CN202813643U - 一种变频变风量实验室排风控制系统 - Google Patents

一种变频变风量实验室排风控制系统 Download PDF

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一种变频变风量实验室排风控制系统，涉及实验室的排风系统，它包括排风风机和若干通风柜，所述排风风机依次通过风管和若干分支管道与各通风柜分别连通，每一分支管道上分别设有风阀，其特别之处在于：每一所述通风柜上设置有一个控制终端并安装有面风速传感器和柜门高度传感器，所述风阀的开启角度控制端、面风速传感器和柜门高度传感器的信号输出端分别与相应的控制终端连接通信；全部控制终端均与一台主机连接通信，主机经变频器连接所述排风风机，用于驱动排风风机按给定的转速工作。与现有技术相比，本实用新型能够实现实验室排风系统的闭环控制和排风风机的变频、变风量调节，使得通风柜的面风速恒定，整个排风系统低能耗、低噪音。

Description

一种变频变风量实验室排风控制系统
技术领域
本实用新型涉及实验室的排风系统，具体的指一种变频变风量实验室排风控制系统。
背景技术
目前，国内实验室的排风系统普遍采用开环控制，无面风速的测量和设定，所以通风柜难以达到稳定的0.5m/s面风速的行业标准；同时，现有排风系统的排风风机采用定频控制或者简单的分段式变频控制，无法保证通风柜在面风速恒定的情况下，实现按需调节以达到节能、低噪和环保的效果。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种变频变风量实验室排风控制系统，能够实现实验室排风系统的闭环控制和排风风机的变频、变风量调节，使得通风柜的面风速恒定，整个排风系统低能耗、低噪音。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种变频变风量实验室排风控制系统，包括排风风机和若干通风柜，所述排风风机依次通过风管和若干分支管道与各通风柜分别连通，每一分支管道上分别设有风阀，其特别之处在于：每一所述通风柜上设置有一个控制终端并安装有面风速传感器和柜门高度传感器，所述风阀的开启角度控制端、面风速传感器和柜门高度传感器的信号输出端分别与相应的控制终端连接；全部控制终端均与一台主机连接通信，主机经变频器连接所述排风风机，用于驱动排风风机按给定的转速工作。
上述技术方案中，所述风管上还设有净化设备，所述主机与净化设备连接通信，用于控制净化设备的开启和关闭。
上述技术方案中，所述主机为工控机、PLC或嵌入式系统中的一种；所述控制终端为PLC或嵌入式系统；所述主机与控制终端之间可以通过总线或者无线方式连接通信。
上述技术方案中，所述面风速传感器安装于通风柜的柜门或者立柱上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：主机、变频器、以及每一通风柜上控制终端、面风速传感器和柜门高度传感器的设置，能够通过主机采集风管下所有通风柜的实测面风速、柜门开启角度和风阀开启角度等参数，并通过计算获得所有通风柜所需的风量，然后转换成变频器的频率，通过控制排风风机的转速调整排风风量，实现了排风系统的闭环控制和排风风机的变频、变风量调节；每一通风柜上，控制终端实时采集实测面风速参数，并与设定的目标面风速进行比较，还可控制风阀开启角度，实现每一通风柜的风速闭环控制。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2为图1中面风速传感器在通风柜上的布置位置示意图。
图中，1—主机，2—控制终端，3—面风速传感器，4—柜门高度传感器，5—风阀，6—变频器，7—排风风机，8—净化设备，9—风管，10—柜门，11—立柱。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型的一种变频变风量实验室排风控制系统，包括排风风机7、若干通风柜及其控制终端1、主机1、变频器6和净化设备8。排风风机7依次通过风管9和若干分支管道与各通风柜分别连通，在每一分支管道上分别设有风阀5。每一通风柜上均设置有一个控制终端2并安装有面风速传感器3和柜门高度传感器4，其中，面风速传感器3可安装于通风柜的柜门10（图2中II处）或者立柱11（图2中I处）上。上述风阀5的开启角度控制端、面风速传感器3和柜门高度传感器4的信号输出端分别与相应的控制终端2连接，全部控制终端2则均与主机1连接通信，主机1经变频器6连接排风风机7，用于驱动排风风机7按给定的转速工作。主机1还与风管9上的净化设备8连接通信，用于控制净化设备8的开启和关闭。
具体来说，主机1可以采用工控机、PLC或嵌入式系统中的一种，控制终端2可以采用PLC或嵌入式系统。主机1与控制终端2之间的连接通信方式可以通过总线实现，总线形式包括但不限于Profibus/Canbus/RS485/RS422/RS232/I2C/SPI等，采用总线形式通信时，主机1与控制终端2分别包含至少一个上述总线的硬件接口；主机1与控制终端2之间也可通过无线方式连接通信，此时，它们分别包含可提供无线数据传输的硬件接口。本实施例如图1所示，主机1与控制终端2之间通过总线连接通信。
为实现主机1对变频器6的控制，主机1包含控制变频器6启停的模拟输出硬件接口，接口形式包括但不限于继电器干结点或电平信号输出，主机1还包含控制变频器6频率的模拟输出硬件接口，接口形式包括但不限于连续可变的0~20mA电流输出、连续可变的0~10V电压信号输出或电阻矩阵等；或者，主机1包含控制变频器6的数字硬件接口，包括但不限于RS485/MODBUS等，主机1软件可以通过此接口利用变频器6所支持的命令方式控制其启停和输出频率。
为实现控制终端2对实测面风速、柜门开启高度和风阀开启角度等参数的采集，控制终端2包含模拟输入硬件接口，接口形式包括但不限于0~20mA电流输入、4~20mA电流输入、0~10V电压输入等，或者数字输入硬件接口，接口形式包括但不限于I2C、SPI、通用串行总线输入等。控制终端2还包含用于控制风阀5的开启角度的模拟输出硬件接口，接口形式包括但不限于0~20mA电流输出、4~20mA电流输出、0~10V电压输出。
本实用新型的工作原理为：通过每一通风柜上的控制终端2设定该通风柜的目标面风速（一般是0.5m/s）；排风风机7工作，每一通风柜上的控制终端2实时采集该通风柜的实测面风速、柜门开启高度和风阀开启角度，一方面，控制终端2根据实测面风速和设定的目标面风速控制风阀5的开启角度，以达到实测面风速稳定在目标面风速的效果，风阀5开启角度的控制逻辑是：当实测面风速高于目标面风速时，减小风阀5的开启角度，当实测面风速低于目标面风速时，增大风阀5的开启角度。风阀5的开启角度经过计算转换后通过控制终端2的上述硬件接口输出到风阀5；另一方面，主机1采集各控制终端2的所有参数数据，数据包括控制终端2的开启状态、实测面风速、目标面风速、柜门开启高度和风阀开启角度。主机1根据上述数据计算整个风管9下所有通风柜所需的风量，并换算成变频器6的频率，通过接口输出至变频器6以调整排风风机7的转速和风管9内的风速，实现整个排风系统的闭环控制和变频变风量调节。
实际使用中，在所有控制终端2关闭的情况下，还可通过主机1的设定，实现排风风机7的定时启闭，以实现定时排风功能；当需要对排出气体进行净化处理时，可设定主机1对净化设备8的控制，通过净化设备8的工作实现。例如其控制逻辑可以为：主机1在开启排风之前，提前开启净化设备8，让净化设备8处于就绪状态；关闭排风时，则延迟关闭净化设备8，保证排出的气体完全被净化后再排放至大气。净化设备的提前开启和延迟关闭时间可以通过主机1进行设定。
上述描述中，未详细说明的内容，例如主机1对从各控制终端2采集的数据进行计算、处理的方式等，属于本领域的现有技术。
本实用新型的核心是通过主机、变频器、以及每一通风柜上控制终端、面风速传感器和柜门高度传感器的设置，实现了实验室排风系统的闭环控制和排风风机的变频、变风量调节，所以其保护范围并不限于上述实施例。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。例如：主机1和控制终端2的选择、二者之间的连接通信方式、以及面风速传感器3和柜门高度传感器4的型号、规格、与控制终端2的接口结构等均可根据实际需要进行选取；净化设备8设置与否、净化设备8与主机1之间的接口形式等也都不影响本实用新型技术方案的实现。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.一种变频变风量实验室排风控制系统，包括排风风机（7）和若干通风柜，所述排风风机（7）依次通过风管（9）和若干分支管道与各通风柜分别连通，每一分支管道上分别设有风阀（5），其特征在于：每一所述通风柜上设置有一个控制终端（2）并安装有面风速传感器（3）和柜门高度传感器（4），所述风阀（5）的开启角度控制端、面风速传感器（3）和柜门高度传感器（4）的信号输出端分别与相应的控制终端（2）连接；全部控制终端（2）均与一台主机（1）连接通信，主机（1）经变频器（6）连接所述排风风机（7），用于驱动排风风机（7）按给定的转速工作。
2.根据权利要求1所述的变频变风量实验室排风控制系统，其特征在于：所述风管（9）上还设有净化设备（8），所述主机（1）与净化设备（8）连接通信，用于控制净化设备（8）的开启和关闭。
3.根据权利要求1或2所述的变频变风量实验室排风控制系统，其特征在于：所述主机（1）为工控机、PLC或嵌入式系统中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的变频变风量实验室排风控制系统，其特征在于：所述控制终端（2）为PLC或嵌入式系统。
5.根据权利要求1或2所述的变频变风量实验室排风控制系统，其特征在于：所述主机（1）与控制终端（2）之间通过总线或者无线方式连接通信。
6.根据权利要求1或2所述的变频变风量实验室排风控制系统，其特征在于：所述面风速传感器（3）安装于通风柜的柜门（10）或者立柱（11）上。
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