CN211321252U - 一种高效智能节电控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电气运行控制技术领域，特别是一种高效智能节电控制装置。包括人机交互终端，串行通讯协议、控制模块、无线传输模块、云端大数据平台，其主要特征是：人机交互终端与控制模块之间通过串行通讯协议进行数据传输，控制模块通过无线传输模块与云端大数据平台之间进行数据的传输，云端大数据平台通过无线传输模块与人机交互终端进行数据传输。其主要有益效果是：注重节约能耗同时，更重运行的设备的数据实时动态检测和获取，还节省了设备操作的人工成本。

Description

一种高效智能节电控制装置

技术领域

本实用新型涉及电气运行控制技术领域，特别是一种高效智能节电控制装置。

背景技术

目前，在采用电机拖动的设备中，为了发挥电机更好的性能，提高控制的精确度，减少不必要的耗电，可在电机侧采用各种节电技术措施。现阶段，比较常见的是采用软启动控制技术或者采用变频控制技术实现电机的节电运行。软启动控制技术只是作用在电机启停过程中，它可以实现电机的平稳启动，减少电机在启动时产生的大电流对设备的冲击。启动完成后即通过接触器切换退出软启动控制技术模块，即电机在正常运转过程中软启动控制技术模块不发挥作用，节电效果不明显。另外，变频控制技术是通过在主回路上加装变频器来实现的，它在实现电机的软启停的基础上，虽然可以通过手动调节（电位器调节）或者开环控制（外加电压信号）对电机进行调速控制，但控制相对简单，一般情况下启动后基本都以一个固定频率运转，不能根据负载的要求自动调节频率。因此控制精度不高，不能很好的达到理想的节电效果。

在此之前，申请人获得的中国专利授权公告号 CN 201887720 U 公开的高效智能节电系统，是利用电机转速和电机功率的比例关系，保证电机以动态实时功率输出，从而实现采用电机拖动的设备的节电目的。通过多年的技术实施与推广，为企业节省能源的消耗带来最大化收益等多个有益效果。但是，随着企业客户对该技术的认可和技术实施的推广普及，企业客户对该技术在节能方面、动态监测方面、设备数据采集获取等方面提出更高的要求。例如：某一机械加工生产企业，采用电能蓄热式锅炉对车间的厂房供暖，要求厂房供暖温度达到21℃，该企业的电能蓄热式锅炉应用了申请人在此之前获得的《高效智能节电系统》专利技术，在运行过程中，保证了电能蓄热式锅炉的电机以动态实时功率输出，节省了能耗，但电机以动态实时功率输出，不能以动态实时监控随机随时随地的获取，不便于第一时间获取数据资源。该客户明确指出：倘若该专利技术能动态实时监控获取电机的功率输出等电机的各项运行数据，该电能蓄热式锅炉就能充分利用国家电网规定的峰值、平值、谷值时间段电价的中的谷值时间段的电价来实现更低的成本为厂房供暖温，并且还能节省一名值班看守人员的工资费用。

为此，综上所述，申请人研制了一种高效智能节电控制装置，注重节约能耗同时，更重运行的设备的数据实时动态检测和获取，进一步地实现客户提出的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决上述技术问题中的不足之处，提供一种高效智能节电控制装置，是一种更智能高效、随时随地能获取设备的实时动态运行数据的高效智能节电控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高效智能节电控制装置，包括人机交互终端，串行通讯协议、控制模块、无线传输模块、云端大数据平台，其特征是：人机交互终端与控制模块之间通过串行通讯协议进行数据传输，控制模块通过无线传输模块与云端大数据平台之间进行数据的传输，云端大数据平台通过无线传输模块与人机交互终端进行数据传输。

进一步地，所述的控制模块包括断路器，第一交流接触器、变频器、控制器、传感器、被检测设备、电机、第二交流接触器、第三交流接触器，其中，断路器输入端与电源电连接，断路器输出端连接第一交流接触器，第一交流接触器连接变频器，变频器的输出端分别各连接控制器的一端和第二交流接触器的一端，控制器另一端连接传感器的一端，传感器的另一端连接被检测设备的一端，第二交流接触器的另一端连接电机的一端，电机的另一端连接被检测设备的另一端，第三交流接触器的一端与断路器的输出端连接，第三交流接触器的另一端与电机的输入端相连接。

进一步地，所述的控制模块的第二交流接触器与第三交流接触器互锁。

进一步地，所述的人机交互终端至少包括带有触摸显示屏的计算机模组和手机APP。

进一步地，所述的串行通讯协议有三种，分别是EIA-232、EIA-422和EIA-485。

进一步地，所述的无线传输模块至少具备2G、3G、4G、5G数字信号的传输。

进一步地，所述的控制模块中的变频器是西门子变频器MM430, 所述的控制模块中的控制器是信捷PLC XP-18，所述的控制模块中的断路器和第一交流接触器、第二交流接触器、第三交流接触器，是施耐德断路器和施耐德交流接触器。

进一步地，所述的人机交互终端还设有通讯接口和USB接口，便于数据的输入与输出。

本实用新型的有益效果是：

（1）.与目前现阶段技术相比较，具有对电动机进行更加精确的调速控制，节省比必要的电能浪费，为企业节能降耗、带来最大化收益。同时，还可以实现电机的软起软停，减少了启动时大电流的冲击，延长了电机的寿命。另外柜体采用防水、防尘、防爆的设计，使防护等级达到IP44标准，从而降低设备的维护成本。

（2）.与申请人之前获得的中国专利授权公告号 CN 201887720 U 公开的高效智能节电系统相比较，注重节约能耗同时，更重运行的设备的数据实时动态检测和获取，还节省了设备操作的人工成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的结构原理示意图。

具体实施方式

由图1可知：本实用新型一种高效智能节电控制装置，包括人机交互终端1，串行通讯协议2、控制模块3、无线传输模块4、云端大数据平台5，其特征是：人机交互终端1与控制模块3之间通过串行通讯协议2进行数据传输，控制模块3通过无线传输模块4与云端大数据平台5之间进行数据的传输，云端大数据平台5通过无线传输模块4与人机交互终端1进行数据传输。

进一步地，所述的控制模块3包括断路器3-1，第一交流接触器3-2、变频器3-3、控制器3-4、传感器3-5、被检测设备3-6、电机3-7、第二交流接触器3-8、第三交流接触器3-9，其中，断路器3-1输入端与电源电连接，断路器3-1输出端连接第一交流接触器3-2，第一交流接触器3-2连接变频器3-3，变频器3-3的输出端分别各连接控制器3-4的一端和第二交流接触器3-8的一端，控制器3-4另一端连接传感器3-5的一端，传感器3-5的另一端连接被检测设备3-6的一端，第二交流接触器3-8的另一端连接电机3-7的一端，电机3-7的另一端连接被检测设备3-6的另一端，第三交流接触器3-9的一端与断路器3-1的输出端连接，第三交流接触器3-9的另一端与电机3-7的输入端相连接。

进一步地，所述的控制模块3的第二交流接触器3-8与第三交流接触器3-9互锁。

进一步地，所述的人机交互终端1至少包括带有触摸显示屏的计算机模组和手机APP。

进一步地，所述的串行通讯协议2有三种，分别是EIA-232、EIA-422和EIA-485。

进一步地，所述的无线传输模块4至少具备2G、3G、4G、5G数字信号的传输。

进一步地，所述的控制模块3中的变频器3-3是西门子变频器MM430, 所述的控制模块3中的控制器3-4是信捷PLC XP-18，所述的控制模块3中的断路器3-1和第一交流接触器3-2、第二交流接触器3-8、第三交流接触器3-9，是施耐德断路器和施耐德交流接触器。

进一步地，所述的人机交互终端1还设有通讯接口和USB接口，便于数据的输入与输出、组网运行、监控等功能。

本实用新型采用闭环控制，利用传感器3-5实施对设备运行参数（压力、温度、流量等）进行完成的采用，并通过抗干扰性能良好的屏蔽线将信号送入PLC输入端子。PLC以0.1秒的刷新速度对采集信号进行数字化处理，然后通过定制开发的计算机控制程序将采集的数值跟预先设定值进行比较，根据比较结果计算出相应的控制量，然后把控制量转换为模拟量通过输出端子把控制信号（0-10V、4-20mA等）输入变频器3-3控制端，变频器会根据输入的数值输出相应的频率控制电机3-7的转速，随时调控被检测设备3-6，使被检测设备3-6的各项参数随负荷变化而同步变化，真正实现所供机所需。

控制原理是：电机转3-7速跟频率成正比关系n∝f，而电机3-7转速的立方根跟电机的功率成正比关系n³∝p，由此得出电机3-7的输出功率跟频率的立方成正比关系p∝f³，即当转速变为工频的80%时，输出功率为工频的51.2%（理论计算值）。由此可见精确控制电机3-7转速可以控制电机轴功率输出，即当降低电机的频率（转速）时，电机输出的功率成立方关系下降，从而实现节电的目的。同时还可实现电机的软启软停，减少了启动时大电流的冲击，延长了电机的使用寿命，降低了维修成本。被检测设备3-6的各项参数通过无线传输模块4上传至云端大数据平台5，云端大数据平台5与人机交互终端1通过无线传输模块4进行数据间的传输，串行通讯协议2可实现本实用新型组网运行，监控等功能，客户可根据实际情况通过带有触摸显示屏的计算机模组和手机APP进行在线操控和远程在线操控，实现被检测设备3-6的数据输入输出。

除此之外，本实用新型中的控制模块3能单独用做被检测设备3-6的电机3-7的节能技术方案使用，其控制过程是：外部电源经断路器3-1和第一交流接触器3-2给变频器3-3供电，当控制器3-4有信号输出时，变频器3-3运行，变频器3-3输出电源经第二交流接触器3-8给电机3-7供电，电机3-7开始运转。当传感器3-5检测到被检测设备3-6上的信号发生改变时，及时将信号反馈给控制器3-4，再由控制器3-4经过逻辑运算后输出给变频器3-3，变频器3-3会根据得到的信号输出相应的频率给电机3-7。由此改变电机3-7的输出功率，达到节电的目的。第三交流接触器3-9为旁路接触器，作用是当被检测设备3-6有故障或需要检修时，可使旁路接触吸合，同时断开第一交流接触器3-2、第二交流接触器3-8，使变频器脱离电源的同时保证被检测设备3-6的正常运转。第二交流接触器3-8与第三交流接触器3-9能互锁，不能同时吸合，以防止变频器3-3倒推送电。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种高效智能节电控制装置，包括人机交互终端，串行通讯协议、控制模块、无线传输模块、云端大数据平台，其特征是：人机交互终端与控制模块之间通过串行通讯协议进行数据传输，控制模块通过无线传输模块与云端大数据平台之间进行数据的传输，云端大数据平台通过无线传输模块与人机交互终端进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种高效智能节电控制装置，其特征是：所述的控制模块包括断路器，第一交流接触器、变频器、控制器、传感器、被检测设备、电机、第二交流接触器、第三交流接触器，其中，断路器输入端与电源电连接，断路器输出端连接第一交流接触器，第一交流接触器连接变频器，变频器的输出端分别各连接控制器的一端和第二交流接触器的一端，控制器另一端连接传感器的一端，传感器的另一端连接被检测设备的一端，第二交流接触器的另一端连接电机的一端，电机的另一端连接被检测设备的另一端，第三交流接触器的一端与断路器的输出端连接，第三交流接触器的另一端与电机的输入端相连接。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种高效智能节电控制装置，其特征是：所述的控制模块的第二交流接触器与第三交流接触器互锁。

4.根据权利要求1所述的一种高效智能节电控制装置，其特征是：所述的人机交互终端至少包括带有触摸显示屏的计算机模组和手机APP。

5.根据权利要求1所述的一种高效智能节电控制装置，其特征是：所述的串行通讯协议有三种，分别是EIA-232、EIA-422和EIA-485。

6.根据权利要求1所述的一种高效智能节电控制装置，其特征是：所述的无线传输模块至少具备2G、3G、4G、5G数字信号的传输。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的一种高效智能节电控制装置，其特征是：所述的控制模块中的变频器是西门子变频器MM430, 所述的控制模块中的控制器是信捷PLC XP-18，所述的控制模块中的断路器和第一交流接触器、第二交流接触器、第三交流接触器，是施耐德断路器和施耐德交流接触器。

8.根据权利要求1或权利要求4所述的一种高效智能节电控制装置，其特征是：所述的人机交互终端还设有通讯接口和USB接口，便于数据的输入与输出。

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