CN1264812A - 多空调机系统的通信组件及其初始化操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于多空调机系统的通信组件以及供该系统使用的初始化操作方法,该多空调机系统包括多个室内单元和一个用于控制所述室内单元的室外单元。该组件包括:包括在每一个室内单元和室外单元中的电源电路;包括在每一个室内单元和室外单元中的发送器/接收器电路;包括在每一个室内单元和室外单元中的微机。此外,在接通系统电源时,室外单元呼叫室内单元,依次将地址指定给比其它室内单元更早作出响应的任何一个室内单元。

Description

多空调机系统的通信组件及其初始化操作方法

本发明涉及多空调机系统的通信组件及其初始化操作方法，更具体地说，涉及多空调机系统的通信组件及其初始化操作方法，在该系统中一个室外单元能够控制多个室内单元。

空调机一般包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀。其中蒸发器安装在空调机的室内单元中，压缩机、冷凝器和膨胀阀安装在空调机的室外单元中。

制冷剂以如下的方式通过空调机的相应部件来改变其状态。更具体地说，压缩机的压缩使制冷剂变为高温、高压状态。在冷凝器中，处于高温高压状态的制冷剂与周围的空气进行热交换，被冷凝成高压液态。随后，膨胀阀使处于高压液态的制冷剂膨胀成为易蒸发状态，即低温、低压、低干燥状态。在蒸发器中，处于低温、低压、低干燥状态的制冷剂与周围空气进行热交换，变成低温、低压的蒸气状态，从而降低室内空气的温度。换句话说，蒸发器的功能在于降低室内温度。

在具有大量房间的建筑物，例如高层建筑物中，近年来出现了一种多空调机系统，该系统将多个室内单元与一个共同的室外单元相连接。每一个室内单元和该室外单元都分别装有其微机，它们彼此联络，用于控制彼此的操作。换句话说，室外单元的微机检查各室内单元的工作状态，并根据检查结果来确定整个负荷量。随后，室外单元的微机根据所确定的负荷量，确定如何操纵室外单元中的压缩机、冷凝器和膨胀阀。另一种方式是采用分离的传感器检测房间的状态，将检测到的结果分别传送到室外单元中的微机。在这种情况下，室外单元中的微机响应这些传感器的输出信号，将控制信号分别传送到室内单元的微机，以便确定室内单元的工作状态。

无论采用何种方式，都必须为每一个室内单元分配一个地址，以便室外单元能够准确地控制室内单元。室内单元检测相关房间的负荷量，并将检测到的负荷信息分别传送到室外单元，室外单元对来自各个室内单元的负荷信息以一种整体方式进行处理，根据处理的结果，确定如何控制相应的室内单元，并将确定的结果分别传送到各室内单元。需要采用通信线，来实现上述检查整个负荷量、同时交换信息的顺序过程。

图1是方框图，示出了一种一对一通信型常规多空调机系统的结构。

参见图1，多空调机系统包括多个室内单元11、12、13和一个室外单元20。室内单元11、12、13包括微机11a、12a、13a，以及相应的第一通信电路11b、12b、13b。室外单元20包括微机20a和第二通信电路21b、22b、23b，它们分别对应于室内单元11、12、13中的第一通信电路11b、12b、13b。

每一个室内单元11、12、13都采用图2所示的四线或者三线方式与室外单元20相互连接。在图2A所示的四线方式中，电源线和通信线都采用两根线。在图2B所示的三线方式中，电源线和通信线中的一根线是共用的，因此总共采用三根线。该共用线被接地。

四线方式的缺点是需要采用较多的导线，从而增大了材料成本。因此，近年来主要采用的是三线方式，这种方式能够减少所用材料的成本，并能够防止由于电源线和通信线间的错误连接而造成短路现象。

另一方面，在图1所示的结构中，当室内单元11、12、13的数目增多时，与室外单元20的微机20a相连接的第二通信电路21b、22b、23b也相应增多。其结果是必须为室外单元20中的微机20a提供更多的通信端子，这使得通信线的布置更为复杂。因此，安装附加的室内单元使通信连接变得复杂，从而增大了出错的可能性且降低了通信效率。

为了解决上述问题，需要提供这样一种技术，采用该技术室外单元只需要采用一个通信电路与多个室内单元进行通信。

图3示出了另一种常规多空调机系统的结构框图。

参见图3，室外单元和室内单元都包括微机、电源电路和发送器/接收器电路。由每一个室内单元延伸而来的三根线都共同与室外单元中的连接器相连接。微机的作用是确定如何控制相关系统的工作。电源电路的作用是为室外单元和室内单元中的相应一个提供驱动电源。发送器/接收器电路的作用是在室外单元与室内单元之间发送和接收信息。

在上述结构中，室外单元中的发送器/接收器电路在执行通信功能时，接收来自所有室内单元的信号。为了识别正在发送信号的室内单元，室外单元必须对所有室内单元定址(addressing)。

为此，系统的安装者在完成机械安装之后，还必须人工分别为各个室内单元指定地址。这一点对于系统安装者来说是不方便的。此外，在使用者改变使用的地址时，可能在通信系统中产生错误。

此外，在空调机的初始安装过程中，所有来自室内单元的导线都连接到室外单元的连接器。此时，诸多的导线，包括电源线、共用线、通信线，可能导致导线错误地连接到连接器的端子上，出现诸如图4所示的接线错误。

为了消除由使用者来指定室内单元地址的麻烦，日本专利申请公开成平6-319176号公开了一种能够自动为室内单元指定地址的技术。

根据该项技术，每一个室内单元中的微机以随机数的方式产生其自己的地址，室外单元中的微机顺序呼叫特定地址的室内单元，当它接收到室内单元的响应时，就将该特定地址指定给该室内单元。然而，当两个以上的室内单元产生相同的地址时，就会在通信中产生冲突。为了解决这一问题，采用了典型的通信系统管理关联/载波检测器(communication systems management association/carrier detector)(CSMA/CD)方法。

然而，将CSMA/CD方法用于产生随机数时，当由于冲突而再次产生随机数时，会在一设置范围内连续地产生相同的地址，从而使得正常的定址操作无法进行。例如，在随机数的产生范围限于1到50之间的情况下，如果在地址49出现了两个或者多个室内单元的冲突，该随机数产生就要重新进行，所有的室内单元产生对应于地址50的相同随机数，从而导致定址操作失败。

本发明是针对上述问题而作出的，其目的在于提供一种用于多空调机系统的通信组件，它能够采用两根无极性的加载有交流电源的电源线来提供电源，并在一个室外单元和多个室内单元之间进行信息交换，从而简化空调机的安装工作，避免出现接线错误。

本发明的另一目的是为多空调机系统提供一种初始化操作方法，根据该方法，在系统接通电源的时候，室外单元呼叫室内单元，依次将地址指定给比其它室内单元更早地发送出响应的任何一个室内单元，从而能够迅速无误地进行定址操作。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于多空调机系统的通信组件，该多空调机系统包括多个室内单元和一个用于控制所述室内单元的室外单元，该组件包括：包括在每一个室内单元和室外单元中的电源电路，该电源电路连接到两根无极性的电源线，以便给所述室内单元中的相应一个和室外单元提供驱动电源；包括在每一个室内单元和室外单元中的发送器/接收器电路，与所述电源线相连接，将需要传送的信息转换为脉冲形式，并在交流电压中运载(carry)经过转换的结果，通过所述电源线来发送和接收信息；包括在每一室内单元和室外单元中的微机，用于根据来自所述电源线并由所述发送器/接收器电路接收的信息来控制相关系统的操作。

上面所述的发送器/接收器电路包括：载波信号发生器，用于产生脉冲信号，以便在所述电源线上运载所述需要传送的信息；与所述电源线相连接的耦合电路，用于进行信号匹配操作；放大器，用于放大所述载波信号发生器产生的脉冲信号，并将经过放大的结果送到所述耦合电路，以便通过所述电源线实现信息传送；载波信号检测器，用于接收通过所述耦合电路由所述电源线传送的信息，对接收到的信息进行解调，以便检测其中的载波信号。

所述通信组件进一步包括与所述系统的主电源输入端相连接的阻塞滤波器，用于防止在该系统内发送和接收的信息传送到系统之外。

根据本发明的另一方面，提供了一种在多空调机系统中进行初始化操作的方法，该系统包括多个室内单元和一个用于控制室内单元的室外单元，该方法包括：第一步骤，在所述系统接通电源时，向所有的室内单元发送地址N-室内单元传送允许信息；第二步骤，将地址N指定给这样的室内单元，该室内单元响应所述地址N-室内单元传送允许信息，第一个传送出其应答信息；第三步骤，在执行上述第二步骤之后，向所有的室内单元发送地址N+1-室内单元传送允许信息；第四步骤，将地址N+1指定给这样的室内单元，该室内单元响应所述地址N+1-室内单元传送允许信息，第一个传送出应答信息；第五步骤，重复上述第三步骤和第四步骤，直到将地址指定给所有的室内单元。

所述方法进一步包括：第六步骤，禁止被指定了地址的室内单元的信息传送操作，直到将地址指定给所有的室内单元为止；和第七步骤，如果已经将地址指定给所有的室内单元，则向所有的室内单元传送地址指定结束信号，解除对室内单元传送信息的禁止。

通过下面结合附图的详细说明，将能够更为清楚地理解本发明的上述和其它目的、特点和优点，其中：

图1是方框图，示出了一种一对一通信型常规多空调机系统的结构；

图2显示了常规多线发送器/接收器单元的信号线连接；

图3是方框图，示出了另一种常规多空调机系统的结构；

图4示出了经常出现的连线错误的一个例子；

图5是方框图，示出了本发明的多空调机系统的结构；

图6是方框图，示出了如图5所示系统中采用的发送器/接收器电路的结构；

图7A-7E是图6所示电路中的信号的波形图；

图8是流程图，示出了一种为图5所示本发明的多空调机系统中的室内单元自动指定地址的方法；

图9是本发明所采用的通信帧格式。

图5是本发明的多空调机系统的结构的方框图。

参见图5，多空调机系统包括多个室内单元110、120，以及室外单元130，它们仅仅采用一个电源进行工作。该多空调机系统采用基于两根电源线的发送/接收方式，采用频率为50Hz或者60Hz、电压为110V或者220V的交流电源作为驱动电源，并将高频信息置于该驱动电源中进行发送。

室内单元110、120和室外单元130分别包括微机111、121和131，电源电路112、122、132，发送器/接收器电路113、123、133。分别来自室内单元110、120的两根无极性的电源线共同连接到室外单元130中的连接器134。

在图5中，附图标记135表示噪音滤波器，它消除系统的输入电源中的噪音成份。附图标记136表示阻塞滤波器，它用于防止在系统内发送和接收的信息被传送到外界。根据本发明，信息是通过电源线来予以发送和接收的，电源线上加载的电源与其它建筑物中为与本发明系统没有关系的空调机提供的电源是同一电源。在这种情况下，在本发明的系统中发送和接收的信息也可以用于操作任何其它建筑物中的空调机。因此，阻塞滤波器136用于防止被发送和接收的信息传送到系统外部。

图6是方框图，示出了如图5所示系统中采用的每一个发送器/接收器电路113、123、133的结构。

参见图6，该发送器/接收器电路包括：载波信号发生器141，用于产生脉冲信号，以便在相关电源线上运载需要予以发送的信息；耦合电路142，它与相关电源线相连接，用于进行信号匹配操作；放大器143，用于放大由载波信号发生器141产生的脉冲信号，并将经过放大的信号送到耦合电路142，以便通过相关电源线来实现信息传送；载波信号检测器144，用于接收通过耦合电路142由相关电源线传送来的信息，对接收到的信息进行解调，以便从中检测载波信号；钳位电路145，它连接在耦合电路142与载波信号检测器144之间，用于使载波信号检测器144检测的载波信号在幅值上保持恒定。

下面对本发明的具有上述结构的发送器/接收器电路作详细说明。

首先，每一个微机111、121、131检查系统的当前状态，如果通过检查确定有信息发送，则每一个发送器/接收器电路113、123、133中的载波信号发生器141产生一个如图7A所示的脉冲信号，以便在相关电源线上运载该信息。由于该脉冲信号为方波形式，它响应由相关微机产生的发送控制信号以on/off(导通/截止)的方式产生，以便表示信息。

放大器143对载波信号发生器141产生的脉冲信号以模拟信号方式予以放大，其输出波形如图7B所示，经过放大的信号送到耦合电路142，该电路由电感和电容构成。耦合电路142通过电源线来传送放大器143的输出信号，在60Hz的交流电压中运载该信息，其波形如图7C所示。

如果室外单元或者任何其它室内单元接收到如上所述传送的信号，其中的耦合电路142从接收的信号中去掉60Hz的交流信号，仅让如图7D所示的载波信号通过。由于通过的载波信号在幅值上不是恒定的，钳位电路145的作用是使该信号在幅值上保持恒定，其输出信号的波形如图7E所示。此后，载波信号检测器144由钳位电路145的输出检测出如图7A所示的脉冲信号，从而对接收到的信息进行解调。

现在，结合图8详细介绍如图5所示本发明的多空调机系统中采用的为室内单元自动指定地址的方法。

参见图8，首先，在步骤S1和S2中，在系统接通电源之后，室外单元向所有的室内单元发出地址1-室内单元传送允许信息，该信息表示“允许地址1的室内单元进行传送操作”，然后进入等候状态。

当系统接通电源之后，每一个室内单元都被初始设置为地址0，不赋予它其特定的地址，然后进入等候状态。如果每一个室内单元在等候状态接收到室外单元发出的地址1-室内单元传送允许信息，它在步骤S3中向室外单元发送一个应答信息。

在步骤S4中，室外单元连续地检查在预定的时间期间内(例如30秒)是否接收到所述应答信息。如果在预定时间期间内接收到所述应答信息，室外单元在步骤S5中将地址1指定给第一个发送出应答信息的室内单元。

随后，室外单元在步骤S6中禁止被指定了地址1的室内单元进行发送操作，在步骤S7中将地址值增加1，并重复进行上述操作。此时，其它没有被指定地址的室内单元保持在等候状态。

在上述步骤S4中，如果在预定的时间期间内没有检测到应答信息，室外单元将认为已经为所有的室内单元指定了地址，并在步骤S8中以预定次数向所有的室内单元发出一个地址指定结束信号。根据申请人的测试结果，最好将地址指定结束信号发出三次。

此后，如果所有的室内单元接收到地址指定结束信号，它们就在步骤S9中从禁止发送的状态释放出来。其结果是所有的室内单元都为操作多空调机系统进行通信做好了准备。

图9示出了本发明采用的通信帧格式。在采用如图9所示的通信帧格式的情况下，可以连接的室内单元的数目最多可以到255个。其原因是：在该通信帧中，目的地址和源地址各占一个字节，地址0用于室外单元，其余的可用地址共有255个。如图9所示，本发明所采用的通信帧包括前同步码P、起始帧定界符SFD、目的地址DA、源地址SA、长度L、数据D以及帧检验序列FCS。

另一方面，在上述步骤S5中，在接收来自室内单元的应答信息以及将地址N指定给任何第一个将应答信息传送给室外单元的室内单元时，有可能出现冲突。这就是说，有可能几个室内单元同时发送应答信息，而且同时被室外单元接收。

采用典型的CSMA/CD方法来避免这一问题。更具体地说，当发生冲突时，室外单元就不进行定址操作，重新发出地址N-室内单元传送允许信息，以便让室内单元重新发出应答信息。此时，在一个预定的时间期间内禁止产生冲突的室内单元进行其发送操作，以减少产生冲突的可能性。每一个室内单元都具有可变参数和冲突存储参数。如果发生冲突，禁止发送的时间期间根据可变参数的状态值来确定。此外，将冲突记录在冲突存储参数中，从而能够确定冲突的数目。

从上面的说明中可以看出，根据本发明，采用两根无极性的电源线，可以在室外单元与室内单元之间进行信息交换，从而减少空调机安装的复杂性，降低材料成本并解决接线错误的问题。

此外，在接通系统电源时将地址自动地指定给室内单元。因此，不需要系统安装人员以人工方式将特定的地址指定给室内单元，同时逐一进行检验，从而能够迅速地进行定址操作，使安装工作能够方便地进行。

上面对本发明的最佳实施例进行了说明，本技术领域里的普通技术人员在下面的权利要求的范围之内还可以对本发明作出种种改进和变动。

Claims (5)

1.一种用于多空调机系统的通信组件，该多空调机系统包括多个室内单元和一个用于控制所述室内单元的室外单元，该组件包括：

包括在每一个所述室内单元和室外单元中的电源电路，该电源电路连接到两根无极性的电源线，以便给所述室内单元中的相应一个和室外单元提供驱动电源；

包括在每一个所述室内单元和室外单元中的发送器/接收器电路，与所述电源线相连接，将需要传送的信息转换为脉冲形式，并在交流电压中运载经过转换的结果，通过所述电源线来发送和接收所述信息；

包括在每一所述室内单元和室外单元中的微机，用于根据来自所述电源线并由所述发送器/接收器电路接收的信息来控制相关系统的操作。

2.如权利要求1所述的用于多空调机系统的通信组件，其中所述发送器/接收器电路包括：

载波信号发生器，用于产生脉冲信号，以便在所述电源线上运载所述需要传送的信息；

与所述电源线相连接的耦合电路，用于进行信号匹配操作；

放大器，用于放大所述载波信号发生器产生的脉冲信号，并将经过放大的结果送到所述耦合电路，以便通过所述电源线实现信息传送；和

载波信号检测器，用于接收通过所述耦合电路由所述电源线传送的信息，对接收到的信息进行解调，以便检测其中的载波信号。

3.如权利要求1所述的用于多空调机系统的通信组件，进一步包括与所述系统的主电源输入端相连接的阻塞滤波器，用于防止在该系统内发送和接收的信息传送到系统之外。

4.一种在多空调机系统中进行初始化操作的方法，该系统包括多个室内单元和一个用于控制所述室内单元的室外单元，该方法包括下述步骤：

(a)在所述系统接通电源时，向所有所述室内单元发送地址N-室内单元传送允许信息；

(b)将地址N指定给这样的室内单元，该室内单元响应所述地址N-室内单元传送允许信息，第一个传送出应答信息；

(c)在执行上述步骤(b)之后，向所有所述室内单元发送地址N+1-室内单元传送允许信息；

(d)将地址N+1指定给这样的室内单元，该室内单元响应所述地址N+1-室内单元传送允许信息，第一个传送出应答信息；

(e)重复上述步骤(c)和步骤(d)，直到将地址指定给所有的室内单元。

5.如权利要求4所述的在多空调机系统中进行初始化操作的方法，进一步包括如下步骤：

(f)禁止被指定了地址的室内单元进行信息传送操作，直到将地址指定给所有的室内单元为止；

(g)如果已经将地址指定给所有的室内单元，则向所有的室内单元传送一个地址指定结束信号，解除对室内单元传送信息的禁止。

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