CN114216273A - 一种工业暖风机智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业暖风机智能控制系统及方法，所述系统包括可编程控制器(3)、温度传感器(1，2)、交流变压器(4)、暖风机加热装置(5)、可变速风机(6)以及输入端口(7)；其中，所述交流变压器(4)电连接暖风机加热装置(5)；所述可编程控制器(3)分别电连接温度传感器(1，2)、交流变压器(4)、可变速风机(6)以及输入端口(7)，由此根据设定目标温度，可自动调节暖风机加热装置(5)的发热功率以及可变速风机(6)的风速，实现智慧节能运行。本系统中采用可编程控制器(3)可外部嵌入多种控制程序，在实现运行调控基础，还可实现故障报警、开机自检等多种功能，从而实现暖风机的智能控制。

Description

一种工业暖风机智能控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种智能控制技术领域，尤其是涉及一种工业暖风机智能控制系统及方法。

背景技术

现有工业暖风机可分为燃油型、燃气型、电加热型暖风机。电加热型工业暖风机，使用过程不会污染环境，适用范围较广，因此广泛应用于工农业环境温度控制等领域。目前所使用的电加热暖风机控制方式比较简单，其控制方式基本采用分档位控制的方式，用户可根据使用需求进行档位切换。这种控制方式存在明显使用缺陷，用户不能自主设置控制温度，容易偏离目标控制温度范围，不具备自动调节功能，造成室内温度过高或者过低，控制效果较差，造成能源的浪费。现有技术如中国专利CN208936260 U公开了一种工业暖风机控制系统，采用启动温度阈值和停止温度阈值方式自动控制工业暖风机的启停，采用此种方式无法避免暖风机频繁启停，同时控制精度也较差，智能化效果也较差。又如现有技术中国专利CN207865720U也提出一种温度检测模块和加热继电器控制通断来实现控温的目标，这种方式同样也存在无法避免暖风机频繁启停的问题，控制精度也不高。

在以往的工业暖风机中，只是针对某一方面控制功能进行了优化，而缺少针对工业暖风机整体智能控制的设计与提升。

因此，需要新的技术和装置，以至少部分解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种新型智能工业暖风机控制系统以及方法，以提升工业暖风机的整体智能控制水平，达到优化控制、节约能源、安全使用的目的，利用可编程控制器(PLC)、温度传感器、交流变压器等自控装置实现工业暖风机智能控制，可实现自主设定控制温度，设定目标控温的自动运行，故障报警，开机自检、远程无线控制等功能模式，达到节约能源，延长设备使用寿命等目的。

可编程控制器(PLC)作为一种具有微处理器作用的自控化控制的数字预算控制器。可支持用户自主编辑控制程序，含有多个输入、输出接口，相比其他控制器提供输出输入接口数较多，可扩充，此外还可以实现模拟控制如PID控制，避免采用传统通断控制造成设备频繁启停的问题。采用PLC作为控制中心，可以扩充采集输入和控制输出端口，进而增加温度采集、控制输出端口，构造底层控制基础，在PLC可嵌入编辑控制程序，进而实现自检、故障报警、自动补偿运行等功能。

根据本发明的一方面，提供一种工业暖风机智能控制系统，包括：

可编程控制器(3)、温度传感器(1，2)、交流变压器(4)、暖风机加热装置(5)、可变速风机(6)以及输入输出端口(7)；

其中，所述交流变压器(4)电连接暖风机加热装置(5)；所述可编程控制器(3)分别电连接温度传感器(1，2)、交流变压器(4)、可变速风机(6)以及输入输出端口(7)，由此可调节暖风机加热装置(5)的发热功率以及可变速风机(6)的风速，实现暖风机的智能控制。

进一步，工业暖风机智能控制系统还包括与所述可编程控制器(3)电连接的无线通讯模块(11)，用于将来自可编程控制器(3)的实时运行数据信息上传至手机APP端，同时接收手机APP端下发的调节命令并传输至可编程控制器 (3)。

进一步，所述线路包括电源线(9)和通讯线(10)，所述交流变压器(4) 通过所述电源线(9)与所述暖风机加热装置(5)相连接；所述可编程控制器 PLC(3)通过所述通讯线(10)将控制信号发送到所述交流变压器(4)和所述风机(6)。

进一步，工业暖风机智能控制系统还包括暖风机电源(8)，所述暖风机电源 (8)通过所述电源线(9)为所述可编程控制器(3)、所述交流变压器(4)和所述风机(6)提供电源。

进一步，所述的温度传感器(1，2)包括暖风机进风口温度传感器(1)和暖风机出风口温度传感器(2)；所述暖风机进风口温度传感器(1)布置在暖风机进风口中心，采集暖风机进风温度；所述暖风机出风口温度传感器(2)布置在暖风机出风口，采集暖风机出风温度。

进一步，所述暖风机进风口温度传感器(1)和暖风机出风口温度传感器(2) 为热阻式温度传感器，测温范围为-40-150℃，输出信号为4-20mA。

进一步，所述可变速风机(6)为双速轴流风机，有高速和低速两个档位。

进一步，所述交流变压器(4)具有通讯接口，可在0～100％范围内调节输出电压。

进一步，所述输入输出端口(7)为触摸屏(7)，例如4.3英寸触摸屏，用于输入控制模式与参数以及读取现有控制状态。

进一步，所述无线通讯模块(11)为4G网络通讯模块或者WIFI通讯模块，通过无线通讯模块(11)将实时运行数据信息上传至手机APP端，同时在手机 APP端下发调节命令。

进一步，所述可编程控制器(3)具有温度传感器接口、风机接口及控制模块接口，支持外部编程导入，开放输入相应控制参数，同时可输出数据。

根据本发明的另一方面，提供一种工业暖风机智能控制方法，其采用本发明的智能控制系统，可以包括：

手动控制和自动控制两种操作，

在自动控制中，可编程控制器(3)实时接收温度传感器(1，2)采集的温度信息，通过比对采集的温度与预设的目标温度差值进行PID调节，以调节交流变压器(4)输出电压，由此调节暖风机加热装置(5)的发热功率，并且当交流变压器输出值低于85％时，将可变速风机调为低速运转。

进一步，所述方法还包括在系统开始运行时的故障自检，当提示风机故障和 /或加热模块故障时，不启动暖风机；当提示暖风机进风温度传感器故障时，只选择手动控制进行操作.

进一步，所述温度传感器(1，2)包括暖风机进风口温度传感器(1)和暖风机出风口温度传感器(2)，分别对应室内环境目标温度的运行方式以及出风目标温度的运行方式，两种运行方式分别以暖风机进风口温度作为目标温度以及以暖风机出风口温度作为目标温度。

进一步，所述方法还包括在系统运行过程中的报警操作，报警操作包括在报警的同时自动执行以下操作：

当提示交流变压器故障时，可变速风机(6)停止工作；

当提示可变速风机故障时，交流变压器(4)输出值调整为0；

当提示温度传感器故障时，自动控制调整为手动控制；

当提示出风温度过高时，在手动控制方式下，则降一档运行；在自动控制运行模式中室内环境目标温度的运行方式下，自动切换到出风目标温度的运行方式，出风目标温度设置为可选范围的最高值。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

本发明提供用于工业暖风机的智能控制系统，与既往的专利中智能装置组成与功能显著不同，并进行功能改进提升，实现工业暖风机智能控制，同时达到节约能源，安全稳定运行的目的。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1为根据优选实施例的工业暖风机智能控制系统组成图；以及

图2为根据优选实施例的工业暖风机智能控制逻辑图。

图中，1为暖风机进风口温度传感器，2为暖风机出风口温度传感器，3为可编程控制器，4为交流变压器，5为暖风机加热装置，6为可变速风机，7为输入输出端口，8为暖风机电源，9为电源线，10为通讯线，11为无线通讯模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

参阅图1，本实施例提供一种新型工业暖风机智能控制系统，可以包括：温度传感器(1，2)、可编程控制器3、交流变压器4、暖风机加热装置5、可变速风机6、输入输出端口(触摸屏)7、电源线9、通讯线10、无线通讯模块11以及用于连接的线路。

电源器8通过电源线10为可编程控制器3、交流变压器4、可变速风机6提供电源。交流变压器4通过电源线与暖风机加热装置5相连接。通过无线通讯模块11可把实时运行数据信息上传至手机APP端，同时在手机APP端可下发调节命令等。

温度传感器(1，2)可以包括暖风机进风口温度传感器1和暖风机出风口温度传感器2。暖风机进风口温度传感器1布置在暖风机进风口中心，采集暖风机进风温度；暖风机出风口温度传感器2布置在暖风机出风口，采集暖风机出风温度。

更具体地，暖风机进风口温度传感器1和暖风机出风口温度传感器2可以为热阻式温度传感器，测温范围为-40至150℃，输出信号可以为4-20mA。可变速风机6为双速轴流风机，有高速和低速两个档位。交流变压器4具有通讯接口，可在0～100％范围内调节输出电压。输入输出端口可以为触摸屏，例如为4.3英寸触摸屏，用于输入控制模式与参数以及读取现有控制状态。无线通讯模块11 可以为4G网络通讯模块或者WIFI通讯模块，通过无线通讯模块11将实时运行数据信息上传至手机APP端，同时在手机APP端下发调节命令。可编程控制器3 可具有温度传感器接口、风机接口及控制模块接口，支持外部编程导入，开放输入相应控制参数，同时可输出数据。

工业暖风机智能控制系统的工作原理如下：

可编程控制器3可支持编写控制程序，接收暖风机进风口温度传感器1和暖风机出风口温度传感器2传输的电流信号，并解析采集温度信息，按照相应控制程序命令发送控制信号经通讯线10至交流变压器4和可变速风机6，交流变压器4和可变速风机6执行相应控制命令，调节暖风机加热装置5的发热功率以及可变速风机6的转速。触摸屏可实时显示运行情况，以及设置控制参数，如控制方式、档位、目标控制温度等。

如图2展示了暖风机智能控制逻辑，打开暖风机触摸屏上的开关后，进入设置项，可设置高温报警参数以及PID调节参数等。开机后可编程控制器3执行内部自检程序，校时以及检测是否存在故障。

1)提示无故障

提示无故障即进入正常开机状态，用户可选择手动控制模式、自动控制模式。选择手动控制模式，设置3个档位，用户可自主选择任一档位进行运行。在三高中低个档位中，供热量分别为额定供热量，85％额定供热量，70％供热量；选择高、中档位中风机为高转速模式，低档位中风机切换为低转速模式；选择高挡位，交流变压器输出100％，选择中挡位，交流变压器输出92％，选择低挡位，交流变压器输出84％。选定挡位后，用户可设置是否定时运行，进而选择运行时间段。

选择自动运行，可选择室内环境目标控制温度、出风目标温度两种控制模式。

选择室内环境目标温度的运行方式，以暖风机进风口温度作为目标温度，默认目标温度为20.00℃，用户可设置0～40.00℃之间任意设置温度，设置目标温度后，即可进入自动运行，同时会提示用户是否设置定时功能，设置运行时间段。进入自动运行之后，可编程控制器3实时接收暖风机进风口温度传感器1 采集的温度信息，通过比对实时温度与目标温度差值进行PID调节，调节交流变压器输出电压，可在0～100之间任意变化，当交流变压器输出值低于85％，可变速风机调为低速运转。

选择出风目标温度的控制方式，以暖风机出风口温度作为目标温度，默认目标温度为40.00℃，用户可设置20.00～80.00℃之间任意设置温度，设置目标温度后，即可进入自动运行，同时会提示用户是否设置定时功能，设置运行时间段。进入自动运行之后，可编程控制器3实时接收暖风机出风口温度传感器2 采集的温度信息，通过比对实时温度与目标温度差值进行PID调节，调节交流变压器输出电压，可在0～100之间任意变化，当交流变压器输出值低于85％，可变速风机调为低速运转。

2)提示故障

开机自检后，发现设备故障，输出显示在触摸屏7上，如提示风机故障、加热模块故障，暖风机均不启动；如提示暖风机进风温度传感器，只能选择手动控制的运行模式，按照前述手动控制模式运行。

运行结束，首先关闭加热模块，可变速风机6运行0.5min后关闭。

运行过程中，可编程控制器3实时与暖风机进风口温度传感器1和暖风机出风口温度传感器2、交流变压器4、可变速风机6通讯，发现故障，随即报警，若在运行过程中发生以下故障，在报警的同时执行以下命令：

提示交流变压器故障，可变速风机6停止工作；

提示可变速风机故障，交流变压器4输出值调整为0；

提示温度传感器故障，自动控制模式调整为手动控制模式，挡位可以选择2 挡；

提示出风温度过高，如果选择手动控制方式，自动降一档运行；如果选择自动控制运行模式中室内环境目标温度的运行方式，自动切换到出风目标温度的控制方式，出风目标温度设置为可选范围的最高值。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种工业暖风机智能控制系统，其特征在于，包括：可编程控制器(3)、温度传感器(1，2)、交流变压器(4)、暖风机加热装置(5)、可变速风机(6)以及输入输出端口(7)；

其中，所述交流变压器(4)电连接暖风机加热装置(5)；所述可编程控制器(3)分别电连接温度传感器(1，2)、交流变压器(4)、可变速风机(6)以及输入输出端口(7)，由此可调节暖风机加热装置(5)的发热功率以及可变速风机(6)的风速，实现暖风机的智能控制。

2.根据权利要求1所述的一种工业暖风机智能控制系统，其特征在于，还包括与所述可编程控制器(3)电连接的无线通讯模块(11)，用于将来自可编程控制器(3)的实时运行数据信息上传至手机APP端，同时接收手机APP端下发的调节命令并传输至可编程控制器(3)。

3.根据权利要求1所述的一种工业暖风机智能控制系统，其特征在于，所述温度传感器(1，2)包括暖风机进风口温度传感器(1)和暖风机出风口温度传感器(2)；所述暖风机进风口温度传感器(1)布置在暖风机进风口中心，采集暖风机进风温度；所述暖风机出风口温度传感器(2)布置在暖风机出风口，采集暖风机出风温度。

4.根据权利要求1所述的一种工业暖风机智能控制系统，其特征在于，所述可变速风机(6)为双速轴流风机，有高速和低速两个档位。

5.根据权利要求1所述的一种工业暖风机智能控制系统，其特征在于，所述可编程控制器(3)具有温度传感器接口、风机接口及控制模块接口，支持外部编程导入，开放输入相应控制参数，同时可输出数据。

6.根据权利要求1所述的一种工业暖风机智能控制系统，其特征在于，所述输入输出端口(7)为触摸屏，用于输入控制模式与参数以及读取现有控制状态。

7.一种利用根据权利要求1-6任一项所述的工业暖风机智能控制系统来控制所述工业暖风机的方法，其特征在于，包括：手动控制和自动控制两种操作，

在自动控制中，可编程控制器(3)实时接收温度传感器(1，2)采集的温度信息，通过比对采集的温度与预设的目标温度差值进行PID调节，以调节交流变压器(4)输出电压，由此调节暖风机加热装置(5)的发热功率，并且当交流变压器输出值低于85％时，将可变速风机调为低速运转。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括在系统开始运行时的故障自检，当提示风机故障和/或加热模块故障时，不启动暖风机；当提示暖风机进风温度传感器故障时，只选择手动控制进行操作。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述温度传感器(1，2)包括暖风机进风口温度传感器(1)和暖风机出风口温度传感器(2)，分别对应室内环境目标温度的运行方式以及出风目标温度的运行方式，两种运行方式分别以暖风机进风口温度作为目标温度以及以暖风机出风口温度作为目标温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在系统运行过程中的报警操作，报警操作包括在报警的同时自动执行以下操作：

当提示交流变压器故障时，可变速风机(6)停止工作；

当提示可变速风机故障时，交流变压器(4)输出值调整为0；

当提示温度传感器故障时，自动控制调整为手动控制；

当提示出风温度过高时，在手动控制方式下，则降一档运行；在自动控制运行模式中室内环境目标温度的运行方式下，自动切换到出风目标温度的运行方式，出风目标温度设置为可选范围的最高值。

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