CN220118371U - 风机控制系统及风机设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种风机控制系统及风机设备，所述系统中基于控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别设置在电路板上，第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别连接控制器；变频器的第一电源输出端连接第一电源接口，变频器的通信端连接第一通信接口，变频器的第一电源输入端连接外部电源；电机连接变频器的第二电源输出端，能够减小控制系统体积，减少系统接线，提高控制集成度，降低风机控制故障率，无需额外设置供电电源对控制板供电，通过充分利用变频器固有条件，将电源接口、控制器、压力传感器模块集成在一块控制板上，极大地缩小了风机控制柜的体积，减少了因接线多带来的故障。

Description

风机控制系统及风机设备

技术领域

本申请涉及风机控制技术领域，特别是涉及一种风机控制系统及风机设备。

背景技术

随着科学技术的发展，风机（如鼓风机和增氧机）在工业和农业生产中得到了越来越广泛的运用。随着行业竞争日趋剧烈，要求风机体积更小、集成度更高、成本更低。同等功率下，传统风机的电机体积很难减小，而当前鼓风机和增氧机等风机的控制部分采用了数个占体积且成本高的可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, 简称PLC），因此，控制系统的设计成为减小风机体积、提升集成度的研究方向。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：现有鼓风机和增氧机等风机的控制系统中，控制系统需要配有外围电源模块、多个PLC控制器和压力传感器，造成控制柜体积大、接线多，出现故障的概率大。

发明内容

基于此，有必要针对上述现有鼓风机和增氧机等风机的控制系统中存在的问题，提供一种能够减小控制系统体积，减少系统接线，提高控制集成度，降低风机控制故障率的风机控制系统及风机设备。

第一方面，本申请提供一种风机控制系统，包括：

控制板，控制板包括电路板、控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组；控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别设置在电路板上，第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别连接控制器；

变频器，变频器包括通信端、第一电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；变频器的第一电源输出端连接第一电源接口，变频器的通信端连接第一通信接口，变频器的第一电源输入端用于连接外部电源；

电机，电机用于连接变频器的第二电源输出端。

可选的，控制板还包括数字量输出接口模组，数字量输出接口模组用于插接开关模组；

数字量输出接口模组设置在电路板上，数字量输出接口模组连接控制器。

可选的，控制板还包括温度采集接口模组；

温度采集接口模组设置在电路板上，温度采集接口模组连接控制器。

可选的，温度采集接口模组至少包括第一温度采集接口、第二温度采集接口和第三温度采集接口；

第一温度采集接口、第二温度采集接口和第三温度采集接口分别连接控制器。

可选的，控制板还包括模拟量输出接口模组；

模拟量输出接口模组设置在电路板上，模拟量输出接口模组连接控制器。

可选的，模拟量输出接口模组包括电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口；

电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口连接控制器。

可选的，压力传感模组包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；

第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别连接所述控制器。

可选的，风机控制系统还包括显示屏；

控制板还包括第二通信接口，第二通信接口连接显示屏的信号端，第一电源接口连接显示屏的电源端。

第二方面，本申请还提供一种风机设备，包括风机主体及如上述任意一项的风机控制系统；风机主体连接风机控制系统。

可选的，风机主体为鼓风机主体或增氧机主体。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述的风机控制系统中，包括控制板、变频器和电机；控制板包括电路板、控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组；变频器包括通信端、第一电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；基于控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别设置在电路板上，第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别连接控制器；变频器的第一电源输出端连接第一电源接口，变频器的通信端连接第一通信接口，变频器的第一电源输入端连接外部电源；电机连接变频器的第二电源输出端，能够减小控制系统体积，减少系统接线，提高控制集成度，降低风机控制故障率。本申请在系统上电启动时，能够通过变频器向控制板供电，无需额外设置供电电源对控制板供电，通过充分利用变频器固有条件，将电源接口、控制器、压力传感器模块集成在一块控制板上，极大地缩小了风机控制柜的体积，减少了因接线多带来的故障；另外通过控制板上集成压力传感模组，避免了外置压力传感器因频繁振动造成精度低、故障高的问题，提升了压力测量的精度。

附图说明

图1为传统风机控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例中风机控制系统的第一结构示意图；

图3为本申请实施例中风机控制系统的第二结构示意图；

图4为本申请实施例中风机控制系统的第三结构示意图；

图5为本申请实施例中风机控制系统的第四结构示意图。

附图标记：

10、控制板；110、电路板；120、控制器；130、第一电源接口；140、第一通信接口；150、压力传感模组；152、第一压力传感器；154、第二压力传感器；156、第三压力传感器；160、数字量输出接口模组；162、开关模组；170、温度采集接口模组；172、第一温度采集接口；174、第二温度采集接口；176、第三温度采集接口；180、模拟量输出接口模组；182、电流模拟量输出接口；184、电压模拟量输出接口；190、第二通信接口；20、变频器；30、电机；40、显示屏。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

传统的鼓风机和增氧机等风机设备所采用的风机控制系统结构，如图1所示。其中，电源模块1用于为触摸屏12、第一PLC模块2、第二PLC模块9第一继电器3、和第二继电器4供电；第一PCL控制模块2用于控制第一继电器3和第二继电器4的输出，第一继电器和第二继电器控制出口风的旁路阀门和紧急断电开关；绝对压力传感器5用于测量风机设备出口压力；压差传感器6用于测量机箱与大气之间的压差，就可以判断机箱过滤棉是否堵塞；第二PLC控制模块9主要用于测量温度、压力等传感器的输入信号；电机10用于抽取高速的空气；变频器11用于将输出的交电流整流，再逆变控制电机的旋转；触摸屏12作为上位机来显示系统参数、控制系统运行。传统的鼓风机和增氧机等风机设备的风机控制系统中，系统模块需要配有外围的电源模块、多个PLC控制模块和压力传感器，造成控制柜体积大、接线多，出现故障的概率大。

而本申请通过的一种风机控制系统，可应用在鼓风机和增氧机等风机设备上，风机控制系统能够充分利用变频器固有条件，将风机设备的外围的电源模块、PLC模块、压力传感器模块集成在控制板，既缩小了风机控制柜的体积，又减小了因接线多带来的故障；同时，控制板上集成了压力传感器，避免了外置压力传感器因频繁振动造成精度低、故障高的问题；另外，控制板上还配有多路开关量输出接口，用于控制继电器和状态显示；控制板还设置有多路以上温度采集通道；还能够利用变频器上固有直流电源，还能够驱动继电器、触摸屏，提高控制集成度，降低风机控制故障率。

在一个实施例中，如图2至5所示，提供了一种风机控制系统，风机控制系统包括控制板10、变频器20和电机30。控制板10包括电路板110、控制器120、第一电源接口130、第一通信接口140和压力传感模组150；控制器120、第一电源接口130、第一通信接口140和压力传感模组150分别设置在电路板110上，第一电源接口130、第一通信接口140和压力传感模组150分别连接控制器120；变频器20包括通信端、第一电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；变频器20的第一电源输出端连接第一电源接口130，变频器20的通信端连接第一通信接口140，变频器20的第一电源输入端用于连接外部电源；电机30用于连接变频器20的第二电源输出端。

其中，控制板10采用插拔方式设置在变频器20上，控制板10可包括电路板110，电路板110可以是单层或双层PCB（Printed Circuit Board）电路板110。电路板110上设置有控制器120、第一电源接口130、第一通信接口140和压力传感模组150。示例性的，控制器120、第一电源接口130、第一通信接口140和压力传感模组150可采用焊接方式设置在电路板110相应的焊盘上。基于第一电源接口130连接控制器120，第一电源接口130连接变频器20的第一电源输出端，进而变频器20可通过第一电源接口130向控制器120供电。第一通信接口140可以是485型号的Modbus通信接口（如485_1+和485_1-），第一通信接口140可用来与变频器20之间进行数据交互。压力传感模组150可包括若干个压力传感器，压力传感器可以是贴片式结构的压力传感器。例如，压力传感模组150可采用IIC通讯方式与控制器120通信连接。通过在电路板110上集成贴片式的压力传感器，避免了外置压力传感器因频繁振动造成精度低、故障高的问题。

变频器20可用来将外部电源传输的交电流进行整流，再逆变输出控制电机30的旋转，变频器20还可用来向控制板10供电。变频器20包括通信端，基于变频器20的通信端连接控制板10的第一通信接口140，进而变频器20能够与控制板10进行数据交互。

变频器20还包括第一电源输入端和第一电源输出端，变频器20的第一电源输入端用来连接外部电源，例如，外部电源可以是220V的交流电。变频器20的第一电源输出端可用来输出直流电源，例如变频器20的第一电源输出端可输出24V的直流电源，基于变频器20的第一电源输出端连接控制板10的第一电源接口130，进而变频器20可通过第一电源接口130向控制板10供电。电机30可以是永磁同步电机30，变频器20还包括第二电源输出端，基于电机30连接变频器20的第二电源输出端，进而变频器20可通过第二电源输出端输出进行整流、逆变等处理后的电信号，驱动电机30进行旋转，从而电机30带动风叶等，实现控制气流传输。

上述实施例中，基于控制器120、第一电源接口130、第一通信接口140和压力传感模组150分别设置在电路板110上，第一电源接口130、第一通信接口140和压力传感模组150分别连接控制器120；变频器20的第一电源输出端连接第一电源接口130，变频器20的通信端连接第一通信接口140，变频器20的第一电源输入端连接外部电源；电机30连接变频器20的第二电源输出端，能够减小控制系统体积，减少系统接线，提高控制集成度，降低风机控制故障率。本申请在系统上电启动时，能够通过变频器20向控制板10供电，无需额外设置供电电源对控制板10供电，通过充分利用变频器20固有条件，将电源接口、控制器120、压力传感器模块集成在一块控制板10上，极大地缩小了风机控制柜的体积，减少了因接线多带来的故障；另外通过控制板10上集成压力传感模组150，避免了外置压力传感器因频繁振动造成精度低、故障高的问题，提升了压力测量的精度。

在一个实施例中，如图3和4所示，控制板10还包括数字量输出接口模组160，数字量输出接口模组用于插接开关模组162；数字量输出接口模组160设置在电路板110上，数字量输出接口模组连接控制器120。

其中，数字量输出接口模组160可包括若干路数字量输出接口。示例性的，数字量输出接口模组160可包括4路数字量输出接口（如YO1至YO4），且4路数字量输出接口通过通信接口可配置在预设条件下输出。例如，预设条件可设置为电机30过温、鼓风机喘振、出口压力过高、机箱大气压差过大、传感器故障等条件。

开关模组162可以是继电器，例如，开关模块可包括若干个继电器，继电器的数量小于或等于数字量输出接口的数量，例如开关模组162可包括4个继电器，数字量输出接口模组160可包括4路数字量输出接口，4路数字量输出接口与4个继电器一一对应连接。

上述实施例中，通过在控制板10上设置数字量输出接口模组160，扩展了数字量输出接口，丰富了控制板10的接口功能，提高了控制集成度。

在一个实施例中，如图3至5所示，控制板10还包括温度采集接口模组170；温度采集接口模组170设置在电路板110上，温度采集接口模组170连接控制器120。

其中，温度采集接口模组170可包括若干个温度采集接口。示例性的，温度采集接口模组170可包括3路温度采集接口（PT_A1/B1至 PT _A3/B3），温度采集接口连接温度传感器。例如，温度传感器的数量为3个，则3个温度传感器与3路温度采集接口一一对应连接，每一路温度采集接口测量的对象可以配置。

示例性的，温度采集接口模组170至少包括第一温度采集接口172、第二温度采集接口174和第三温度采集接口176；第一温度采集接口172、第二温度采集接口174和第三温度采集接口176分别连接控制器120。

例如，基于第一路温度采集接口连接第一温度传感器，第一路温度采集接口连接控制器120，第一温度传感器可用来测量电机30温度，并通过第一温度采集接口172将检测到的电机30温度传输给控制器120。基于第二路温度采集接口连接第二温度传感器，第二路温度采集接口连接控制器120，第二温度传感器可用来测量风机出气口温度，并通过第二路温度采集接口将检测到的风机出气口温度传输给控制器120。基于第三路温度采集接口连接第三温度传感器，第三路温度采集接口连接控制器120，第三温度传感器可用来测量机箱的温度，并通过第三路温度采集接口将检测到的机箱的温度传输给控制器120。其中，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器可以但不限于是PT100或PT1000型号温度传感器。

在一个实施例中，如图3和4所示，控制板10还包括模拟量输出接口模组180；模拟量输出接口模组180设置在电路板110上，模拟量输出接口模组180连接控制器120。

其中，模拟量输出接口模组180可用来输出模拟量。模拟量输出接口模组180可包括2路模拟量输出接口，2路模拟量输出接口用于输出变频器20的状态参数，如变频器20的输出频率、输出电流和输出电压等信息。另外，用户可以通过变频器20的AO输出选择参数设置。

示例性的，模拟量输出接口模组180包括电流模拟量输出接口182（如AOI1和AOI2）和电压模拟量输出接口184如（AOV1和AOV2）；基于电流模拟量输出接口182连接控制器120，进而可选择模拟量输出0~20mA的电流；基于电压模拟量输出接口184连接控制器120，进而可选择模拟量输出0~10V的电压。

上述实施例中，通过在控制板10上设置模拟量输出接口模组180，扩展了模拟量输出接口，丰富了控制板10的接口功能，提高了控制集成度。

在一个实施例中，如图3和4所示，压力传感模组150包括第一压力传感器152、第二压力传感器154和第三压力传感器156；第一压力传感器152、第二压力传感器154和第三压力传感器156分别连接所述控制器120。

其中，第一压力传感器152、第二压力传感器154和第三压力传感器156均可以是贴片式压力传感器。第一压力传感器152可以是绝对压力传感器（如PS1），第二压力传感器154可以是压差传感器（如PS2），第三压力传感器156可以是备用传感器（如PS3）。第一压力传感器152用于测量风机设备出风口的压力；第二压力传感器154用于测量机箱与大气之间的压差；第三压力传感器156可以是备用的绝对压力传感器或备用的压差传感器。需要说明的是，系统绝对压力的来源可以由用户操作选择。用户可以通过触摸屏设置绝对压力的来源是第一压力传感器152，还是第三压力传感器156；可设置压差的来源是第二压力传感器154，还是第三压力传感器156。

在一个实施例中，如图4和5所示，风机控制系统还包括显示屏40；控制板10还包括第二通信接口190，第二通信接口190连接显示屏40的信号端，第一电源接口130连接显示屏40的电源端。

其中，显示屏40可以是具有触摸控制功能的触摸显示屏40。第二通信接口190可以是485型号的Modbus通信接口（如485_2+和485_2-），第二通信接口190可用来控制器120与显示屏40之间的通信，基于控制板10的第二通信接口190连接显示屏40的信号端，进而用户可通过操作显示屏40，通过显示屏40与控制板10之间的通信，实现设置控制板10参数和系统状态显示。基于控制板10的第一电源接口130连接显示屏40的电源端，进而变频器20可通过第一电源接口130向显示屏40供电。

具体地，在系统上电启动时，能够通过变频器20向控制板10、开关模块和显示屏40供电，无需额外设置供电电源对控制板10供电，通过充分利用变频器20固有条件，将电源接口、控制器120、压力传感器模块集成在一块控制板10上，极大地缩小了风机控制柜的体积，减少了因接线多带来的故障；另外通过控制板10上集成压力传感模组150，避免了外置压力传感器因频繁振动造成精度低、故障高的问题，提升了压力测量的精度。

在一个示例中，还提供一种风机设备，包括风机主体及上述任意一项的风机控制系统；风机主体连接风机控制系统。

其中，风机主体为鼓风机主体或增氧机主体。基于风机主体连接风机控制系统，风机控制系统包括控制板、变频器和电机；控制板包括电路板、控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组；变频器包括通信端、第一电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；基于控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别设置在电路板上，第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组分别连接控制器；变频器的第一电源输出端连接第一电源接口，变频器的通信端连接第一通信接口，变频器的第一电源输入端连接外部电源；电机连接变频器的第二电源输出端，能够减小控制系统体积，减少系统接线，提高控制集成度，降低风机控制故障率。本申请在系统上电启动时，能够通过变频器向控制板供电，无需额外设置供电电源对控制板供电，通过充分利用变频器固有条件，将电源接口、控制器、压力传感器模块集成在一块控制板上，极大地缩小了风机控制柜的体积，减少了因接线多带来的故障；另外通过控制板上集成压力传感模组，避免了外置压力传感器因频繁振动造成精度低、故障高的问题，提升了压力测量的精度。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种风机控制系统，其特征在于，包括：

控制板，所述控制板包括电路板、控制器、第一电源接口、第一通信接口和压力传感模组；所述控制器、所述第一电源接口、所述第一通信接口和所述压力传感模组分别设置在所述电路板上，所述第一电源接口、所述第一通信接口和所述压力传感模组分别连接所述控制器；

变频器，所述变频器包括通信端、第一电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；所述变频器的第一电源输出端连接所述第一电源接口，所述变频器的通信端连接所述第一通信接口，所述变频器的第一电源输入端用于连接外部电源；

电机，所述电机用于连接所述变频器的第二电源输出端。

2.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述控制板还包括数字量输出接口模组，所述数字量输出接口模组用于插接开关模组；

所述数字量输出接口模组设置在所述电路板上，所述数字量输出接口模组连接所述控制器。

3.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述控制板还包括温度采集接口模组；

所述温度采集接口模组设置在所述电路板上，所述温度采集接口模组连接所述控制器。

4.根据权利要求3所述的风机控制系统，其特征在于，所述温度采集接口模组至少包括第一温度采集接口、第二温度采集接口和第三温度采集接口；

所述第一温度采集接口、所述第二温度采集接口和所述第三温度采集接口分别连接所述控制器。

5.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述控制板还包括模拟量输出接口模组；

所述模拟量输出接口模组设置在所述电路板上，所述模拟量输出接口模组连接所述控制器。

6.根据权利要求5所述的风机控制系统，其特征在于，所述模拟量输出接口模组包括电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口；

所述电流模拟量输出接口和所述电压模拟量输出接口连接所述控制器。

7.根据权利要求1所述的风机控制系统，其特征在于，所述压力传感模组包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；

所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述第三压力传感器分别连接所述控制器。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的风机控制系统，其特征在于，还包括显示屏；

所述控制板还包括第二通信接口，所述第二通信接口连接所述显示屏的信号端，所述第一电源接口连接所述显示屏的电源端。

9.一种风机设备，其特征在于，包括风机主体及权利要求1至8任意一项所述的风机控制系统；所述风机主体连接所述风机控制系统。

10.根据权利要求9所述的风机设备，其特征在于，所述风机主体为鼓风机主体或增氧机主体。