CN112378161B - 应用于co2系统的冷库控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于CO2系统的冷库控制器，属于控制器领域，包括控制器主板和手操器；所述控制器主板包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与控制器主板MCU连接的温度输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、RS485通讯模块、实时时钟电路；所述手操器包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与手操器MCU连接的按键检测电路、LCD液晶显示背光模块、RS485通讯模块；所述控制器主板中的RS485通讯模块通过RS485总线与手操器中的RS485通讯模块相连并进行数据交换；结构简单，布局合理，能够让大规模CO2冷库高效运行，达到节能降耗目的。

Description

应用于CO2系统的冷库控制器
技术领域
本发明涉及一种控制器，具体涉及一种应用于CO2系统的冷库控制器。
背景技术
在制冷系统中，越来越多的冷库系统采用CO2作为制冷剂，而冷库的控制是 CO2制冷系统的重要组成部分之一，它可以使冷间温度、相对湿度保持在食品冷藏工艺所要求的变化范围内，保证食品质量。
CO2冷库控制与传统冷库相比较，存在特殊性，目前普遍采用手动控制或者采用可编程PLC控制，这两种方式均存在一定程度的不足：手动控制操作繁琐，不能达到无人值守，并且效率相对较低，而可编程PLC需要编程人员编制程序，人工成本较高，造成整体工程总造价的提升。因此需要针对CO2系统冷库的特殊性提出一种能够解决上述问题的装置。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种应用于CO2系统的冷库控制器，结构简单，布局合理，能够让大规模CO2冷库高效运行，达到节能降耗目的。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于CO2系统的冷库控制器，包括控制器主板和手操器；
所述控制器主板包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与控制器主板 MCU连接的温度输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、RS485通讯模块、实时时钟电路；
所述手操器包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与手操器MCU连接的按键检测电路、LCD液晶显示背光模块、RS485通讯模块；
所述控制器主板中的RS485通讯模块通过RS485总线与手操器中的RS485 通讯模块相连并进行数据交换。
进一步的，所述控制器主板的基板上设有与外部电源相连的电源转换电路，所述电源转换电路输入DC 24V电压。
进一步的，所述电源转换电路将DC 24V电压一部分供给开关量输出模块及模拟量输出模块，另一部分通过设置在控制器主板基板上的DC-DC变换器产生 DC 5V电压供给控制器主板的MCU、温度输入模块、模拟量输入模块、开关量输入模块、RS485通讯模块、实时时钟电路。
进一步的，所述电源转换电路通过设置在控制器主板基板上的另一DC-DC 变换器产生另一组DC 5V电压供给RS485隔离电路，所述RS485隔离电路设置在控制器主板基板上并与控制器主板MCU连接。
进一步的，所述开关量输出模块采用继电器形式输出，包括ULN2003晶体管、继电器，控制器主板MCU输出引脚与ULN2003晶体管连接，将DC 5V电平转化为DC 24V电平，DC24V电平连接继电器线圈，控制继电器触点的打开与闭合。
进一步的，所述温度输入模块包括FDN336P场效应管、CD4051芯片、温度传感器、ADS7822模数转换芯片，控制器主板MCU通过FDN336P场效应管输出标准电流源1.14mA，通过CD4051芯片将一路标准电流源分别输送给多个不同的温度检测通道，标准电流流经不同温度检测通道上外接的温度传感器形成不同的电压值，该电压值通过ADS7822模数转换芯片转换成数字信号，再将数字信号传送给控制器主板MCU输入引脚进行采集。
进一步的，所述RS485隔离电路的信号传输部分采用光电耦合器，供电部分采用隔离变压器。
进一步的，所述电源转换电路采用LM2674-5电源芯片。
进一步的，所述温度输入模块设置为4路，其中2路为回风温度通道、2路为出风温度通道。
进一步的，根据计算出的两个回风温度的平均温度值，控制风机的启停及阀组的开闭。
本发明的有益效果是：能够实时采集系统运行的各种数据参与控制，解决了 CO2系统冷库控制特殊性的问题，可使用RS485接口与远程监控系统进行通讯，方便远程监控人员集中管控。结构简单，布局合理，能够让大规模CO2冷库高效运行，达到节能降耗目的。
附图说明
图1为本发明控制器主板的系统组成框图；
图2为本发明手操器的系统组成框图；
图3为本发明开关量输入模块DI电路；
图4为本发明开关量输出模块DO电路；
图5为本发明温度输入模块电路；
图6为本发明电源转换电路结构；
图7为本发明MCU与RS485通讯模块电路结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
一种应用于CO2系统的冷库控制器，包括控制器主板和手操器；
所述控制器主板包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与控制器主板 MCU连接的4路温度输入模块、3路4-20mA模拟量输入模块、模拟量输出模块、 8路开关量输入模块、10路开关量输出模块、RS485通讯模块、实时时钟电路；控制器主板使用外部12位模数转换器，型号ADS7822，SPI总线。4-20mA模拟量输入模块增加对接口的保护；4路温度输入模块的向外供电端有一个200mA 自恢复保险保护，且每路信号输入端均有限流电路，防止供电端与输入端短路等情况发生时损坏内部电路。
控制器主板的基板上设有与外部电源相连的电源转换电路，所述电源转换电路输入DC 24V电压。所述电源转换电路将DC 24V电压一部分供给开关量输出模块及模拟量输出模块，另一部分通过设置在控制器主板基板上的DC-DC变换器 LM2674产生DC 5V电压供给控制器主板的MCU、温度输入模块、模拟量输入模块、开关量输入模块、RS485通讯模块、实时时钟电路。
DC-DC变换器LM2674电路中的电感(变压器)副边产生的交变电压整流滤波后产生约DC 10V电压，再经设置在控制器主板基板上的另一DC-DC变换器 LM340(7805)产生另一组DC 5V电压供给RS485隔离电路，所述RS485隔离电路设置在控制器主板基板上并与控制器主板MCU连接。RS485隔离电路放弃传统实用的MAXIM的专用隔离芯片，采用了分立元件，即信号传输部分采用光电耦合器，供电部分采用隔离变压器，改为光电隔离及变压器隔离的方式，在保证不降低性能的前提下，节约了成本
所述开关量输出模块采用继电器形式输出，包括ULN2003晶体管、继电器，控制器主板MCU输出引脚与ULN2003晶体管连接，将DC 5V电平转化为DC 24V 电平，DC 24V电平连接继电器线圈，控制继电器触点的打开与闭合。
所述温度输入模块包括FDN336P场效应管、CD4051芯片、温度传感器、 ADS7822模数转换芯片，控制器主板MCU通过FDN336P场效应管输出标准电流源1.14mA，通过CD4051芯片将一路标准电流源分别输送给多个不同的温度检测通道，标准电流流经不同温度检测通道上外接的温度传感器形成不同的电压值，该电压值通过ADS7822模数转换芯片转换成数字信号，再将数字信号传送给控制器主板MCU输入引脚进行采集。优选的，温度传感器为PT100或PT1000或 NTC；温度输入模块包含4路温度检测通道，其中2路为回风温度通道、2路为出风温度通道。
所述电源转换电路采用LM2674-5电源芯片，通过LM2674-5电源芯片，将控制器主板外部电源供电DC 24V电压转换为DC 5V电压，给控制器主板其它芯片供电；
所述手操器包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与手操器MCU连接的按键检测电路、LCD液晶显示背光模块、RS485通讯模块；
所述控制器主板中的RS485通讯模块通过RS485总线与手操器中的RS485 通讯模块相连并进行数据交换。RS485通讯模块的RS485通讯芯片与MCU的 RS485通讯引脚直接连接，实现与外部RS485接口进行通讯数据交互。
本种结构形式的控制器，能够实时采集系统运行的各种数据参与控制，包括 2组出风温度和回风温度、1组CO2浓度、1组湿度、1组结霜压力、水流信号状态和呼救报警。根据设定的各项参数和当前运行状态，该控制器可以控制两组制冷相关的主要设备，每组包括：1#、2#风机(风机可以只有1台，也可以不止2 台，多台分成两组也可以)；2组供液阀；2组冲霜水阀；2组电加热。每组设备靠采集1个出风温度，1个回风温度来控制制冷，按定时或周期融霜，检测水流信号，保证水冲霜的安全性。同时对设备运行状态进行实时监控，一旦出现异常，就会在手操器的LCD液晶显示背光模块上显示警报信息，并自动采取安全保护措施。本控制器的出现，解决了CO2系统冷库控制特殊性的问题，使用RS485接口与远程监控系统进行通讯，方便远程监控人员集中管控。
本控制器可以根据两个回风温度相加后除以二，得出平均温度，再根据平均温度控制两组风机的启停及阀组的开闭；风机及阀组动作间的间隔可以通过手操器设定；可以定时或按周期进行分组水冲霜；可以检测冷库内CO2浓度并提供气体报警输出；可以通过手操器显示两组风机的结霜压力、冷库内空气湿度，水流信号和呼救报警状态，保证CO2冷库系统安全稳定运行。
实施例2
本控制器还可以根据各自的回风温度分别控制两组风机的启停及阀组的开闭；或分别自动控制两组风机的启停及各阀组的开闭。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种应用于CO2系统的冷库控制器，其特征在于，包括控制器主板和手操器；
所述控制器主板包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与控制器主板MCU连接的4路温度输入模块、3路4-20mA模拟量输入模块、模拟量输出模块、8路开关量输入模块、10路开关量输出模块、RS485通讯模块、实时时钟电路；控制器主板使用外部12位模数转换器，型号ADS7822，SPI总线；所述4路温度输入模块的向外供电端设有一个200mA自恢复保险，且每路信号输入端均有限流电路；
所述手操器包括基板和设置于基板上的MCU，以及分别与手操器MCU连接的按键检测电路、LCD液晶显示背光模块、RS485通讯模块；
所述控制器主板中的RS485通讯模块通过RS485总线与手操器中的RS485通讯模块相连并进行数据交换；
所述控制器主板的基板上设有与外部电源相连的电源转换电路，所述电源转换电路输入DC 24V电压；
所述电源转换电路采用LM2674-5电源芯片，将DC 24V电压一部分供给开关量输出模块及模拟量输出模块，另一部分通过设置在控制器主板基板上的DC-DC变换器产生DC 5V电压供给控制器主板的MCU、温度输入模块、模拟量输入模块、开关量输入模块、RS485通讯模块、实时时钟电路；
所述电源转换电路通过设置在控制器主板基板上的另一DC-DC变换器产生另一组DC5V电压供给RS485隔离电路，所述RS485隔离电路设置在控制器主板基板上并与控制器主板MCU连接；所述RS485隔离电路的信号传输部分采用光电耦合器，供电部分采用隔离变压器；
所述温度输入模块包括FDN336P场效应管、CD4051芯片、温度传感器、ADS7822模数转换芯片，控制器主板MCU通过FDN336P场效应管输出标准电流源1.14mA，通过CD4051芯片将一路标准电流源分别输送给多个不同的温度检测通道，标准电流流经不同温度检测通道上外接的温度传感器形成不同的电压值，该电压值通过ADS7822模数转换芯片转换成数字信号，再将数字信号传送给控制器主板MCU输入引脚进行采集；所述温度输入模块设置为4路，其中2路为回风温度通道、2路为出风温度通道；根据计算出的两个回风温度的平均温度值，控制风机的启停及阀组的开闭；
所述开关量输出模块采用继电器形式输出，包括ULN2003晶体管、继电器，控制器主板MCU输出引脚与ULN2003晶体管连接，将DC 5V电平转化为DC 24V电平，DC 24V电平连接继电器线圈，控制继电器触点的打开与闭合。
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