模块(13)，所述模数转换器(12)的信号输入端与所述调节电位器(10)可动端信号连接，所述模数转换器(12)的信号输出端与所述采样滤波模块(13)信号连接，所述采样滤波模块(13)与所述智能控制器(2)的信号输入管脚耦接。

4.根据权利要求1所述的集成化风阀控制单元，其特征在于，所述远程控制组件(6)的控制方式采用硬线接点控制，包括一与所述智能控制器(2)外围的BAS现场控制端的I/O模块箱(14)相连接的信号转换器(15)，所述信号转换器(15)与所述智能控制器(2)信号连接。

5.根据权利要求1所述的集成化风阀控制单元，其特征在于，所述反馈模块(4)包括接口电路以及设置于各个风阀上的风阀位置检测模块，所述风阀位置检测模块与所述智能控制器(2)电连接并检测风阀的转动角度并输出检测值至所述智能控制器(2)。

6.一种风阀控制系统，其特征在于，包括风阀、风阀驱动组件、风阀控制箱以及BAS现场控制端，所述风阀控制箱内部设置有如权利要求5所述的集成化风阀控制单元，所述旋转开关设置在所述风阀控制箱的壳体上，所述风阀控制箱的箱体上设置有状态指示灯，所述状态指示灯与所述智能控制器(2)控制连接；所述风阀驱动组件包括与风阀传动连接的电机以及风阀驱动电路，所述风阀驱动电路与权利要求5所述的集成化风阀控制单元中所含的智能控制器(2)信号连接。

7.根据权利要求6所述的风阀控制系统，其特征在于，所述智能控制器(2)内设置有容错预警单元，所述容错预警单元包括与所述智能控制器(2)信号连接的计时器以及报警装置(21)，所述计时器响应于所述智能控制器(2)输出的控制信号开始计时，预设时间内若所述智能控制器(2)未收到风阀位置检测模块输出的反馈信号，则所述智能控制器(2)控制所述报警装置(21)输出声光报警。