專利名稱：電蓄熱采暖智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電蓄熱鍋爐采暖系統(tǒng)的智能控制裝置，具體的說(shuō)是一種能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、無(wú)人值守的電蓄熱采暖智能控制器。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)使用的電蓄熱采暖監(jiān)控系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)大約始于90年代初期。通過(guò)我們對(duì)蓄熱電鍋爐采暖系統(tǒng)智能監(jiān)控裝置的調(diào)研發(fā)現(xiàn)大部分產(chǎn)品在控制方式上采用兩到三個(gè)時(shí)間段，未考慮環(huán)境氣溫因素。這樣，整個(gè)系統(tǒng)在時(shí)間控制上不太靈活，使得運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差；在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)供水溫度為固定值，這樣在氣溫較高時(shí)有可能仍以較高的溫度供暖，造成能量的浪費(fèi)；在保護(hù)功能上，單條回路的故障無(wú)法檢測(cè)，只能靠停止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行來(lái)排除，使得穩(wěn)定性及可靠性受到一定的制約。由于在控制方式和保護(hù)功能方面存在的不足，使產(chǎn)品的自動(dòng)化程度受到限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
實(shí)用新型內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種將運(yùn)行時(shí)間分為八個(gè)時(shí)間段、依據(jù)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)供熱、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的電蓄熱采暖智能控制器。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種電蓄熱采暖智能控制器，它具有一塊主控板、一塊溫度檢測(cè)板、一塊輸入輸出板(I/O板)、一塊操作板和一塊前面板；主控板由CPU單元、多功能時(shí)間控制芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，I/O板主要由隔離器件、比較電路、轉(zhuǎn)換隔離電路構(gòu)成；前面板設(shè)有液晶顯示器、輸入鍵盤、加熱器啟動(dòng)指示燈、水泵啟動(dòng)指示燈以及傳感器故障指示燈；溫度檢測(cè)板分別與環(huán)境溫度、爐水溫度、供水溫度、回水溫度四路溫度傳感器連接，并將該四路溫度傳感器的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)后送入I/O板的轉(zhuǎn)換隔離電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)接入比較電路輸入端，比較電路的輸出端接傳感器故障指示燈；該電壓信號(hào)還與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接，該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端接CPU單元；多功能時(shí)間控制芯片將日24小時(shí)分為低谷一，極低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八個(gè)時(shí)間段分別與CPU單元連接，CPU單元輸出端與隔離器件連接，隔離器件輸出端連接操作板的信號(hào)放大電路，信號(hào)放大電路輸出端接加熱器及循環(huán)水泵；CPU單元與前面板上的液晶顯示器、輸入鍵盤、加熱器啟動(dòng)指示燈及水泵啟動(dòng)指示燈連接。
本實(shí)用新型采用多功能時(shí)間控制芯片將整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)的時(shí)段劃分，把一天24小時(shí)分為低谷一，極低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八個(gè)時(shí)間段。在各個(gè)不同的時(shí)段，根據(jù)控制程序的設(shè)定從CPU單元中提取本時(shí)段的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)CPU單元判斷出加熱器及水泵的通斷情況，并將信號(hào)輸送到I/O板的隔離器件隔離后送至操作板的信號(hào)放大電路，在操作板上被放大的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器及水泵的通斷控制。這樣通過(guò)整定各個(gè)時(shí)段的參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在保證系統(tǒng)供暖溫度的前提下，在低谷時(shí)段投入足夠的加熱器負(fù)荷進(jìn)行加熱和蓄熱，在高峰或平峰時(shí)段投入盡可能少的加熱器，通過(guò)控制熱水的循環(huán)流量來(lái)保證或維持采暖溫度，最終做到日耗用谷峰電量比最大，使系統(tǒng)運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)的曲線上。
因本實(shí)用新型在控制程序中引入了環(huán)境氣溫值進(jìn)行修正，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，出、回水溫度隨之變化，從而達(dá)到充分合理利用熱能，確保室溫恒定。溫度控制采用PID閉環(huán)控制，保證系統(tǒng)的控制精度及穩(wěn)定性，由于控制對(duì)象是個(gè)惰性系統(tǒng)，故充分考慮各組加熱器的控制時(shí)間間隔或快慢，來(lái)防止系統(tǒng)超調(diào)擾動(dòng)。同時(shí)加熱管采用循環(huán)投退控制，減輕了電網(wǎng)沖擊，且受熱均勻，延長(zhǎng)了輸出器件和電加熱管的使用壽命。
本實(shí)用新型具有優(yōu)越的自動(dòng)控制性能，各種保護(hù)功能齊全，運(yùn)行可靠，適用于各種采暖對(duì)象，尤其是用于辦公場(chǎng)所、學(xué)校等。


圖1是本實(shí)用新型的工作原理框圖，圖2是主控板硬件構(gòu)成框圖，圖3是輸入輸出板的隔離器件原理圖，圖4是輸入輸出板的轉(zhuǎn)換隔離電路與比較電路原理圖，圖5是前面板的輸入鍵盤與液晶顯示器的原理圖，圖6是前面板的指示燈信號(hào)傳輸圖，圖7前面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示一種電蓄熱采暖智能控制器，它具有一個(gè)主控板1、溫度檢測(cè)板2、一個(gè)I/O板3、一塊操作板4和一個(gè)前面板5；參見(jiàn)圖2，主控板1由CPU單元101、多功能時(shí)間控制芯片102、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路103構(gòu)成，參見(jiàn)圖3與圖4，I/O板3主要由隔離器件301、比較電路302、轉(zhuǎn)換隔離電路303構(gòu)成；參見(jiàn)圖5至圖7，前面板5設(shè)有大屏幕液晶顯示器501、輸入鍵盤502、加熱器啟動(dòng)指示燈504、水泵啟動(dòng)指示燈505以及傳感器故障指示燈506；溫度檢測(cè)板2分別與氣溫傳感器8、爐溫傳感器9、供水溫度傳感器6、回水溫度傳感器7連接，并將該四路溫度傳感器的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為4至20mA的電流信號(hào)后送入I/O板3的轉(zhuǎn)換隔離電路303轉(zhuǎn)換為0至5V的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)接入比較電路302輸入端，比較電路302的輸出端接傳感器故障指示燈506；該電壓信號(hào)還與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路103相連接，該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路103輸出端接CPU單元101；多功能時(shí)間控制芯片102將日24小時(shí)分為低谷一，極低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八個(gè)時(shí)間段分別與CPU單元101連接，CPU單元101輸出端與隔離器件301連接，隔離器件301輸出端連接操作板4的信號(hào)放大電路，信號(hào)放大電路輸出端接加熱器及循環(huán)水泵11；CPU單元101與前面板5上的大屏幕液晶顯示器501、輸入鍵盤502、加熱器啟動(dòng)指示燈504及水泵啟動(dòng)指示燈505連接。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程是溫度檢測(cè)板將測(cè)量氣溫、爐溫、供溫、回溫的四路溫度傳感器測(cè)量值轉(zhuǎn)換為4至20mA的電流信號(hào)送入I/O板轉(zhuǎn)換為0至5V的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)比較電路判斷出溫度傳感器是否故障，如故障則點(diǎn)亮前面板上對(duì)應(yīng)的指示燈，同時(shí)電壓信號(hào)將被送至主控板經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入CPU單元。加熱器的通斷由供水溫度基準(zhǔn)值控制，循環(huán)泵的通斷由回水溫度基準(zhǔn)值控制。與主控板CPU單元連接的大屏幕液晶顯示器，顯示系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)工況參數(shù)；指示燈與主控板CPU單元連接，顯示當(dāng)前加熱器及水泵的運(yùn)行情況，輸入鍵盤與主控板CPU單元連接，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)電采暖系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，將整定值送至CPU單元并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定包括加熱器投入組數(shù)、系統(tǒng)日期、時(shí)間、運(yùn)行時(shí)段范圍設(shè)定、各時(shí)段溫度預(yù)設(shè)置，溫度修正公式及程序判斷的有關(guān)參數(shù)預(yù)設(shè)置，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制字等。
作為本實(shí)用新型的完善，加設(shè)有故障報(bào)警系統(tǒng)，參見(jiàn)圖3，在I/O3板設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)、超壓、缺水、缺相、停泵、饋路故障七種故障報(bào)警信號(hào)的輸入輸出端口，上述七種故障報(bào)警信號(hào)經(jīng)I/O板3的隔離器件301從外部電路采集，參見(jiàn)圖2，經(jīng)隔離器件301隔離后的七種故障報(bào)警信號(hào)接到CPU單元101，CPU單元101將故障報(bào)警信號(hào)接到前面板5的大屏幕液晶顯示器501顯示故障類型，同時(shí)CPU單元101將故障報(bào)警信號(hào)接到前面板5相應(yīng)的系統(tǒng)報(bào)警指示燈503，CPU單元101還將故障報(bào)警信號(hào)處理后接到I/O板3的隔離器件301，I/O板3的隔離器件301與外部電路10連接，實(shí)現(xiàn)不同的故障處理，通過(guò)對(duì)這七種開(kāi)關(guān)量的控制，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)溫、調(diào)壓、補(bǔ)水和故障后自恢復(fù)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步完善，參見(jiàn)圖2，多功能時(shí)間控制芯片102上還可設(shè)有節(jié)假日、雙休息日控制程序，以最大限度節(jié)約電能。
作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步完善，參見(jiàn)圖2，在主控板1上安裝有防止微機(jī)死機(jī)的看門狗電路104，看門狗電路104與CPU單元101連接，直接執(zhí)行停機(jī)操作。
權(quán)利要求1.一種電蓄熱采暖智能控制器，其特征在于它具有一個(gè)主控板(1)、溫度檢測(cè)板(2)、一個(gè)I/O板(3)、一塊操作板(4)和一個(gè)前面板(5)，所述主控板(1)由CPU單元(101)、多功能時(shí)間控制芯片(102)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(103)構(gòu)成，所述I/O板(3)主要由隔離器件(301)、比較電路(302)、轉(zhuǎn)換隔離電路(303)構(gòu)成；所述前面板(5)設(shè)有液晶顯示器(501)、輸入鍵盤(502)、加熱器啟動(dòng)指示燈(504)、水泵啟動(dòng)指示燈(505)以及傳感器故障指示燈(506)；所述溫度檢測(cè)板(2)分別與氣溫傳感器(8)、爐溫傳感器(9)、供水溫度傳感器(6)、回水溫度傳感器(7)連接，并將該四路溫度傳感器的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為4至20mA的電流信號(hào)后送入I/O板(3)轉(zhuǎn)換為0至5V的電壓信號(hào)，所述電壓信號(hào)接入所述比較電路(302)輸入端，所述比較電路(302)的輸出端接所述傳感器故障指示燈(506)；所述電壓信號(hào)還與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(103)相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(103)輸出端接所述CPU單元(101)；所述多功能時(shí)間控制芯片(102)將日24小時(shí)分為低谷一，極低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八個(gè)時(shí)間段分別與所述CPU單元(101)連接，所述CPU單元(101)輸出端與所述隔離器件(301)連接，所述隔離器件(301)輸出端連接所述操作板(4)的信號(hào)放大電路，信號(hào)放大電路輸出端接加熱器及循環(huán)水泵(11)；所述CPU單元(101)與所述前面板(5)上的所述液晶顯示器(501)、所述輸入鍵盤(502)、所述加熱器啟動(dòng)指示燈(504)及所述水泵啟動(dòng)指示燈(505)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電蓄熱采暖智能控制器，其特征在于該控制器設(shè)有故障報(bào)警系統(tǒng)；所述前面板(5)設(shè)有系統(tǒng)報(bào)警指示燈(503)，所述I/O板(3)設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)、超壓、缺水、缺相、停泵、饋路故障七種故障報(bào)警信號(hào)的輸入輸出端口，上述七種故障報(bào)警信號(hào)經(jīng)所述I/O板(3)的所述隔離器件(301)從外部電路(10)采集，經(jīng)所述隔離器件(301)隔離后的七種故障報(bào)警信號(hào)接到所述CPU單元(101)，所述CPU單元(101)將故障報(bào)警信號(hào)接到所述前面板(5)的液晶顯示器(501)，所述CPU單元(101)還將七種故障報(bào)警信號(hào)接到所述前面板(5)相應(yīng)的系統(tǒng)報(bào)警指示燈(503)，所述CPU單元(101)還將故障報(bào)警信號(hào)處理后接到所述I/O(3)板的所述隔離器件(301)，所述I/O(3)板的所述隔離器件(301)與外部電路(10)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電蓄熱采暖智能控制器，其特征在于所述多功能時(shí)間控制芯片(102)上還可設(shè)有節(jié)假日、雙休息日控制程序。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電蓄熱采暖智能控制器，其特征在于所述主控板(1)上安裝有看門狗電路(104)，所述看門狗電路(104)與所述CPU單元(101)連接。
專利摘要一種電蓄熱采暖智能控制器，它有主控板、溫度檢測(cè)板、I/O板、操作板和前面板；主控板由CPU單元、多功能時(shí)間控制芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，I/O板主要由隔離器件、比較電路、轉(zhuǎn)換隔離電路構(gòu)成；前面板設(shè)有顯示器，輸入鍵盤，加熱器、水泵指示燈、傳感器故障指示燈等；溫度檢測(cè)板分別與環(huán)境、爐水度、供水、回水四路溫度傳感器連接，并將該四路溫度傳感器的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)后送入I/O板轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)接比較電路、傳感器故障指示燈；該電壓信號(hào)還與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接；多功能時(shí)間控制芯片將一日24小時(shí)分為八個(gè)時(shí)間段控制加熱器及循環(huán)水泵；CPU單元與前面板連接。它能依據(jù)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)供熱，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)F24D19/00GK2767872SQ200520004280
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者張成松, 李建, 毛文勇, 殷中華, 董建民, 李平安, 金龍, 王霞 申請(qǐng)人:甘肅省電力工業(yè)局白銀供電局