CN209420204U - 一种集成控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种集成控制装置，该装置包括：冷却组件和控制组件，冷却组件包括设置有入口和出口的容置腔；冷却组件中的容置腔中的冷却液传递走控制组件所产生的至少部分热量，以实现为控制组件进行冷却处理，其中，冷却液经入口流进容置腔，再经出口流出容置腔；控制组件连接操作装置，用于控制操作装置完成预设的工业操作流程。经过上述技术方案，在控制组件一侧设置冷却组件可较好地将控制组件产生的热量传递出，较好地适应工业环境，降低集成控制装置受到油污粉尘污染的概率的装置的可能。

Description

一种集成控制装置

技术领域

本申请涉及集成控制领域，特别是涉及一种集成控制装置。

背景技术

随着工业技术发展，以及提高工业控制的效率及准确性的需要，越来越多的领域应用到集成控制装置。在集成控制装置工作过程中，会产生较多的热量，如果这一部分的热量不能及时的被输出，随着热量的积累则会导致集成控制装置中的元器件、电路结构、电路板等烧毁，导致不必要的损失或者是带来较高的风险。现有技术中，对于集成控制装置的散热的处理多是采用风机结构进行散热，但是工业车间中环境多是高粉尘、多碎屑、高油污等特点，通风的散热方式会导致集成控制装置中受到油污粉尘污染的概率大大增高，从而进一步导致高故障率。故需要一种可解决上述技术问题的方案。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种集成控制装置，能够实现散热且可降低受到外部污染的概率。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种集成控制装置，所述装置包括：冷却组件和控制组件，所述冷却组件包括设置有入口和出口的容置腔；

所述冷却组件中的容置腔设置于所述控制组件一侧，用于通过所述容置腔中的冷却液传递走所述控制组件所产生的至少部分热量，以实现为所述控制组件进行冷却处理，其中，所述冷却液经所述入口流进所述容置腔，再经所述出口流出所述容置腔；

所述控制组件连接操作装置，用于控制所述操作装置完成预设的工业操作流程。

以上方案，通过在集成控制装置的控制组件一侧设置冷却组件，通过所设置的容置腔中流动的冷却液将控制组件所产生的热量输出，可实现对控制组件进行散热，而且采用此种液冷却方式可对控制组件进行无外部污染物带进的冷却处理，从根源处降低了集成控制装置因粉尘碎屑油污等外部污染进入导致的高故障率。

附图说明

图1是本申请一种集成控制装置在一实施例中结构示意图；

图2a是本申请一种集成控制装置在另一实施例中结构示意图；

图2b是本申请一种集成控制装置在又一实施例中结构示意图；

图3是图1所示集成控制装置的俯视结构示意图；

图4为本申请一种集成控制装置中控制板在一实施例中的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参见图1，为本申请一种集成控制装置1000在一实施例中的结构示意图。

在当前实施例中，集成控制装置1000包括：冷却组件1200和控制组件1100。控制组件1100连接操作装置(图未示)，用于控制操作装置完成预设的工业操作流程。操作装置是指可完成某些工业流程的装置，如拉丝机等。

其中，在当前实施例中，控制组件1100用于实现对操作装置中的多个电机进行集成控制和调配的组件，用户可以基于控制组件1100改变被控制电机的频率，也可以通过控制组件1100以及其他相关器件实现获取到工线中某些物理参数，以判断当前的工线是否满足当前工线对应的工艺要求。冷却组件1200用于对控制组件1100进行冷却处理，即将控制组件1100在工作过程中所产生的热量传递出来，避免控制组件1100中某些元器件因温度过高造成损坏。其中，工线是指多个工序的序列，如当是拉丝机工线时，则表示的是放线、拉伸、收线和排线等多个工序。

冷却组件1200包括设置有入口1210和出口1220的容置腔。容置腔中用于为冷却液提供流通路径，其中，冷却液经入口1210流进容置腔，再经出口1220流出容置腔。具体地，该容置腔可以为对铝板内部进行挖空处理形成的容置空间。

进一步的，容置腔中可通过设置多个挡板或者是管道，以此实现限定冷却液在容置腔中的走向。

具体请参见图2，图2为本申请一种集成控制装置在另一实施例中结构示意图。具体的，图2为容置腔1230中所限定的不同路径结构示意图。其中，可以如图2a所示，设定容置腔1230中冷却液为“串联”走向，即容置腔1230中设置管道或者挡板，使得冷却液按照图2a中箭头所示意的路径方向进行流动，即所有流进容置腔1230中的冷却液均会经过如箭头所示的路径，然后再流到出口1220。

当然，在其他实施例中，也可以如图2b所示，设定容置腔冷却液为“并联走向”，即在容置腔1230中设置并联的管道，使得流进容置腔1230内的冷却液在箭头所示的三条路径(在此并不限定路径的数量)中流过容置腔，以实现为控制组件进行冷却处理。其中，在容置腔1230与入口1210或者是容置腔1230与出口1220中所相对的位置，即入口或者是出口向容置腔1230延伸位置处，打通形成一更大的管道(即图中1231和1232)，方便在需要清洗冷却液遗留的污垢，保证冷却液的顺畅流通。

图2a和图2b中的设计可以较好地增加容置腔1230中的冷却液与控制组件接触的时间，实现传递走更多的热量。可以理解的，在其他实施例中，也可以不为冷却液定义路径。其中，在当前实施例中，本申请所提供的集成控制装置中，容置腔1230中的冷却液是取自操作装置所在的工业现场，具体可以是操作装置的已有的冷却系统所采用的冷却液。其中，操作装置包括：拉丝操作装置。

当操作装置为拉丝操作装置时，拉丝操作装置的冷却系统采用的冷却液包括：拉丝油、水等，集成控制装置中的冷却液即是取自拉丝操作装置中的冷却系统。具体的，容置腔1230的入口1210和出口1220分别连接至拉丝操作装置的冷却系统中的管道或箱体，以将冷却系统中的冷却液至少部分引入容置腔1230中，实现为集成控制装置1000中的控制组件1100进行冷却处理。

其中，在当前实施例中，用于为集成控制装置1000进行冷却处理的冷却液的动力是由操作装置中原有的冷却系统提供的。具体的，操作装置原有的冷却系统包括：用于传输冷却液的管道、动力泵、外部制冷设备以及用于存储冷却液的存储箱。管道与集成控制装置中的冷却组件1200之间的位置关系设置为，管道中的冷却液能够被引入至集成控制装置中冷却组件1200即可，以带走集成控制装置1000中控制组件1100产生的至少部分热量。

其中，系统中的外部制冷设备用于对管道或存储箱中的冷却液进行冷却处理，动力泵用于为管道中的冷却液提供循环动力源，以使冷却液在管道、集成控制装置的冷却组件和存储箱之间循环。

可以理解的，当冷却组件1200与操作装置中的冷却系统没有交集时，则集成控制装置中的冷却组件还会包括一动力泵，用于为冷却液提供流经容置腔1230并循环的动力。

请继续参见图1，冷却组件1200中的容置腔设置于控制组件1100一侧，用于通过容置腔中的冷却液传递走控制组件1100所产生的至少部分热量，以实现为控制组件1100进行冷却处理。其中，冷却组件1200的容置腔靠近控制组件1100的一侧的腔体材料是导热的材料，用于将热量经该可导热的腔体将热量传输至冷却液中，再由冷却液将热量传递出。具体的，腔体的材料包括：铝等。

进一步的，还可以将与控制组件1100所接触的容置腔的壁做成一厚度不均的板，与控制组件1100接触一侧的容置腔的腔体壁可以做成规整的平面，与冷却液直接接触的面则可以为中间下凹的设计，即将容置腔与冷却液接触的板壁设置为四周较厚的中间相对较薄的壁面，以使得冷却液可快速吸收控制组件的热量同时，保证防水防尘。

本申请所提供的集成控制装置1000，通过在控制组件1100的一侧设置包括容置腔的冷却组件1200，通过容置腔中流动的冷却液将控制组件1100所产生的热量中的部分传递走，实现降低集成控制装置1000在冷却过程中受到油污金属粉尘污染的可能，较好地提高了集成控制装置1000的使用寿命。

请继续参见图1，控制组件1100包括控制板1110和驱动板1120。控制板1110用于控制驱动板1120输出驱动信号至操作装置，具体是用于输出脉冲控制指令至驱动板1120，以控制驱动板1120输出对应该指令的驱动信号至操作装置中的电机处，实现对电机的驱动，最终使得操作装置中其他相关部件被电机驱动完成预设的工业操作流程。其中，控制板1110与驱动板1120电连接，具体的，控制板1110可以向驱动板1120输出控制指令或者是获取驱动板1120中参数数据等，参数数据至少包括电流/电压等。

请参见图3和图1，图3是图1所示集成控制装置的俯视结构示意图。其中，本申请所提供的装置还包括进线口1123，进线口与控制板和驱动板对应设置。其中，进线口1123与控制板1110和驱动板1120之间设置有一隔离件1002，用于与部分保护壳体1004形成保护仓1007，以避免当用户将相关线路接至进线口1123时，触碰到驱动板1120或者是控制板1110造成触电事故。

在隔离件1002上靠近控制板1110处开设有一贯穿孔，用于安装控制接线端子1111，控制板接线端子用于向控制板1110上输入所需的数据或者是输出控制板1110所发出的控制指令。同时在，隔离件1002上靠近驱动板1120中IGBT模块1122处设置有驱动接线端子1121，驱动接线端子是指驱动板1120上用于对外输出信号或者是相关数据。对应的，在保护壳体1004相对保护仓1007位置处设置有贯穿孔，用以为驱动板和控制板进行走线。其中，在本申请所提供的装置中，在保护壳体1004或隔离件1002上所设置的贯穿孔处均设置有一橡胶隔离件，橡胶隔离件上开设有一小孔用于走线。本申请通过在贯穿孔处设置有橡胶隔离件，可以较好地减少工业现场金属粉尘等污染物进入集成控制装置中，造成器件地损坏。

进一步的，本申请所提供的集成控制装置还包括上电开关仓1003，其中，上电开关仓通过两个隔离件与保护仓1007之间、上电开关仓与驱动板和控制板所在空间之间均设置有一隔离件(图未标识)，用以为上电开关单独辟出一空间，以避免用户在上电时直接接触集成控制装置内部的结构。

请参见图4，图4为本申请一种集成控制装置中控制板在一实施例中的电路结构示意图。其中，控制板4110包括处理芯片4111和存储芯片4113，在当前实施例中，处理芯片4111包括第一处理芯片，第一处理芯片包括DSP芯片。进一步的，在其他实施例中，第一处理芯片为多核DSP芯片。

第一处理芯片用于执行预先存储在第一处理芯片存储区的程序数据，或者是运行预先存储于与之连接的存储芯片4113中的程序数据，以执行与程序数据对应的功能。存储芯片4113用于存储程序数据或其他所需的数据，以供处理芯片4111需要时调用。在其他实施例中，处理芯片4111包括第一处理芯片和第二处理芯片。其中，第一处理芯片为如上所述的处理芯片，第二处理芯片与第一处理芯片连接，用于减少第一处理芯片或者是人机交互电路4112的负载或者资源压力，如处理电信号的转换等。第二处理芯片包括：带有低端的ARM芯片，可以用于减少人机交互电路中的主板CPU的负载以及资源压力等。

在当前实施例中，由于在集成控制装置中，控制板相比于驱动板所产生的热量较少，空气散热即可满足散热的需求，故冷却组件中的容置腔设置在靠近驱动板一侧，主要用于由冷却液将驱动板所产生的热量传递出。

请参见图1，控制组件1100包括人机交互电路(图1未示出)，人机交互电路与控制组件1100连接，用于为装置提供人机交互的处理端口及相对应的功能电路结构。其中，人机交互电路具体可与控制组件1100中的处理芯片连接，如图4所示，该人机交互电路4112可与控制组件4100的控制板的处理芯片4111连接。人机交互电路还包括显示器件1006。集成控制装置1000还包括设置在控制组件1100外侧的保护壳体1004，显示器件1006与控制板1110和驱动板1120之间设置有一钣金件1005，钣金件1005用于与部分保护壳体1004构成一隔离仓1001，通过所形成的隔离仓1001实现阻隔控制板1110与驱动板1120所在空间中的热量传递到隔离仓中，用以保护如显示器件等低温器件，避免因所控制板1110或者驱动板1120工作过程中所产生的过多热量，造成器件的损坏。

具体的，请参见图1，在容置腔入口1210处设置有一节流组件1211，节流组件1211用于控制流进入口1210的冷却液的量，使得流进入口1210的冷却液的量可控。具体的，节流组件1211包括：节流阀等。进一步的，在其他实施例中，节流组件1211可以是电动控制的，即增设一专用于控制节流组件1211的驱动件，实现自动控制节流阀。具体的，当集成控制装置1000所处的外部环境较热，由于驱动板上的IGBT高频率的切换，导致产生较多热量时，则会进一步控制节流组件1211旋出以增加流进入口的冷却液的量；反之，则会通过将节流组件1211旋进，以控制流进入口1210的冷却液的量。

进一步的，在本申请所提供的集成控制装置中，在驱动板1120上设置有温度传感器，温度传感器用于监测驱动板1120的温度，并将监测所得的温度数据反馈至控制板1110。其中，温度传感器与控制板1110中的第一处理芯片连接，用于将监测所得数据反馈至第一处理芯片，由第一处理芯片转换经人机界面反馈给用户。

控制板1110根据温度传感器所反馈的温度数据，控制节流组件1211旋入所述入口的长度，以调节流进入口1210的冷却液的量。在当前实施例中，通过在驱动板1120上设置温度传感器，配合节流组件1211即可实现将使得驱动板1120所产生的热量以温度形式反馈至控制板1110和/或用户，使得冷却液流进入口1210的量依据当前驱动板1120的温度进行调整。

可理解的，可依据经验值为驱动板1120设置温度报警值。具体的，当控制板1110接收到温度传感器所获取到的驱动板1120的温度时，判断得到驱动板1120当前的温度大于或等于设定的报警值时，则会触发报警功能。具体的报警功能包括：发出报警声响，暂停对电机的驱动。

请继续参见图4，驱动板4120包括依次连接的开关4121、缺相检测电路4122、整流电路4123、缓冲保护电路4124、滤波电路4125、逆变电路(图未标识)。

其中，开关4121用于保护电路，用于在控制版4110的控制下，在电路发生异常时自动断开外部电源4102。具体的，开关4121包括：空气开关。

缺相检测电路4122用于检测外部电源4102输入的交流电是否存在缺相，缺相检测电路4122包括第一输出端和第二输出端(图未示)。缺相检测电路的第一输出端连接至整流电路4123，用于将经过检测不缺相的电流输出至整流电路4123，缺相检测电路4122的第二输出端连接控制板4110中处理芯片，用于将缺相检测的结果反馈至处理芯片4111。当缺相检测电路4122检测到外部电源4102输入的交流电存在缺相的问题时，处理芯片4111会生成断开电源的相关控制指令，以断开外部电源4102输入电源至当前的装置。整流电路4123的输入端连接缺相检测电路4122的输出端，用于将输入驱动电路的低压交流电进行转换以获得预设电压的第一电信号。整流电路4123的输出端连接缓冲保护电路4124，缓冲保护电路4124包括并联的缓冲接触器(图未示)和缓冲电阻(图未示)。缓冲接触器和缓冲电阻的输入端连接整流电路4123的输出端，缓冲接触器和缓冲电阻的输出端连接滤波电路的输入端。具体的，缓冲保护电路4124用于使得整流电路4123输出的电流延时输出至滤波电路4125，避免因电流变化过快造成相关元器件被烧坏或者是击穿。

滤波电路通过所述缓冲保护电路4124连接整流电路4123，用于将整流电路4123输出的预设电压的第一电信号做稳压处理，以生成第二电信号，并输出至其输出端所连接的逆变电路。

逆变电路包括预设数量个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)驱动芯片4127和预设数量个的IGBT组4126，每个IGBT组4126中包括多个IGBT(图未示)。每个IGBT驱动芯片4127的输入端与处理芯片4111中脉冲输出端口(图中的PWM1、PWM2、PWM3所示意的端口)连接，用于接收处理芯片4111发出的脉冲控制指令。IGBT驱动芯片4127在接收到脉冲控制指令时，会基于所接收到的脉冲控制指令控制与之连接的IGBT组4126中多个IGBT，以输出脉冲控制指令所对应的驱动信号至当前IGBT组4126所连接的电机4101处，用于驱动电机4101。

在预设数量个IGBT组4126的输出端连接一第一电阻4103，第一电阻4103用作控制板4110的检测点。具体的，控制板4110中的处理芯片4111通过检测第一电阻4103的电流判断IGBT组4126输出的驱动信号是否符合脉冲控制指令。当判断当前输出的驱动信号不符脉冲控制指令时，则会进一步基于PID反馈原理进行调整直至符合工艺要求所对应的脉冲控制指令。其中，处理芯片4111输出的脉冲控制指令是由处理芯片4111基于用户输入的目标电机频率以及预设的工艺要求确定。

其中，设置一电源转换电路连接至在共直流母线任意处，用于自共直流母线取电信号并进行第一次转换处理，以获得一可以用于为至少一个IGBT组4126进行充电的驱动信号。

在另一实施例中，当集成控制装置所控制的电机的驱动方式不同时，可以在增设第二电源转换电路4129，以与第一电源转换电路分别为不同的IGBT组中的IGBT进行提供驱动电源。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成控制装置，其特征在于，所述装置包括：冷却组件和控制组件，所述冷却组件包括设置有入口和出口的容置腔；

所述冷却组件中的容置腔设置于所述控制组件一侧，用于通过所述容置腔中的冷却液传递走所述控制组件所产生的部分热量，以实现为所述控制组件进行冷却处理，其中，所述冷却液经所述入口流进所述容置腔，再经所述出口流出所述容置腔；

所述控制组件连接操作装置，用于控制所述操作装置完成预设的工业操作流程。

2.根据权利要求1所述的集成控制装置，其特征在于，所述控制组件包括相互连接的控制板和驱动板，所述控制板用于控制所述驱动板输出驱动信号至所述操作装置，以使所述操作装置完成预设的工业操作流程，其中，所述驱动板与所述操作装置电连接；

所述容置腔设置在所述驱动板一侧，用于通过所述容置腔中冷却液传递走所述驱动板上所产生的热量。

3.根据权利要求2所述的集成控制装置，其特征在于，所述控制组件还包括人机交互电路，所述人机交互电路还包括显示器件；

所述装置还包括设置在所述控制组件外侧的保护壳体，所述显示器件与所述控制板和驱动板之间设置一隔离件，所述隔离件与所述保护壳体构成一用于容置所述显示器件且将所述控制板和驱动板隔离在外的隔离仓。

4.根据权利要求3所述的集成控制装置，其特征在于，所述装置还包括进线口，所述进线口与所述控制板和所述驱动板对应设置，所述进线口与所述控制板和所述驱动板之间设置有一隔离件，所述隔离件与所述保护壳体形成用于容置所述控制板和驱动板的保护仓。

5.根据权利要求2所述的集成控制装置，其特征在于，所述入口处设置有一节流组件，所述节流组件用于控制流进所述入口的冷却液的量。

6.根据权利要求5所述的集成控制装置，其特征在于，所述驱动板上设置有温度传感器，所述温度传感器用于监测所述驱动板的温度并将监测所得的温度数据反馈至所述控制板；

所述控制板根据所述温度传感器反馈的温度数据，控制所述节流组件旋入所述入口的长度，以调节流进所述入口的冷却液的量。

7.根据权利要求2所述的集成控制装置，其特征在于，所述控制板包括处理芯片和存储芯片，所述处理芯片包括：DSP芯片。

8.根据权利要求7所述的集成控制装置，其特征在于，所述驱动板包括依次连接的开关、缺相检测电路、整流电路、缓冲保护电路、滤波电路和逆变电路；

所述开关用于断开或接通外部电源电路，所述缺相检测电路用于检测所述开关接入的所述外部电源电路的交流电是否存在缺相，所述整流电路用于将输入驱动电路的低压交流电进行转换以获得预设电压的第一电信号，滤波电路用于将所述整流电路输出的所述预设电压的第一电信号做稳压处理后生成第二电信号；

所述逆变电路包括预设数量个IGBT驱动芯片和预设数量个的IGBT组，所述预设数量个IGBT驱动芯片的输入端与所述处理芯片连接，所述预设数量个IGBT驱动芯片的输出端与一所述IGBT组连接，用于接收所述处理芯片输出的脉冲控制指令，并依据所述脉冲控制指令控制所述IGBT组将所述第二电信号转换成预设电压的驱动信号，并输出至所述IGBT组所连接的电机以驱动所述电机。

9.根据权利要求8所述的集成控制装置，其特征在于，所述缓冲保护电路包括：缓冲接触器和缓冲电阻，所述缓冲接触器和所述缓冲电阻并联，所述缓冲接触器和所述缓冲电阻的输入端连接所述整流电路的输出端，所述缓冲接触器和所述缓冲电阻的输出端连接所述滤波电路的输入端。

10.根据权利要求1所述的集成控制装置，其特征在于，所述操作装置包括：拉丝操作装置，所述拉丝操作装置包括冷却系统；

所述容置腔的入口和出口分别连接所述冷却系统中管道或箱体，以将所述冷却系统中的冷却液引入所述容置腔。