CN111076387B - 一种变频式离心机组及其控制方法、存储介质和空调 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变频式离心机组及其控制方法、存储介质和空调，所述变频式离心机组，包括：压缩机、主控柜、冷凝器、蒸发器和变频器；所述变频器，包括至少两台模块变频器；所述至少两台模块变频器与所述变频式离心机组的控制器通过工业以太网进行通信。本发明提供的方案能够提高变频器与主控间的通信距离，实现离心机组的分布式模块化的变频器设计，能够给不同功率等级的压缩机进行供电。

Description

一种变频式离心机组及其控制方法、存储介质和空调
技术领域
本发明涉及控制领域，尤其涉及一种变频式离心机组及其控制方法、存储介质和空调。
背景技术
变频式离心机组通常由压缩机、冷凝器、蒸发器、主控柜、变频器等部件组成。由于离心机组整机结构的关系，每个部件之间的尺寸有着严格的要求。不同冷吨的机组，其压缩机、冷凝器、蒸发器这些主要部件的尺寸都会发生很大的改变，进而使得变频器受到了尺寸和功率等因素的影响，匹配不同冷吨的机组的变频器的器件选型、结构设计等都需要进行大规模的修改。因此，每一款变频器的适用范围都会被限制在几款离心机组上使用。由于变频器的型号繁多，这样无论从产品研发、生产、调试、售后等各个角度都会成倍的增加研发人员的工作量，且无法保障每一款机型的匹配度都能够调整到最佳状态。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种变频式离心机组及其控制方法、存储介质和空调，以解决现有技术中变频式离心机组的变频器受到了尺寸和功率等因素的影响，适用范围小的问题。
本发明一方面提供了一种变频式离心机组，包括：压缩机、主控柜、冷凝器、蒸发器和变频器；所述变频器，包括至少两台模块变频器；所述至少两台模块变频器与所述变频式离心机组的控制器通过工业以太网进行通信。
可选地，所述机组的控制器，包括：主控制器和以太网控制器；所述以太网控制器与所述主控制器连接并进行通信；所述至少两台模块变频器通过工业以太网总线连接所述以太网控制器；所述主控制器，用于控制所述变频式离心机组的运行；所述以太网控制器，用于根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器。
可选地，所述运行信息，包括：负载电流；所述以太网控制器，根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器，包括：判断所述机组的负载电流是否大于对应的上阈值或者所述机组的负载电流是否小于对应的下阈值；若判断所述负载电流大于所述对应的上阈值，则控制未工作的模块变频器中的一台模块变频器开启；若判断所述负载电流小于所述对应的下阈值，则控制正在工作的模块变频器中的一台模块变频器关闭；其中，所述对应的上阈值和/或下阈值根据正在工作的模块变频器的数量确定。
可选地，包括：所述主控制器与所述以太网控制器之间通过SPI通信总线连接并进行通信。
可选地，所述以太网控制器与所述至少两台模块变频器进行通信的以太网通信协议，包括：profinet、EtherCAT和/或CC-Link。
本发明另一方面提供了一种如前述任一所述的变频式离心机组的控制方法，包括：根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器。
可选地，所述运行信息，包括：负载电流；根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器，包括：判断所述机组的负载电流是否大于对应的上阈值或者所述机组的负载电流是否小于对应的下阈值；若判断所述负载电流大于所述对应的上阈值，则控制未工作的模块变频器中的一台模块变频器开启；若判断所述负载电流小于所述对应的下阈值，则控制正在工作的模块变频器中的一台模块变频器关闭；其中，所述对应的上阈值和/或下阈值根据正在工作的模块变频器的数量确定。
本发明又一方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明再一方面提供了一种空调，包括前述任一所述的变频式离心机组，还包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。
根据本发明的技术方案，采用工业以太网总线进行通信，提高通信速度和通信的稳定性，并提高了变频器与主控间的通信距离，使得变频器不需要安装在离心机组之上，使得变频器所处空间的电磁环境变优，同时使得变频器的结构设计不需要随着整机的功率等级的变化而重新进行大规模重新设计。根据本发明的技术方案，采用包括至少两台模块变频器的分布式变频器系统，实现了离心机组的分布式模块化的变频器设计，能够给不同功率等级的压缩机进行供电，使得变频器可通过并联输出的方式实现各个型号离心机组整机的匹配，提高了变频器的适用性、可维护性，继而提高变频器的性能与可靠性。根据本发明的技术方案，采用滞环控制的模式控制所述至少两台模块变频器开启与关闭的上、下阈值，可以使每个模块变频器尽量在高效率的运行状态下运行，并可以避免出现负载在阈值变化时模块变频器处于反复启停的状态中。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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是根据本发明实施例的变频式离心机组的变频器分布式拓扑结构示意图；
图2a是根据本发明实施例的变频式离心机组的模块变频器用控制器硬件结构框图；
图2b是根据本发明实施例的以太网总线接线拓扑图；
图3是根据本发明实施例的根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器一种具体实施方式的流程示意图；
图4是本发明提供的变频式离心机组的控制方法的一实施例的方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
随着工业4.0的到来，工业物联网的概念不断的渗透到各个领域。工业以太网通信凭借着其高速的通信速度、高可靠性等优点成为工业物联网的主要通信方式。变频离心机组同样可以通过使用工业以太网通信更好的实现工业物联功能。
目前，变频离心机组的结构设计包括压缩机、蒸发器、冷凝器、主控柜和变频器等主要部件。变频器控制器与主控柜控制器之间通过CAN通信或485通信实现信息交互。首先，虽然此两种通信可以满足目前变频离心机组的基本通信要求，但是在一些电磁环境较差的环境下或是一些机组一些紧急状态下，经常会出现易受干扰和通信速率不够的问题。其次，由于其通信距离的限制，使得变频器必须安装在离心机组上，以减少通信传输距离。因此，变频器的结构设计尺寸需受到机组结构尺寸的制约，不同冷吨的离心机组所需的各等级功率的变频器均需要独立设计。这样会导致变频器的适用范围小，并且性能匹配很难做到最优。
本发明提供一种变频式离心机组。所述机组包括压缩机、主控柜、冷凝器、蒸发器和变频器。所述机组采用工业以太网通信。具体地，所述变频器与所述机组的控制器通过工业以太网通信。例如，所述机组的变频器控制器与主控柜控制器通过以太网通信，可以极大的提高通信速度和通信的稳定性，并提高了变频器与主控间的通信距离，使得变频器不需要安装在离心机组之上，可以安装在独立的机房中，使得变频器所处空间的电磁环境变优，同时使得变频器的结构设计不需要随着整机的功率等级的变化而重新进行大规模重新设计，减少设计成本。
所述变频器包括并联的至少两台模块变频器，形成分布式结构。通过所述至少两台模块变频器并联给所述机组的压缩机供电。通过至少两台模块变频器并联，能够给不同功率等级的压缩机进行供电，满足不同功率等级压缩机的所需功率要求。使得在大冷吨离心机组中使用的变频器可通过并联输出的方式实现各个型号离心机组整机的匹配，提高了变频器的适用性、可维护性，继而提高变频器的性能与可靠性。所述至少两台模块变频器通过工业以太网总线连接所述离心机组的控制器，提高通信速度和通信的稳定性，并提高了变频器与主控间的通信距离。可选地，各个模块变频器之间通过工业以太网总线进行通信。
图1是根据本发明实施例的变频式离心机组的变频器分布式拓补结构示意图。参考图1，以离心机组包括三个模块变频器为例，三个模块变频器并联通过三相输出线给压缩机供电，并通过工业以太网总线连接离心机组的主控柜控制器，从而通过工业以太网与主控柜控制器通信。工业以太网与CAN通信或485通信相比，具有速度快、可靠性高、传输距离远等优点，使用工业以太网通信实现离心机组控制器的信息交互，可以极大的提高通信速度和通信的稳定性，并提高了变频器与机组的控制器间的通信距离，使得变频器不需要安装在离心机组之上，这样使得变频器所处空间的电磁环境变优，同时使得变频器的结构设计不需要随着整机的功率等级的变化而重新进行大规模重新设计，同时，采用两个以上模块变频器并联，实现了离心机组的分布式模块的变频器设计，能够给不同功率等级的压缩机进行供电，使得变频器可通过并联输出的方式实现各个型号离心机组整机的匹配，提高了变频器的适用性、可维护性，继而提高变频器的性能与可靠性。
可选地，所述机组的控制器包括：主控制器和以太网控制器；所述以太网控制器与所述主控制器连接并进行通信；所述至少两台模块变频器通过工业以太网总线连接所述以太网控制器，实现主控制器和以太网控制器的双处理器模式。所述主控制器，用于控制所述变频式离心机组的运行；所述以太网控制器，用于根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器。所述主控制器与所述以太网控制器之间可以通过SPI通信总线连接并进行通信。
参考图2a所示，主控制器(DSP)与以太网控制器通过SPI通信方式连接。以太网控制器具有多通道以太网控制模块，可以外接两个以上以太网接口，兼容多种工业以太网通信协议，进而实现支持多协议的工业以太网通信。例如，包括profinet、EtherCAT、CC-Link等以太网通信协议。即，所述以太网控制器与所述至少两台模块变频器可以通过上述以太网通信协议进行通信。以太网控制器通过以太网通信总线与各个模块变频器进行通信，将控制信息发送各个模块变频器，并将控制信息反馈给DSP进行处理。
所述以太网控制器根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器。所述运行信息具体可以包括所述变频式离心机组的负载电流。
具体地，判断所述机组的负载电流是否大于对应的上阈值或者所述机组的负载电流是否小于对应的下阈值；若判断所述负载电流大于所述对应的上阈值，则控制未工作的模块变频器中的一台模块变频器开启；若判断所述负载电流小于所述对应的下阈值，则控制正在工作的模块变频器中的一台模块变频器关闭。
其中，所述对应的上阈值和/或下阈值根据正在工作的模块变频器的数量确定。也就是说，不同的正在工作的模块变频器的数量对应不同的上阈值和/或下阈值。
可选地，所述至少两台模块变频器具有主从顺序，控制模块变频器的开启或关闭可以按照所述预设的主从顺序。例如，参考图2b所示，模块变频器的主从顺序与以太网总线拓扑有关。
例如，图3是根据本发明实施例的根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器一种具体实施方式的流程示意图。如图3所示，变频式离心机组包括3个模块变频器，分别为模块变频器1、2、3；当离心机组开始工作时，模块变频器1工作，判断负载电流是否大于上阈值1，若是，则开启模块变频器2工作，若否，则返回继续判断，其中，离心机组工作时需保证至少一台模块变频器工作，例如按照主从顺序，在离心机组工作时保证模块变频器1工作；根据判断开启模块变频器2后，继续判断负载电流是否大于上阈值2，若是，则开启模块变频器3工作，若否，则进一步判断负载电流是否小于下阈值1，若是，则模块变频器2停止工作，并返回判断负载电流是否大于上阈值1的步骤，若根据判断开启模块变频器3工作，则判断负载电流是否大于上阈值3，若否，则继续判断负载电流是否小于下阈值2，若是，则模块变频器3停止工作，并返回负载电流是否小于下阈值1的判断，若否，则返回负载电流是否小于下阈值2的判断。
本发明采用一主多从的通信模式，例如参考图2b所示，模块变频器1为主设备，其余模块变频器为从设备，当以太网控制器收到来自主控制器的运行信息，并进行判断需要几台模块变频器同时工作，并将控制信息通过工业以太网总线传至各个模块变频器。本发明控制所述至少两台模块变频器开启与关闭的上、下阈值采用滞环控制的模式，即，在加载时的开启阈值(上阈值)大，降载时的关断阈值(下阈值)小，这样首先可以使每个模块变频器尽量在高效率的运行状态下运行，其次可以避免出现负载在阈值变化时模块变频器处于反复启停的状态中。
本发明还提供一种如前述任一所述的变频式离心机组的控制方法。图4是本发明提供的变频式离心机组的控制方法的一实施例的方法示意图。
如图4所示，根据本发明的一个实施例，所述控制方法包括步骤S110、步骤S120和步骤S130。
步骤S110，判断所述机组的负载电流是否大于对应的上阈值或者所述机组的负载电流是否小于对应的下阈值。
步骤S120，若判断所述负载电流大于所述对应的上阈值，则控制未工作的模块变频器中的一台模块变频器开启。
步骤S130，若判断所述负载电流小于所述对应的下阈值，则控制正在工作的模块变频器中的一台模块变频器关闭。
其中，所述对应的上阈值和/或下阈值根据正在工作的模块变频器的数量确定。
上述步骤可参考前述实施例中以太网控制器根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器的步骤，还可参考前述结合图3对根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器的具体实施方式进行的相应描述，此处不再赘述。
本发明还提供对应于所述变频式离心机组的控制方法的一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明还提供对应于所述变频式离心机组的一种空调，包括前述任一所述的变频式离心机组，还包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述变频式离心机组的控制方法的步骤。
据此，本发明提供的方案，采用工业以太网总线进行通信，提高通信速度和通信的稳定性，并提高了变频器与主控间的通信距离，使得变频器不需要安装在离心机组之上，使得变频器所处空间的电磁环境变优，同时使得变频器的结构设计不需要随着整机的功率等级的变化而重新进行大规模重新设计。本发明提供的方案，采用包括至少两台模块变频器的分布式变频器系统，实现了离心机组的分布式模块化的变频器设计，能够给不同功率等级的压缩机进行供电，使得变频器可通过并联输出的方式实现各个型号离心机组整机的匹配，提高了变频器的适用性、可维护性，继而提高变频器的性能与可靠性。本发明提供的方案，采用滞环控制的模式控制所述至少两台模块变频器开启与关闭的上、下阈值，可以使每个模块变频器尽量在高效率的运行状态下运行，并可以避免出现负载在阈值变化时模块变频器处于反复启停的状态中。
本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种变频式离心机组，其特征在于，包括：压缩机、主控柜、冷凝器、蒸发器和变频器；所述变频器，包括至少两台模块变频器；所述至少两台模块变频器与所述变频式离心机组的控制器通过工业以太网进行通信；
所述机组的控制器，包括：主控制器和以太网控制器；所述以太网控制器与所述主控制器连接并进行通信；所述至少两台模块变频器通过工业以太网总线连接所述以太网控制器；
所述主控制器，用于控制所述变频式离心机组的运行；
所述以太网控制器，用于根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器；
所述运行信息，包括：负载电流；
所述以太网控制器，根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器，包括：
判断所述机组的负载电流是否大于对应的上阈值或者所述机组的负载电流是否小于对应的下阈值；
若判断所述负载电流大于所述对应的上阈值，则控制未工作的模块变频器中的一台模块变频器开启；
若判断所述负载电流小于所述对应的下阈值，则控制正在工作的模块变频器中的一台模块变频器关闭；
其中，所述对应的上阈值和/或下阈值根据正在工作的模块变频器的数量确定。
2.根据权利要求1所述的变频式离心机组，其特征在于，包括：
所述主控制器与所述以太网控制器之间通过SPI通信总线连接并进行通信。
3.根据权利要求1或2所述的变频式离心机组，其特征在于，所述以太网控制器与所述至少两台模块变频器进行通信的以太网通信协议，包括：profinet、EtherCAT和/或CC-Link。
4.一种如权利要求1-3任一所述的变频式离心机组的控制方法，其特征在于，包括：
根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器；
所述运行信息，包括：负载电流；根据所述变频式离心机组的运行信息控制所述至少两台模块变频器，包括：
判断所述机组的负载电流是否大于对应的上阈值或者所述机组的负载电流是否小于对应的下阈值；
若判断所述负载电流大于所述对应的上阈值，则控制未工作的模块变频器中的一台模块变频器开启；
若判断所述负载电流小于所述对应的下阈值，则控制正在工作的模块变频器中的一台模块变频器关闭；
其中，所述对应的上阈值和/或下阈值根据正在工作的模块变频器的数量确定。
5.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求4所述方法的步骤。
6.一种空调，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的变频式离心机组，还包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求4所述方法的步骤。
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