CN109426285A - 电蓄热能装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电蓄热能装置的控制系统，包括：多个终端控制器，多个终端控制器与多个电蓄热能装置一一相连，用于独立的控制电蓄热能装置；主控制器，主控制器与多个终端控制器相连，用于根据用户需求及外部环境条件，统一控制所述多个终端控制器。本发明通过主控制器控制多个终端控制器，终端控制器独立的控制电蓄热能装置，这种控制模式特别是对大容量大功率的供暖设备而言能使得整个电蓄热能分立器件少，集成度高，接线简单，配线工作量极小，可靠性高，抗干扰能力强，运行速度快，安装简便，维护量小。

Description

电蓄热能装置的控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种电蓄热能装置的控制系统。

背景技术

目前，电蓄热能供热自动控制系统普遍采用的是传统PLC可编程控制器，串行通讯采样。电蓄热能供热自动控制系统的外围采用液晶触摸屏、热电偶模块、热电阻模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯模块、电源模块及许多继电器组成控制系统。然而，这种方式使得整个系统接线复杂，安装配线工作量大，占用空间大，维护量大且复杂，抗干扰措施复杂等等问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电蓄热能装置的控制系统。该电蓄热能装置的控制系统通过主控制器控制多个终端控制器，终端控制器独立的控制电蓄热能装置，这种控制模式特别是对大容量大功率的供暖设备而言能使得整个电蓄热能分立器件少，集成度高，接线简单，配线工作量极小，可靠性高，抗干扰能力强，运行速度快，安装简便，维护量小。

为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种电蓄热能装置的控制系统，包括：多个终端控制器，所述多个终端控制器与多个电蓄热能装置一一相连，用于独立的控制电蓄热能装置；主控制器，所述主控制器与所述多个终端控制器相连，所述主控制器，用于根据用户需求及外部环境条件，统一控制所述多个终端控制器。

根据本发明的电蓄热能装置的控制系统，通过主控制器控制多个终端控制器，终端控制器独立的控制电蓄热能装置，这种控制模式特别是对大容量大功率的供暖设备而言能使得整个电蓄热能分立器件少，集成度高，接线简单，配线工作量极小，可靠性高，抗干扰能力强，运行速度快，安装简便，维护量小。

另外，根据本发明上述实施例的电蓄热能装置的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，终端控制器包括：蓄热模块，所述蓄热模块用于完成蓄热体的加热蓄热；供能模块，所述供热模块用于完成所述蓄热体的热风和供热系统的热水的能量交换；控制模块，所述控制模块分别与所述蓄热模块和供能模块相连，用于控制所述蓄热模块和供能模块。

进一步地，执行模块，所述执行模块包括第一执行模块和第二执行模块，所述第一执行模块与所述蓄热模块相连，所述第一执行模块用于蓄热模块和外部元件进行数据交互，所述第二执行模块与所述供能模块相连，所述第二执行模块用于所述供能模块与外部元件进行数据交互。

进一步地，所述第一执行模块和第二执行模块均包括继电器。

进一步地，还包括：控制开关，所述控制开关分别与所述主控制器和所述多个终端控制器相连，以在紧急情况下，停止所述主控制器对所述多个终端控制器的控制。

进一步地，所述主控制器还用于接收所述多个终端控制器上报的故障异常信号，并在判断终端控制器故障后，停止对故障终端控制器的控制。

进一步地，还包括：多个后备控制器，用于在所述多个终端控制器中的一个或多个终端控制器故障时，以替换对应的故障的所述一个或多个终端控制器，以维持所述电蓄热能装置的正常运行。

进一步地，还包括：报警装置，所述报警装置与所述主控制器相连，以在所述主控制器判断终端控制器故障后进行报警。

进一步地，还包括：多个报警装置，所述多个报警装置与所述多个终端控制器相连，以在终端控制器故障时，对应故障的所述终端控制器的报警装置进行报警。

进一步地，还包括：传输终端，所述传输终端用于将数据传输至下位机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电蓄热能装置的控制系统的结构框图；

图2是根据本发明另一个实施例的电蓄热能装置的控制系统的结构框图；

图3是主控制控制箱面板布置图；

图4是主控制器控制箱正面箱体元件布置图；

图5是主控制器控制箱背面元器件布置图；

图6是后备控制器的逻辑时序框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的电蓄热能装置的控制系统。

图1是根据本发明一个实施例的电蓄热能装置的控制系统的结构框图。

如图1所示，根据本发明一个实施例的电蓄热能装置的控制系统100，包括：多个终端控制器110和主控制器120。

其中，多个终端控制器110与多个电蓄热能装置200一一相连，用于独立的控制电蓄热能装置，终端控制器的个数根据电蓄热能装置而定，有几个电蓄热能装置就配置多少个终端控制器。主控制器120与多个终端控制器110相连，主控制器120用于根据用户需求及外部环境条件，统一控制多个终端控制器110。

对于主控制120，也可以称之为上位机或者管理机部分，可以采用15寸彩色液晶触摸屏的形式设置主控制器120的显示器，根据用户需求、外部天气状况、外部环境温度实时变化等等，进行能效管理，也可以说是节能经济运行管理，和中央处理蓄热、供热自动化运行指挥。

作为一个示例，主控制器120的硬件部分可以为：为嵌入式工业级电脑，宽温-15度至60度，宽压9V-12V，无风扇无电缆设计。IP65防水等级，防震防尘，支持WINDOWSXP、WIN7、WIN8及LINUX和嵌入式操作系统。CPUINTELC1037 1.8GHZ,内存：2G，硬盘24G，最大分辨率1024(RGB)X768等等。软件部分可以为：能效管理节能经济运行软件，气候补偿供蓄热软件，远程控制及大数据库软件，双机备用自动切换软件。

根据本发明的电蓄热能装置的控制系统，通过主控制器控制多个终端控制器，终端控制器独立的控制电蓄热能装置，这种控制模式特别是对大容量大功率的供暖设备而言能使得整个电蓄热能分立器件少，集成度高，接线简单，配线工作量极小，可靠性高，抗干扰能力强，运行速度快，安装简便，维护量小。

结合图2所示，为主控制器120控制一个终端控制器的控制结构图。终端控制器包括：蓄热模块111、供能模块112、控制模块113。蓄热模块111用于完成蓄热体的加热蓄热。供能模块112用于完成蓄热体的热风和供热系统的热水的能量交换。控制模块113分别与蓄热模块111和供能模块112相连，用于控制蓄热模块111和供能模112。本发明的控制系统中，在终端控制器中设置蓄热模块、供能模块、控制模块，能将终端控制器的功能模块化，使得每个模块独立完成各自的任务，这样能够增强自动化运行的能效管理和控制，并且，使得整个控制系统集成度高，接线简单。

具体来说，终端控制器由CPU系统母板(即控制模块113)及其模板上插接的蓄热模块111和供热模块112组成，三个模块之间的内部通讯使用485通讯，终端控制器对主控制器120(上位机)的通讯使用带隔离的485通讯，可控制一台电蓄热能装置。在工艺上，其在主机板上焊接CPU为STC15W4K48S4单片机，焊接内部通讯485芯片和外部通讯带隔离的485芯片，在主机板上插接蓄热模块111和供热模块112。CPU管理蓄热模块111和供热模块112，通过带隔离的485通讯向上接收上位机(主控制器120)控制指令并通过内部485通讯向下传达给蓄热模块111和供热模块112。

具体来说，蓄热模块111包括CPU及热电偶测温电路1、继电器输出2、开关量输入反馈电路3、超温保护电路等等，独立完成向加热元件通电将蓄热体加热蓄热的功能。蓄热模块111的电路板由CPU控制，通过热电偶测温电路1对蓄热体实时测温，定时控制加热丝组，经内部继电器控制外部接触器4投切加热丝元件，利用谷时段(用电高峰期时段)给蓄热体升温蓄热。

结合图2所示，作为一个示例，蓄热模块111的电路板上的CPU为STC15W4K48S4单片机，内部装入加热丝蓄热程序和蓄热体超温保护程序。电路板上有四只热电偶测温电路1，取自蓄热体上三只，高温风道上一只热电偶。当时间到达谷时段(用电高峰期时段)，CPU发出指令，电路板上的微型继电器动作，启动接口模块上的功率继电器，功率继电器启动真空接触器4，合上蓄热体中的加热丝组，开始通电蓄热。当热电偶测温电路1感测到蓄热体温度超过设定的温度值后，CPU发出断开真空接触器4的指令，停止蓄热。由开关量输入电路3的光电耦合器接收到反馈信号，判断真空接触器4合断的实际位置。蓄热板的CPU受母板上的CPU(控制模块113)控制。

具体来说，供热模块112的电路板由CPU(控制模块113)控制，通过热电阻测量供水和回水温度，控制交流接触器12的关/断，调节变频器13频率，控制风机14转速，经换热器气和水的交换后，能够提升供暖系统的水温达到和保持预设的温度。

再结合图2所示，作为一个示例，供热模块112包括由CPU及热电阻测温电路5、电流型模拟量输入电路6、电流型模拟量输出电路7、继电器输出8、开关量输入反馈电路9、超温保护电路等等。独立完成蓄热体热风与供热系统热水的能量交换功能。供热模块112的电路板上的CPU为STC15W4K48S4单片机，内部装入启动风机变频换热程序和供水超温保护程序。供热模块112的电路板上装有PT100热电阻测温电路5，检测供水和回水温度。供热模块112的电路板上装有电流型模拟量输入电路6、电流型模拟量输出电路7。

再结合图2所示，执行模块，执行模块包括第一执行模块10和第二执行模块11，第一执行模块10与蓄热模块111相连，第一执行模块10用于蓄热模块111和外部元件进行数据交互，第二执行模块11与供能模块112相连，第二执行模块10用于供能模块112与外部元件进行数据交互。进一步地，第一执行模块10和第二执行模块11均包括继电器。综上可知，执行模块可以接收终端控制器的信号和蓄热、放热、温度反馈信号，控制接触器进行蓄热及风机放热运行。

具体来说，执行模块也可以称为接口模块，执行模块包括继电器组电路等等，负责蓄热模块111和供热模块112的内、外部强、弱电器件能量转换控制和隔离，信息反馈等等的数据交互行为。即有蓄热模块111和供热模块112的微型继电器驱动执行模块的功率继电器，功率继电器驱动接触器12投切加热丝组，功率继电器驱动接触器12控制变频器13调整风机14运转。

在一些实施例中，还包括：控制开关，控制开关分别与主控制器120和多个终端控制器110相连，以在紧急情况下，停止主控制器120对多个终端控制器110的控制。

结合图3所示，主控制器120的表面设计的控制箱面板布置包括：控制箱体a1(或者可以称为主控制器120的外壳)、嵌入式15寸工控机a2(即主控制器120)、系统运行灯a3、蓄热指示灯a4、风机运行灯a5、告警信号灯a6、急停按钮a7。其中，应急按钮a7即为控制开关，可以在情况紧急下停止工控机a2对多个终端控制器的控制。蓄热指示灯a4为多个终端控制器连接的电蓄热能装置就行蓄热时，蓄热指示灯a4亮。同样的，风机运行灯a5是在风机工作时，风机运行灯亮。

在一些实施例中，还包括：报警装置，报警装置与主控制器120相连，以在主控制器120判断终端控制器故障后进行报警。

在一些实施例中，还包括：多个报警装置，多个报警装置与多个终端控制器110相连，以在终端控制器故障时，对应故障的终端控制器的报警装置进行报警。

再结合图3所示，报警装置包括告警信号灯a6，如果终端控制器故障，告警信号灯a6亮，也可以是，多个报警装置，每个报警装置均包括一个对应的告警信号灯，不同的告警信号灯亮代表对应的那个终端控制器故障了。

在一些实施例中，主控制器120还用于接收多个终端控制器110上报的故障异常信号，并在判断终端控制器故障后，停止对故障终端控制器的控制。

具体来说，多个主控制器110是通过自身包括的蓄热模块111和供热模块112的运行状态和运行参数以及故障异常信号上传给上位机。

在一些实施例中，还包括：多个后备控制器130，用于在多个终端控制器110中的一个或多个终端控制器故障时，以替换对应的故障的一个或多个终端控制器，以维持电蓄热能装置200的正常运行。

具体来说，结合图6所述，后备控制器130同样包括控制模块、蓄热模块和供热模块，与终端控制器模块的结构类似。后备控制器130的逻辑时序框图：后备控制器130的控制模块CPU15，内部通讯485通讯16，热电偶17，PT100热电阻18，模拟量输入19，模拟量输出20，开关量输入21，继电器输出22，真空接触器23，加热丝组24，信号反馈25，交流接触器26，变频器27，风机28，信号反馈29。

综上所示，系统设置后备控制器，后备控制器作为双机备用设备，在单机运行时，为了防止终端控制器故障，上位机将后备控制器自动投入运行，保证系统的正常运作的同时，装置也能连续蓄热和供能。

在一些实施例中，还包括：传输终端，传输终端用于将数据传输至下位机。

其中，传输终端可以为无线数传终端GPRS DTU DF1005。

结合图4-5所示，介绍了控制系统的控制箱正面和背面的箱内元件布置情况。图4为控制箱正面箱内元件布置情况，包括：电源开关组b1，控制器模块b2，接口模块b3(执行模块)，后备控制器b4，蓄电池组b5，开关电源b6，DTU无线数传终端b7(传输终端)。图5为控制箱背面元器件的布置情况，包括：交流电源开关组c1，蓄热接触器c2，风机接触器c3，变频器c4。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，包括：

多个终端控制器，所述多个终端控制器与多个电蓄热能装置一一相连，用于独立的控制电蓄热能装置；

主控制器，所述主控制器与所述多个终端控制器相连，用于根据用户需求及外部环境条件，统一控制所述多个终端控制器。

2.根据权利要求1所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，终端控制器包括：

蓄热模块，所述蓄热模块用于完成蓄热体的加热蓄热；

供能模块，所述供热模块用于完成所述蓄热体的热风和供热系统的热水的能量交换；

控制模块，所述控制模块分别与所述蓄热模块和供能模块相连，用于控制所述蓄热模块和供能模块。

3.根据权利要求2所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，还包括：

执行模块，所述执行模块包括第一执行模块和第二执行模块，所述第一执行模块与所述蓄热模块相连，所述第一执行模块用于蓄热模块和外部元件进行数据交互，所述第二执行模块与所述供能模块相连，所述第二执行模块用于所述供能模块与外部元件进行数据交互。

4.根据权利要求3所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，所述第一执行模块和第二执行模块均包括继电器。

5.根据权利要求1所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，还包括：

控制开关，所述控制开关分别与所述主控制器和所述多个终端控制器相连，以在紧急情况下，停止所述主控制器对所述多个终端控制器的控制。

6.根据权利要求1所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，所述主控制器还用于接收所述多个终端控制器上报的故障异常信号，并在判断终端控制器故障后，停止对故障终端控制器的控制。

7.根据权利要求6所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，还包括：

多个后备控制器，用于在所述多个终端控制器中的一个或多个终端控制器故障时，以替换对应的故障的所述一个或多个终端控制器，以维持所述电蓄热能装置的正常运行。

8.根据权利要求6所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，还包括：报警装置，所述报警装置与所述主控制器相连，以在所述主控制器判断终端控制器故障后进行报警。

9.根据权利要求6所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，还包括：多个报警装置，所述多个报警装置与所述多个终端控制器相连，以在终端控制器故障时，对应故障的所述终端控制器的报警装置进行报警。

10.根据权利要求1所述的电蓄热能装置的控制系统，其特征在于，还包括：传输终端，所述传输终端用于将数据传输至下位机。