CN109168144B - 基于plc控制的热泵物联网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于PLC控制的热泵物联网系统，包括处理终端以及多个热泵设备，所述热泵设备包括PLC控制器、温度传感器、功率调节模块以及无线通信模块，所述PLC控制器通过无线通信模块与处理终端通信连接；所述无线通信模块包括MCU芯片、WIFI通信模组以及串口协议转换单元，所述MCU芯片通过串口协议转换单元与PLC控制器通信连接，所述MCU芯片通过WIFI通信模组与处理终端通信连接。本发明通过MCU芯片实现WIFI通信模组与PLC控制器之间的数据格式转换功能，从而实现PLC控制器与WIFI通信模组之间的通信连接功能，最终实现针对PLC控制器控制的热泵设备的物联网组网功能，通信速率快且通信有效范围广。

Description

基于PLC控制的热泵物联网系统
技术领域
本发明涉及热泵系统技术领域，更具体地说涉及热泵物联网通信系统。
背景技术
热泵，是一种充分利用低品位热能的高效节能装置，热泵的应用场所十分广泛，其中将热泵应用到泳池场所，以保证泳池场所处于恒温状态，这是一种较为普遍的应用方案。
现有技术中，热泵设备都是具有一个相对固定的有效范围，即热泵设备只能根据某个范围内的温度数据对该范围内的温度进行控制，因此当需要对大范围的应用场合进行恒温控制时，需要利用多个热泵设备实现温度控制功能。但是现有的热泵设备主要是使用PLC芯片作为控制器，以负责对热泵设备的各个部件进行管控，但是PLC芯片难以直接通过无线通信模块实现物联网通信功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何实现基于PLC芯片控制的热泵设备之间无线通信功能。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
基于PLC控制的热泵物联网系统，包括处理终端以及多个热泵设备，所述热泵设备包括PLC控制器、温度传感器、功率调节模块以及无线通信模块，所述温度传感器包括温变电阻以及热电阻模块，所述温变电阻与热电阻模块相连，所述热电阻模块与PLC控制器输入端相连，所述PLC控制器输出端与功率调节模块相连，所述PLC控制器通过无线通信模块与处理终端通信连接；所述无线通信模块包括MCU芯片、WIFI通信模组以及串口协议转换单元，所述MCU芯片通过串口协议转换单元与PLC控制器通信连接，所述MCU芯片通过WIFI通信模组与处理终端通信连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述WIFI通信模组包括型号为ESP8622的通信芯片及其外围电路，所述通信芯片通过串行接口与MCU芯片通信连接。
作为上述技术方案的进一步改进，各个热泵设备分别配置有不同的IP地址，所述处理终端包括数据库模块以及算法模块，所述数据库模块存储有各个热泵设备的IP地址信息以及对应的位置信息，所述算法模块被配置为根据各个热泵设备所检测的温度数据，计算各个热泵设备的运行功率。
作为上述技术方案的进一步改进，所述算法模块包括阶梯温度阈值单元、多档位功率单元、阈值决策单元以及位置决策单元；
所述阶梯温度阈值单元存储有多个互不重合的阈值范围，所述阈值范围表示偏离设定值的范围；
所述多档位功率单元存储有不同的功率档位数据，各个功率档位分别与阶梯温度阈值单元中的各个阈值范围一一对应；
所述阈值决策单元被配置为判断各个热泵设备所检测的温度数据位于哪个阈值范围；
所述位置决策单元被配置为判断各个热泵设备之间的空间位置的相邻关系。
作为上述技术方案的进一步改进，所述功率调节模块包括多个电阻、多个光电耦合器以及型号为PM20CTM060的功率芯片，所述PLC控制器输出端通过分别各个电阻与各个光电耦合器输入端相连，各个所述光电耦合器输出端分别与功率芯片输入端相连，所述功率芯片输出端与压缩机相连。
本发明的有益效果是：本发明通过MCU芯片实现WIFI通信模组与PLC控制器之间的数据格式转换功能，从而实现PLC控制器与WIFI通信模组之间的通信连接功能，最终实现针对PLC控制器控制的热泵设备的物联网组网功能，通信速率快且通信有效范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是本发明的电路模块框架图；
图2是本发明的功率调节模块原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图2，本发明创造公开了一种基于PLC控制的热泵物联网系统，包括处理终端以及多个热泵设备，所述热泵设备包括PLC控制器、温度传感器、功率调节模块以及无线通信模块，所述温度传感器包括温变电阻以及热电阻模块，所述温变电阻与热电阻模块相连，所述热电阻模块与PLC控制器输入端相连，所述PLC控制器输出端与功率调节模块相连，所述PLC控制器通过无线通信模块与处理终端通信连接；所述无线通信模块包括MCU芯片、WIFI通信模组以及串口协议转换单元，所述MCU芯片通过串口协议转换单元与PLC控制器通信连接，所述MCU芯片通过WIFI通信模组与处理终端通信连接。具体地，本发明通过MCU芯片实现WIFI通信模组与PLC控制器之间的数据格式转换功能，从而实现PLC控制器与WIFI通信模组之间的通信连接功能，最终实现针对PLC控制器控制的热泵设备的物联网组网功能，通信速率快且通信有效范围广。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述WIFI通信模组包括型号为ESP8622的通信芯片及其外围电路，所述通信芯片通过串行接口与MCU芯片通信连接。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，各个热泵设备分别配置有不同的IP地址，所述处理终端包括数据库模块以及算法模块，所述数据库模块存储有各个热泵设备的IP地址信息以及对应的位置信息，所述算法模块被配置为根据各个热泵设备所检测的温度数据，计算各个热泵设备的运行功率。具体地，本实施方式中，处理终端通过收集各个热泵设备所采集的温度数据，协同控制各个热泵设备的运行功率，每个热泵设备的运行功率均与该热泵设备相邻的热泵设备所采集到的温度数据有关，以此形成一个联动控制系统，能够在短时间之内实现大面积泳池区域内的温度均衡功能。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述算法模块包括阶梯温度阈值单元、多档位功率单元、阈值决策单元以及位置决策单元；
所述阶梯温度阈值单元存储有多个互不重合的阈值范围，所述阈值范围表示偏离设定值的范围；
所述多档位功率单元存储有不同的功率档位数据，各个功率档位分别与阶梯温度阈值单元中的各个阈值范围一一对应；
所述阈值决策单元被配置为判断各个热泵设备所检测的温度数据位于哪个阈值范围；
所述位置决策单元被配置为判断各个热泵设备之间的空间位置的相邻关系。
下面以一个具体的控制流程例子进行说明，假设所述阶梯温度阈值单元存储有A、B、C三个阈值范围，A、B、C三个阈值范围偏离所设定温度值的范围依次变大，所述多档位功率单元存储有a、b、c三个功率档位，a、b、c三个功率档位分别对应着A、B、C三个阈值范围，a、b、c三个功率档位所表示的功率依次增大，即当热泵设备所检测到的温度偏移设定温度值越大时，表示该热泵设备所在区域附近泳池水温越高或者越低。现有三个热泵设备，分别为热泵设备X、热泵设备Y和热泵设备Z，其中热泵设备Y在热泵设备X相邻的位置。若热泵设备X所检测到的温度在A阈值范围中，此时说明热泵设备X所在区域附近水温与设定温度的偏离值较低，只需热泵设备X运行即可，无需启动相邻的热泵设备Y，即a功率档位可表示为停止运行，功率为零；若热泵设备X所检测到的温度在C阈值范围中，此时说明热泵设备X所在区域附近水温与设定温度的偏离值较大，需要同时启动热泵设备X以及相邻的热泵设备Y，且热泵设备Y需要以最大功率运行。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述功率调节模块包括多个电阻、多个光电耦合器以及型号为PM20CTM060的功率芯片，所述PLC控制器输出端通过分别各个电阻与各个光电耦合器输入端相连，各个所述光电耦合器输出端分别与功率芯片输入端相连，所述功率芯片输出端与压缩机相连。具体地，所述型号的功率芯片是一种压缩机交流变频控制芯片，PLC控制器输出端输出的PWM信号经过光电耦合器进行放大以及强弱电隔离操作后输入到功率芯片输入端，以控制功率芯片内部6个IGBT轮流导通的时间和顺序，在功率芯片输出端形成3路相位相差120度的正弦电压驱动压缩机运行。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.基于PLC控制的热泵物联网系统，其特征在于：包括处理终端以及多个热泵设备，所述热泵设备包括PLC控制器、温度传感器、功率调节模块以及无线通信模块，所述温度传感器包括温变电阻以及热电阻模块，所述温变电阻与热电阻模块相连，所述热电阻模块与PLC控制器输入端相连，所述PLC控制器输出端与功率调节模块相连，所述PLC控制器通过无线通信模块与处理终端通信连接；所述无线通信模块包括MCU芯片、WIFI通信模组以及串口协议转换单元，所述MCU芯片通过串口协议转换单元与PLC控制器通信连接，所述MCU芯片通过WIFI通信模组与处理终端通信连接；
各个热泵设备分别配置有不同的IP地址，所述处理终端包括数据库模块以及算法模块，所述数据库模块存储有各个热泵设备的IP地址信息以及对应的位置信息，所述算法模块被配置为根据各个热泵设备所检测的温度数据，计算各个热泵设备的运行功率；
所述算法模块包括阶梯温度阈值单元、多档位功率单元、阈值决策单元以及位置决策单元；
所述阶梯温度阈值单元存储有多个互不重合的阈值范围，所述阈值范围表示偏离设定值的范围；
所述多档位功率单元存储有不同的功率档位数据，各个功率档位分别与阶梯温度阈值单元中的各个阈值范围一一对应；
所述阈值决策单元被配置为判断各个热泵设备所检测的温度数据位于哪个阈值范围；
所述位置决策单元被配置为判断各个热泵设备之间的空间位置的相邻关系。
2.根据权利要求1所述的基于PLC控制的热泵物联网系统，其特征在于：所述WIFI通信模组包括型号为ESP8622的通信芯片及其外围电路，所述通信芯片通过串行接口与MCU芯片通信连接。
3.根据权利要求1所述的基于PLC控制的热泵物联网系统，其特征在于：所述功率调节模块包括多个电阻、多个光电耦合器以及型号为PM20CTM060的功率芯片，所述PLC控制器输出端通过分别各个电阻与各个光电耦合器输入端相连，各个所述光电耦合器输出端分别与功率芯片输入端相连，所述功率芯片输出端与压缩机相连。
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