CN109505791B - 一种消防双速风机智能控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防双速风机智能控制器，包括控制器电路、电流/电压信号转换电路、压降电路、电压检测保护电路、外部信号输入隔离电路、按键电路、继电器输出电路、显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路及控制面板，电流/电压信号转换电路及压降电路分别与电压检测保护电路连接，电压检测保护电路、外部信号输入隔离电路、按键电路、继电器输出电路、显示电路、指示灯电路和蜂鸣器电路分别与控制器电路连接，本发明采用小型化设计，控制精度高、多功能、简单实用、安装方便，完全取代传统继电器控制方式，在很大程度上提高了组装效率，节约人工、线材箱体壳架等成本，同时还提高了消防风机的实用性。

Description

一种消防双速风机智能控制器

技术领域

本发明涉及消防风机控制器领域，尤其涉及一种消防双速风机智能控制器。

背景技术

风机控制装置用于控制排烟风机或防烟风机。发生火灾时，根据接收到的控制信号，排烟风机启动，将火灾产生的烟排放到室外；防烟风机启动，将室外的空气送入室内，从而降低室内烟浓度，达到排烟、防烟的目的。

传统的消防风机控制装置采用继电器控制方式，设备部件体积大，组装不易，线材箱体壳架成本高；而且，传统的消防风机控制装置的控制功能较为单一，仅能实现对消防风机的启停控制，而对于三相交流电源故障并不能及时检测出，不利于保护消防风机安全运行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种消防双速风机智能控制器，具体的，包括控制器电路、电流/电压信号转换电路、压降电路、电压检测保护电路、外部信号输入隔离电路、按键电路、继电器输出电路、显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路及控制面板；

所述电流/电压信号转换电路的输入端用于接收电流互感器传感信号，所述电流/电压信号转换电路的输出端经过所述电压检测保护电路连接所述控制器电路的第一信号输入端口；

所述压降电路的输入端用于接收三相电压输入信号，所述压降电路的输出端经过所述电压检测保护电路连接所述控制器电路的第二信号输入端口；

外部信号经过所述外部信号输入隔离电路连接所述控制器电路的第三信号输入端口；

所述控制面板上设置有按键，控制面板上的按键经过所述按键电路连接所述控制器电路的第四信号输入端口；

所述控制器的第一信号输出端口连接所述继电器输出电路，所述继电器输出电路包括第一继电器控制电路、第二继电器控制电路，所述第一继电器控制电路用于控制主电机输出，所述第二继电器控制电路用于控制星形输出；

所述控制器的第二信号输出端口连接所述显示电路；

所述显示电路设置在所述控制面板上；

所述控制器的第三信号输出端口连接所述蜂鸣器电路。

进一步的，所述电流/电压信号转换电路用于将所述电流互感器采集的信号转化为电压信号，所述电压检测保护电路用于对该转化后的电压信号进行钳位。

进一步的，所述压降电路用于将三相电压输入降压并转化为电压信号，所述电压检测保护电路用于对该转化后的电压信号进行钳位。

进一步的，所述外部信号包括：远程脉冲启动信号、远程脉冲停止信号、持续启停有源信号、持续启停无源信号、电机过载检测信号、电机运行检测、防火阀检测信号、消防栓检测信号、缺水检测信号，所述外部信号输入隔离电路包括光耦，用于对外部信号的输入进行隔离。

进一步的，所述控制面板上的按键包括：手动键、自动键、功能设置键、消防风机启动键、普通风机启动键、风机停止键。

进一步的，所述继电器输出电路还包括第三继电器控制电路、第四继电器控制电路、第五继电器控制电路、第六继电器控制电路，所述第三继电器控制电路用于控制消防联动信号输出，所述第四继电器控制电路用于控制手动/自动信号输出，所述第五继电器控制电路用于控制过载信号输出，所述第六继电器控制电路用于控制电源故障信号输出。

进一步的，所述显示电路包括数码管显示电路和指示灯电路，所述数码管显示电路用于显示运行状态、操作提示以及电流和电压的检测数值，所述指示灯电路包括电源正常指示灯、电源故障指示灯、手动指示灯、自动指示灯、联动指示灯、消防风机故障指示灯、消防风机启动指示灯、普通风机启动指示灯、风机停止指示灯。

进一步的，所述电流/电压信号转换电路、所述电压检测保护电路、所述压降电路、所述电压检测保护电路、所述外部信号输入隔离电路和所述继电器输出电路设置于主电路板，所述控制器电路、按键电路、显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路设置于显示电路板，所述主电路板与所述显示电路板通过插针连接。

进一步的，所述电流互感器传感信号、所述三相电压输入信号和所述外部信号通过外部输入信号端子输入到所述主电路板，所述继电器输出电路输出的继电器控制信号通过外部输出信号端子输出至外部继电器。

本发明的有益效果在于：（1）采用小型化设计，控制精度高，多功能，完全执行（GB16806-2006）标准，简单实用，安装方便，完全取代传统继电器控制方式，在很大程序上提高了组装效率，节约人工、线材箱体壳架等成本。

（2）实时滚动检测受控设备的三相交流电压和三相交流电流，具有过压、欠压、错相、缺相和过载的声光报警和保护功能，具有电源故障无源反馈输出及受控设备过载反馈输出，可有效检测电源故障，及时提醒相关人员进行处理，能够有效保障消防风机安全运行。

（3）实时对消防风机受控设备进行自动、手动、远程启停控制，能够提供消防远程、就地有源DC24V直流电源持续启停控制，消防远程有源DC24V直流电源脉冲启停控制，消防远程无源信号启停控制；并具有消防联动反馈输出，启动、停止无源信号反馈输出；能够满足和适应多种消防设备联动控制的需求。

（4）实现对消防风机两种工作状态的切换，在低速运行时，电机使用三角形接法；在高速运行时，电机使用双星形接法，提高消防风机的实用性。

附图说明

图1是本发明提出的的一种消防双速风机智能控制器系统示意图；

图2是本发明的一种消防双速风机智能控制器的电流/电压信号转换电路的结构示意图；

图3是本发明提出的一种消防双速风机智能控制器的压降电路的结构示意图；

图4是本发明提出的一种消防双速风机智能控制器的电压检测保护电路的结构示意图；

图5是本发明提出的一种消防双速风机智能控制器的信号输入隔离电路的结构示意图；

图6是本发明提出的一种消防双速风机智能控制器的第一继电器控制电路的结构示意图；

图7是本发明提出的一种消防双速风机智能控制器的第二至第六继电器控制电路的结构示意图；

图8是本发明提出的一种消防双速风机智能控制器的面板结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示的一种消防双速风机智能控制器，具体的，包括控制器电路、电流/电压信号转换电路、压降电路、电压检测保护电路、外部信号输入隔离电路、按键电路、继电器输出电路、显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路及控制面板。

控制器电路包括控制芯片及其外围电路，本实施例中的控制芯片选用STM32F030系列芯片。

电流/电压信号转换电路的输入端连接电流互感器，电流/电压信号转换电路的输出端经过电压检测保护电路连接控制器电路的第一信号输入端口。其中，电流互感器共设置6个，分别安装于两路三相交流输入线路的每一相处，用于检测两路三相交流输入线路各相的电流。

电流/电压信号转换电路用于将电流互感器采集的信号转化为电压信号。电流/电压信号转换电路的结构如图2所示，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2和第一运算放大器U1,电流互感器通过插槽接入并连接于第一电阻R1两端，第一电阻R1的第一端连接第二电阻R2的第一端，第一电阻R1的第二端连接第三电阻R3的第一端，第二电阻R2的第二端分别连接第一电容C1的第一端、第四电阻R4的第一端和第一运算放大器U1的正输入端，第一电容C1的第二端和第四电阻R4的第二端连接于参照电压Vref，第三电阻R3的第二端分别连接第二电容C2的第一端、第五电阻R5的第一端和第一运算放大器U1的负输入端，第二电容C2的第二端和第五电阻R5的第二端连接于第一运算放大器U1的输出端并作为电流/电压信号转换电路的输出端。

降压电路用于将输入的三相交流电压降压并转化为能够用于检测的电压信号。降压电路的结构如图3所示，包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R113、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第三电容C3、第四电容C4、第二运算放大器U2，三相交流电源的A、B或C相连接由第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9的串联线路再连接于第十四电阻R14的第一端，三相交流电源的N相连接由第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R113的构成的串联线路再连接于第第十五电阻R15的第一端，第十四电阻R14的第二端分别连接第三电容C3的第一端、第十六电阻R16的第一端和第二运算放大器U2的正输入端，第三电容C3的第二端和第十六电阻R16的第二端连接于参照电压Vref，第十五电阻R15的第二端分别连接第四电容C4的第一端、第十六电阻R16的第一端和第二运算放大器U2的负输入端，第四电容C4的第二端和第十六电阻R16的第二端连接于第二运算放大器U2的输出端并作为降压电路的输出端。

电压检测保护电路用于对电流/电压信号转换电路及降压电路转化后的电压信号进行钳位，结构如图4所示，包括第十七电阻R17、第五电容C5和双二极管U3，双二极管U3包含第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极作为双二极管U3的第一端，第二二极管的负极作为二极管U3的第二端，第一二极管的负极和第二二极管的正极连接作为双二极管U3的第三端；电流/电压信号转换电路和压降电路的输出端连接第十七电阻R17的第一端，第十七电阻R17的第二端连接第五电容C5的第一端和双二极管U3的第三端作为电压检测保护电路的输出端，第五电容C5的第二端和双二极管U3的第一端均接地，双二极管U3的第二端连接+3.3V直流电源。

外部信号经过外部信号输入隔离电路连接控制器电路的第三信号输入端口。外部信号包括：远程脉冲启动信号、远程脉冲停止信号、持续启停有源信号、持续启停无源信号、电机过载检测信号、电机运行检测、防火阀检测信号。

远程脉冲启动与停止信号来自控制柜以外的信号，由DC24V有源电压组成，点动启动，点动停止，由外部的两只按钮发出。

持续启停无源信号来自控制柜以外的自动控制信号，接通控制器启动回路时，风机运行，断开信号则风机停止。

持续启停有源信号来自消防中心的DC24V直流信号，在消防中用于强制启动。

电机过载检测信号来自风机供电回路中控制过载信号输出的继电器，如果该继电器过载，控制过载信号输出的继电器的辅助常闭触点变成常开触点，向控制器发出电机过载检测信号。

电机运行检测信号来自风机供电回路中的交流接触器，交流接触器辅助触头初始状态是常开触点，交流接触器工作后变为常闭触点，通过交流接触器辅助触头向控制器发出电机运行检测信号。如果在运行过程中，交流接触器自动释放则视为故障，控制器检测到自动释放的交流接触器发出停机指示命令并报警。

防火阀检测信号为消防风机工作的必要信号，控制器检测到防火阀未接入，会报警，控制器在任意状态都不能通过手动或自动信号启动风机。

信号输入隔离电路用于对外部信号的输入进行隔离，结构如图5所示，包括第十八电阻R18、第十九电阻R19和光耦U4，光耦U4内的发光器件正极作为光耦U4的第一端，光耦U4内的发光器件负极作为光耦U4的第二端，光耦U4内的接收器件输出端作为光耦U4的第四端，光耦U4内的接收器件输入端作为光耦U4的第三端，外部信号从第十九电阻R19的第一端输入，第十九电阻R19的第二端连接光耦U4的第一端，光耦U4的第二端连接外部信号地线，光耦U4的第三端连接本控制器地线，光耦U4的第三端连接第十八电阻R18第一端并作为外部信号输入隔离电路的输出端，第十八电阻R18的第二端连接+5V直流电源。

继电器输出电路包括第一继电器控制电路、第二继电器控制电路，第一继电器控制电路用于控制主电机工作状态信号输出；

第一继电器控制电路结构如图6所示，包括第二十电阻R123、第二十一电阻R126、第一三极管、第三二极管和双刀双掷继电器，第二十电阻R123的第一端和双刀双掷继电器的信号输入端与控制器的第一信号输出端口连接，第二十一电阻R126的第一端和第一三极管的基极分别与第二十电阻R123的第二端连接，第二十一电阻R126的第二端和第一三极管的发射极与外部信号地线连接，第三二极管的正极和双刀双掷继电器的第一端与第一三极管的集电极连接，第三二极管的负极和双刀双掷继电器的第二端与+5V直流电源连接，双刀双掷继电器的第一组继电器的辅助触头用于驱动外接接触器，第二组继电器的无源触点接口用于外接消防风机。

第二继电器控制电路用于控制星形输出，第二继电器至第六继电器控制电路的结构如图7所示，包括第二十二电阻、第二十三电阻、第二三极管、第四二极管和单刀双掷继电器，第二十二电阻的第一端和单刀双掷继电器的常开引脚及常闭引脚分别与控制器的第一信号输出端口连接，第二十三电阻的第一端和第二三极管的基极分别与第二十二电阻的第二端连接，第二十三电阻的第二端和第二三极管的发射极分别与外部信号地线连接，单刀单掷继电器的第一端和第四二极管的阳极分别与第二三极管的集电极连接，单刀单掷继电器的第二端和第四二极管的阴极分别与+5V直流电源连接，单刀双掷继电器的控制信号输出端通过外部输出信号端与外接接触器及电机连接；

单双速风机由一台电机构成，普通风机工作（低速）在电机工作原理是三角形接法运行；消防风机（高速）工作时通过电机内部线圈转换由三角形接法变为双星形接法。

第五继电器控制电路用于控制过载信号输出，第五单刀单掷继电器的辅助常闭触点接在主控制器的过载检测回路，如果第五单刀单掷继电器过载，第五单刀单掷继电器的常闭触点变成常开触点，主控制器识别到信号变化后会自动断开控制回路使受控设备自动停止运行。

控制面板上设置有按键，控制面板上的按键经过按键电路连接控制器电路的第四信号输入端口。控制面板上的按键包括：手动键、自动键、功能设置键、风机启动键、风机停止键。

控制器的第二信号输出端口连接显示电路。显示电路包括数码管显示电路和指示灯电路，数码管显示电路用于显示运行状态、操作提示以及电流和电压的检测数值，指示灯电路包括电源正常指示灯、电源故障指示灯、手动指示灯、自动指示灯、联动指示灯、风机故障指示灯、风机启动指示灯、风机停止指示灯。

控制器的第三信号输出端口连接蜂鸣器电路。

本发明中的按键电路、数码管显示电路、指示灯电路和蜂鸣器电路均为本领域常用电路，其电路结构在本申请中不再赘述。

本发明提出的一种消防单风机智能控制器实施例操作面板结构如图8所示。

电流/电压信号转换电路、压降电路、电压检测保护电路、外部信号输入隔离电路和继电器输出电路设置于主电路板，控制器电路、按键电路、显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路设置于显示电路板，主电路板与显示电路板通过插针连接。

电流互感器传感信号、三相交流电压的输入端信号和外部信号通过外部输入信号端子输入到主电路板，继电器输出电路输出的继电器控制信号通过外部输出信号端子输出至外电机。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种消防双速风机智能控制器，其特征在于，包括控制器电路、电流/电压信号转换电路、压降电路、电压检测保护电路、外部信号输入隔离电路、按键电路、继电器输出电路、显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路及控制面板；

所述电流/电压信号转换电路的输入端用于接收电流互感器传感信号，所述电流/电压信号转换电路的输出端经过所述电压检测保护电路连接所述控制器电路的第一信号输入端口；

所述压降电路的输入端用于接收三相电压输入信号，所述压降电路的输出端经过所述电压检测保护电路连接所述控制器电路的第二信号输入端口；

外部信号经过所述外部信号输入隔离电路连接所述控制器电路的第三信号输入端口；

所述控制面板上设置有按键，控制面板上的按键经过所述按键电路连接所述控制器电路的第四信号输入端口；

所述控制器的第一信号输出端口连接所述继电器输出电路，所述继电器输出电路包括第一继电器控制电路、第二继电器控制电路，所述第一继电器控制电路用于控制主电机输出，所述第二继电器控制电路用于控制星形输出；

所述控制器的第二信号输出端口连接所述显示电路；

所述显示电路设置在所述控制面板上；

所述控制器的第三信号输出端口连接所述蜂鸣器电路；

所述电流/电压信号转换电路用于将所述电流互感器采集的信号转化为电压信号，所述电压检测保护电路用于对该转化后的电压信号进行钳位；

所述外部信号包括：远程脉冲启动信号、远程脉冲停止信号、持续启停有源信号、持续启停无源信号、电机过载检测信号、电机运行检测、防火阀检测信号、消防栓检测信号、缺水检测信号，所述外部信号输入隔离电路包括光耦，用于对外部信号的输入进行隔离。

2.如权利要求1所述的一种消防双速风机智能控制器，其特征在于，所述压降电路用于将三相电压输入降压并转化为电压信号，所述电压检测保护电路用于对该转化后的电压信号进行钳位。

3.如权利要求1所述的一种消防双速风机智能控制器，其特征在于，所述控制面板上的按键包括：手动键、自动键、功能设置键、消防风机启动键、普通风机启动键、风机停止键。

4.如权利要求1所述的一种消防双速风机智能控制器，其特征在于，所述继电器输出电路还包括第三继电器控制电路、第四继电器控制电路、第五继电器控制电路、第六继电器控制电路，所述第三继电器控制电路用于控制消防联动信号输出，所述第四继电器控制电路用于控制手动/自动信号输出，所述第五继电器控制电路用于控制过载信号输出，所述第六继电器控制电路用于控制电源故障信号输出。

5.如权利要求1所述的一种消防双速风机智能控制器，其特征在于，所述显示电路包括数码管显示电路和指示灯电路，所述数码管显示电路用于显示运行状态、操作提示以及电流和电压的检测数值，所述指示灯电路包括电源正常指示灯、电源故障指示灯、手动指示灯、自动指示灯、联动指示灯、消防风机故障指示灯、消防风机启动指示灯、普通风机启动指示灯、风机停止指示灯。

6.如权利要求1-5中任一项所述的一种消防双速风机智能控制器，其特征在于，所述电流/电压信号转换电路、所述电压检测保护电路、所述压降电路、所述外部信号输入隔离电路和所述继电器输出电路设置于主电路板，所述控制器电路、按键电路、显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路设置于显示电路板，所述主电路板与所述显示电路板通过插针连接。

7.如权利要求6所述的一种消防双速风机智能控制器，其特征在于，所述电流互感器传感信号、所述三相电压输入信号和所述外部信号通过外部输入信号端子输入到所述主电路板，所述继电器输出电路输出的继电器控制信号通过外部输出信号端子与外接接触器及电机连接。