集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，包括后臺控制中心和前端控制柜，所述的后臺控制中心包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、顯示屏、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)控制器；所述的前端控制柜包括安裝系統(tǒng)能效控制器的控制總柜、安裝冷水泵控制器的冷水控制柜、安裝冷卻泵控制器的冷卻泵控制柜、安裝冷卻風機控制器的冷卻風機控制柜，所述的系統(tǒng)能效控制器通過通信主機與后臺控制中心連接，所述的系統(tǒng)能效控制器分別通過CAN電路與冷卻泵控制器、冷卻風機控制器、冷水泵控制器連接。設(shè)計了多個控制器，實現(xiàn)了有針對性的專門控制，并利用一個能效控制器結(jié)合設(shè)備的控制器，更好的實現(xiàn)了中央空調(diào)系統(tǒng)高效、精確、低耗的控制過程。
【專利說明】集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中央空調(diào)控制領(lǐng)域，具體地說是一種中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]中央空調(diào)作為大型建筑和工業(yè)設(shè)施的制冷設(shè)備，不僅可以提供更強的制冷效果，而且可以有效地節(jié)約電能，隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，以及目前國內(nèi)工業(yè)用電緊張的狀況，中央空調(diào)已經(jīng)成為必不可少的制冷設(shè)備。然而，目前的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)中，采用一個控制器實現(xiàn)對中央空調(diào)系統(tǒng)中各個設(shè)備的控制，這種控制方式不夠精確，也穩(wěn)定性不高，不便于維護等，不僅容易造成能源浪費，而且也容易損耗設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述的問題，本發(fā)明提供了一種集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，設(shè)計了多個專業(yè)控制器，實現(xiàn)了有針對性的專門控制，并利用一個能效控制器結(jié)合設(shè)備的控制器，更好的實現(xiàn)了中央空調(diào)系統(tǒng)高效、精確、低耗的控制過程。
[0004]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，包括后臺控制中心和前端控制柜，所述的后臺控制中心包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、顯示屏、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)控制器，用來采集和處理數(shù)據(jù)，并將設(shè)備運行狀態(tài)顯示在顯示屏上；
所述的前端控制柜包括安裝系統(tǒng)能效控制器的控制總柜、安裝冷水泵控制器的冷水控制柜、安裝冷卻泵控制器的冷卻泵控制柜、安裝冷卻風機控制器的冷卻風機控制柜，所述的系統(tǒng)能效控制器通過通信主機與后臺控制中心連接，所述的系統(tǒng)能效控制器分別通過CAN電路與冷卻泵控制器、冷卻風機控制器、冷水泵控制器連接，冷水泵控制柜實現(xiàn)對冷水機組的狀態(tài)檢測和控制，冷卻泵控制柜實現(xiàn)對制冷主機的狀態(tài)檢測和控制，冷卻風機控制柜實現(xiàn)對風機的狀態(tài)檢測和控制，控制總柜將全部的數(shù)據(jù)上傳到后臺控制中心，結(jié)合后臺控制中心的分析判斷，實現(xiàn)對系統(tǒng)中各個設(shè)備能效的調(diào)配和精確控制。
[0005]進一步的，所述的通信主機還通過能源統(tǒng)計總線連接能源統(tǒng)計平臺。
[0006]進一步的，所述的能效控制器包括控制單元、電源模塊、以太網(wǎng)單元、隔離485單元、USB單元、SD卡、CAN隔離電路、RS485隔離電路、輸出控制單元、輸入控制單元、隔離輸入單元和隔離輸出單元，所述的控制單元包括第一單片機、第二單片機、雙口 RAM和附屬單元，所述的第一單片機和第二單片機通過雙口 RAM進行雙機通信，所述的第一單片機和第二單片機分別連接一個附屬單元，所述的附屬單元包括時鐘電路、看門狗電路、存儲器、基準源電路；所述的以太網(wǎng)單元、隔離485單元、USB單元和SD卡分別連接第一單片機，所述的CAN隔離電路、RS485隔離電路、輸出控制單元、輸入控制單元、隔離輸入單元和隔離輸出單元分別連接第二單片機，所述的輸入控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號處理電路，A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出端通過SPI線連接第二單片機，所述的信號處理電路輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入端，所述的輸出控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊、電壓電流轉(zhuǎn)換電路，D/A轉(zhuǎn)換模塊輸入端通過SPI線連接第二單片機，所述的電壓電流轉(zhuǎn)換電路連接D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端，所述的隔離輸入單元連接接線端口，所述的隔離輸出單元連接驅(qū)動電路。
[0007]進一步的，所述第一單片機和第二單片機均采用芯片STM32F407VGT6。
[0008]進一步的，能效控制器還包括擴展單元，所述的擴展單元分別通過總線連接第一單片機和第二單片機。
[0009]進一步的，所述的冷水泵控制器包括控制模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、RS485保護電路、CAN保護電路、電平轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸入電路和PWM轉(zhuǎn)換輸出電路，所述的控制模塊包括STM32F103VBT6單片機和FM3116外圍電路，所述的開關(guān)量輸入模塊通過隔離輸入電路連接到單片機上，所述的開關(guān)量輸出模塊通過隔離輸出電路連接到單片機上，所述的RS485保護電路、CAN保護電路、電平轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸入電路分別通過一個隔離電路連接到單片機上，PWM轉(zhuǎn)換輸出電路的輸入端連接單片機，PWM轉(zhuǎn)換輸出電路的輸出端輸出0-10V電壓信號和4-20mA電流信號。
[0010]進一步的，所述的冷卻泵控制器包括STM32F103V676單片機和電源模塊，單片機通過RS485接口連接室外環(huán)境采集模塊，單片機通過數(shù)據(jù)線連接RS232電路和反饋數(shù)據(jù)采集模塊，單片機分別通過SPI總線連接主機通信模塊、電量采集模塊和信號輸出控制模塊，所述的信號輸出控制模塊和反饋數(shù)據(jù)采集模塊中均設(shè)有電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路。
[0011]進一步的，所述的冷卻風機控制器包括電源電路、單片機、工藝參數(shù)采集模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊、隔離CAN電路、風機保護電路、電量采集電路和輸出模塊，所述的電源電路供應(yīng)5V電壓，所述的單片機為芯片STM8S208MB，所述的工藝參數(shù)采集模塊和隔離CAN電路電連接到單片機上，所述的環(huán)境參數(shù)采集模塊通過485電路連接到單片機上，所述的風機保護電路通過TTL數(shù)據(jù)信號與單片機交互，所述的電量采集模塊通過SPI總線與單片機額連接，所述的輸出模塊包括D/A芯片和V/I轉(zhuǎn)換電路，所述D/A芯片的輸入端連接單片機，所述D/A芯片的輸出端連接V/I轉(zhuǎn)換電路輸入端。
[0012]優(yōu)選的，所述的電量采集模塊利用芯片ATT7022作為采集芯片。
[0013]優(yōu)選的，所述的D/A芯片為TLV5616。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、設(shè)計了一個控制總柜和三個具體設(shè)備控制器，冷水泵控制柜實現(xiàn)對冷水機組的狀態(tài)檢測和控制，冷卻泵控制柜實現(xiàn)對制冷主機的狀態(tài)檢測和控制，冷卻風機控制柜實現(xiàn)對風機的狀態(tài)檢測和控制，控制總柜將全部的數(shù)據(jù)上傳到后臺控制中心，結(jié)合后臺控制中心的分析判斷，實現(xiàn)對系統(tǒng)中各個設(shè)備能效的調(diào)配和精確控制。整個系統(tǒng)的控制精度更高，反應(yīng)速度更快，系統(tǒng)能耗更低。
[0015]2、系統(tǒng)能效控制器中，設(shè)置了兩個單片機，兩個單片機之間通過雙口 RAM CY7C133進行雙機通信。兩片單片機并行工作，在實現(xiàn)各個控制器和執(zhí)行器件控制、系統(tǒng)調(diào)試、功能擴展、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能的同時，提高了運行速度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明系統(tǒng)能效控制器的原理圖；
圖3為本發(fā)明冷水泵控制器的原理圖；
圖4為本發(fā)明冷卻泵控制器的原理圖； 圖5為本發(fā)明冷卻風機控制器的原理圖。

【具體實施方式】
[0017]如圖1所不的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，包括后臺控制中心和如端控制柜，所述的后臺控制中心包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、顯示屏、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)控制器，用來采集和處理數(shù)據(jù)，并將設(shè)備運行狀態(tài)顯示在顯示屏上；所述的前端控制柜包括安裝系統(tǒng)能效控制器的控制總柜、安裝冷水泵控制器的冷水控制柜、安裝冷卻泵控制器的冷卻泵控制柜、安裝冷卻風機控制器的冷卻風機控制柜，所述的系統(tǒng)能效控制器通過通信主機與后臺控制中心連接，所述的系統(tǒng)能效控制器分別通過CAN電路與冷卻泵控制器、冷卻風機控制器、冷水泵控制器連接，冷水泵控制柜實現(xiàn)對冷水機組的狀態(tài)檢測和控制，冷卻泵控制柜實現(xiàn)對制冷主機的狀態(tài)檢測和控制，冷卻風機控制柜實現(xiàn)對風機的狀態(tài)檢測和控制，控制總柜將全部的數(shù)據(jù)上傳到后臺控制中心，結(jié)合后臺控制中心的分析判斷，實現(xiàn)對系統(tǒng)中各個設(shè)備能效的調(diào)配和精確控制。
[0018]上述系統(tǒng)可以控制的設(shè)備不僅包括冷水機組、水循環(huán)系統(tǒng)、空調(diào)機組、新風系統(tǒng)、房間末端等各個環(huán)節(jié)，還包括補水裝置、軟化水裝置、水處理儀等附屬設(shè)備，實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)配，集中控制和管理。
[0019]如圖2所示的系統(tǒng)能效控制器，包括控制單元、電源模塊、以太網(wǎng)單元、隔離485單元、USB單元、SD卡、CAN隔離電路、RS485隔離電路、輸出控制單元、輸入控制單元、隔離輸入單兀和隔尚輸出單兀。
[0020]所述的控制單元包括第一單片機、第二單片機、雙口 RAM和附屬單元，所述的第一單片機和第二單片機通過雙口 RAM進行雙機通信，所述的第一單片機和第二單片機分別連接一個附屬單元，所述的附屬單元包括時鐘電路、看門狗電路、存儲器、基準源電路，時鐘電路提供系統(tǒng)的統(tǒng)一時間，基準源保障采集系統(tǒng)的標準行，看門狗電路保障系統(tǒng)的可靠運行和及時故障服務(wù)，存儲器保障系統(tǒng)的運行參數(shù)的及時保存。
[0021]所述的以太網(wǎng)單元、隔離485單元、USB單元和SD卡分別連接第一單片機，所述的CAN隔離電路、RS485隔離電路、輸出控制單元、輸入控制單元、隔離輸入單元和隔離輸出單元分別連接第二單片機。
[0022]以太網(wǎng)單元連接通信主機，接收并回饋通信主機發(fā)出的指令，實現(xiàn)上位機與控制器之間的數(shù)據(jù)交互。
[0023]USB單元連接現(xiàn)場調(diào)試計算機，用來調(diào)試和檢測控制器的運行狀況，保證控制器正常運行。
[0024]CAN隔離電路輸出端連接冷凍水泵、冷卻塔等控制器，實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)中其它控制器的調(diào)整和數(shù)據(jù)采集。
[0025]RS485隔離電路連接若干個電量模塊，采集電量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)經(jīng)由第二單片機、雙口 RAM存入第一單片機，該數(shù)據(jù)可以被通過隔離485單元連接到第一單片機上的能源統(tǒng)計平臺接口，傳輸?shù)侥茉唇y(tǒng)計平臺，實現(xiàn)對耗電數(shù)據(jù)的和能效的統(tǒng)計。
[0026]所述的輸入控制單元有4個，每一個控制單元可以實現(xiàn)8路信號的輸入，一個控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、8個信號處理電路，A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出端通過SPI線連接第二單片機，所述的信號處理電路輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入端，信號處理電路輸入端連接檢測溫度、濕度、壓力、流量等參數(shù)的傳感器和電量表，將上述參數(shù)的數(shù)值傳輸?shù)降诙纹瑱C。
[0027]所述的輸出控制單元有24個，一個單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊、電壓電流轉(zhuǎn)換電路，D/A轉(zhuǎn)換模塊輸入端通過SPI線連接第二單片機，所述的電壓電流轉(zhuǎn)換電路連接D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端，電壓電流轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接調(diào)節(jié)閥、變頻器等控制設(shè)備，將第二單片機發(fā)出的指令傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備。
[0028]所述的隔離輸入單元有64個，每一個單元均連接接線端口，采集連接到連接端口的儀表和執(zhí)行器件狀態(tài)參數(shù)。
[0029]所述的隔離輸出單元有48個，每一個單元均連接驅(qū)動電路，獲得驅(qū)動電路所在設(shè)備的啟停狀態(tài)。
[0030]其中，所述第一單片機和第二單片機均采用芯片STM32F407VGT6。
[0031]在使用時，集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)還可以包括擴展單元，所述的擴展單元分別通過總線連接第一單片機和第二單片機，并與現(xiàn)場擴展模塊連接，通過編輯裝置實現(xiàn)對控制器功能的調(diào)整。
[0032]基準源電路包括三極管Q3，三極管Q3的集電極接12V電壓，三極管Q3的發(fā)射極接基準源TLZ1000的第一引腳，基準源TLZ1000的第二引腳接二極管D17的正極，二極管D17負極接地，三極管Q3基極接電阻R63 —端，電阻R63另一端接運放LT1013第七引腳，運放LT1013第六引腳通過電阻R71接地，運放LT1013第六引腳通過電阻R64接基準源TLZ1000的第六引腳，運放LT1013第五引腳接基準源TLZ1000的第八引腳，運放LT1013第五引腳通過電容C54接地，基準源TLZ1000的第四引腳通過電阻R70接地，基準源TLZ1000的第七引腳接地，基準源TLZ1000的第五引腳通過電容C55接地，電阻R65 —端接基準源TLZ1000的第六引腳，電阻R65另一端分別連接電阻R66 —端、基準源TLZ1000第三引腳、電阻R67一端、二極管D16負極和電阻R68 —端，電阻R66另一端接基準源TLZ1000第八引腳，電阻R67另一端接基準源TLZ1000第五引腳，電阻R68另一端分別接基準電壓VREF輸出端和電阻R69 —端，電阻R69另一端接地，二極管D16正極接運放LT1013第一引腳，運放LT1013第四引腳接地，運放LT1013第八引腳接12V電壓，運放LT1013第三引腳接基準源TLZ1000第五引腳，運放LT1013第二引腳接電阻R73 —端，電阻R73另一端接三極管Q3發(fā)射極，電容C53 —端接三極管Q3發(fā)射極，電容C53另一端接電阻R72 —端，電阻R72另一端接運放LT1013第六引腳。
[0033]其中，基準源TLZ1000產(chǎn)生7.5V基準電壓，電阻R65和電阻R66起到增強基準源驅(qū)動力的作用，基準源TLZ1000的一部分和二極管D17儀器組成溫度補償電路，三極管Q3、電阻R63、電阻R71、運放LT1013構(gòu)成一個恒流源，電阻R68和電阻R69構(gòu)成分壓電路。
[0034]以太網(wǎng)單元包括芯片LAN8720A，芯片LAN8720A的第24引腳通過電阻R6接地，芯片LAN8720A的第6引腳通過電容C27接地，電容C28、電容C29分別于電容C27并聯(lián)，芯片LAN8720A的第25引腳接地，芯片LAN8720A的第I引腳通過電容C26接地，芯片LAN8720A的第9引腳、第16引腳分別連接芯片LAN8720A的第I引腳，芯片LAN8720A的第21引腳分別連接電阻R2 —端和電容C22 —端，電阻R2另一端接3.3V電壓，電容C22另一端接地，芯片LAN8720A的第20引腳分別連接電阻R3 —端和電容C23 —端，電阻R3另一端接3.3V電壓，電容C23另一端接地，芯片LAN8720A的第23引腳分別連接電阻R4 —端和電容C24 —端，電阻R4另一端接3.3V電壓，電容C24另一端接地，芯片LAN8720A的第22引腳分別連接電阻R5 —端和電容C25 —端，電阻R5另一端接3.3V電壓，電容C25另一端接地，電容C20一端接3.3V電壓，另一端接地，電容C21與電容C20并聯(lián)，芯片LAN8720A的第23、21、20、22引腳以及3.3V電壓分別連接隔離變壓器的輸入端，隔離變壓器的第16引腳連接RJ45的第I引腳，隔離變壓器的第14引腳連接RJ45的第2引腳，隔離變壓器的第11引腳連接RJ45的第3引腳，隔離變壓器的第9引腳連接RJ45的第6引腳，隔離變壓器的第13引腳連接電阻R9 —端，電阻R9另一端通過電容C30接地，RJ45的第4引腳連接電阻R7 —端，電阻R7另一端通過電容C30接地，RJ45的第8引腳連接電阻R8 —端，電阻R8另一端通過電容C30接地，RJ45的第4引腳連接RJ45的第5引腳，RJ45的第7引腳連接RJ45的第8引腳，RJ45的第9引腳連接芯片LAN8720A的第7引腳，RJ45的第11引腳連接芯片LAN8720A的第2引腳，RJ45的第10引腳通過電阻RlO接地，RJ45的第12引腳通過電阻Rll接地。
[0035]其中，設(shè)置了C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29 組成的協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片 LAN8720A濾波網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置了 C20、C21組成的3.3V電壓濾波網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置了 R2、R3、R4、R5組成的驅(qū)動能力增強網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置了 R7、R8、R9、C30組成的兼容性增強網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合隔離變壓器的效果，不僅提高了隔離性和兼容性，而且提高了聯(lián)網(wǎng)速度，大大增強了以太網(wǎng)單元工作的穩(wěn)定性。
[0036]所述的隔離RS485電路包括芯片ADM2587，芯片ADM2587的RX引腳連接RXD總線，芯片ADM2587的TX引腳連接TXD總線，芯片ADM2587的DE引腳連接反相器74HC04的第二引腳，反相器74HC04的第一引腳接RXD總線，芯片ADM2587的第2引腳通過電容C33接地，芯片ADM2587的第8引腳連接芯片ADM2587的第2引腳，芯片ADM2587的第1、3、9、10、11、14、16、20引腳均接地，電容C32、電容C31分別與電容C33并聯(lián)，芯片ADM2587的第12引腳通過電容C36接地，芯片ADM2587的第19引腳連接芯片ADM2587的第12引腳，電容C34、電容C35分別與電容C36并聯(lián)，芯片ADM2587的第15引腳通過電阻R15接地，芯片ADM2587的第18引腳通過電阻R12接VDD，芯片ADM2587的第13引腳連接芯片ADM2587的第18引腳，芯片ADM2587的第17引腳連接芯片ADM2587的第15引腳，485保護器的一個輸入端通過電阻R13連接ADM2587的第18引腳，并通過電感L4連接第一輸出端，485保護器的另一個輸入端通過電阻R14連接ADM2587的第15引腳，并通過電感L5連接第二輸出端，485保護器的接地端接地，穩(wěn)壓二極管Dl的負極接第一輸出端，穩(wěn)壓二極管Dl的正極分別接第二輸出端和穩(wěn)壓二極管D2的負極，穩(wěn)壓二極管D2的正極接地，穩(wěn)壓二極管D3的負極接第一輸出端，穩(wěn)壓二極管D3的正極接地，放電管的兩端分別接第一輸出端和第二輸出端，放電管的接地端接地，電阻R16的一端接第一輸出端，電阻R16的另一端接開關(guān)Kl 一端，開關(guān)Kl的另一端接第二輸出端，反相器74HC04的第三引腳接RXD總線，反相器74HC04的第四引腳接LEDl正極，LEDl負極接電阻R17 —端，電阻R17另一端接地，反相器74HC04的第五引腳接TXD總線，反相器74HC04的第六引腳接LED2正極，LED2負極接電阻R18 —端，電阻R18另一端接地?’芯片ADM2587的第2引腳接5V電壓Vcc，芯片ADM2587的第12引腳接VDD。
[0037]其中，設(shè)計了電阻R13、電阻R14、485保護器、放電管等限流保護措施，利用電感L4、電感L5消除干擾，還設(shè)置了 D2、D3、Dl來提高穩(wěn)定性，在輸出端設(shè)置了電阻R16和開關(guān)Kl，達到了匹配距離的可調(diào)的效果。
[0038]所述的CAN隔離電路包括隔離芯片ADUMl201和收發(fā)器PCA82C250，隔離芯片ADUMl201的第一引腳接3.3V電壓，隔離芯片ADUM1201的第二引腳接CAN_RXD總線，隔離芯片ADUM1201第三引腳接CAN_TXD總線，隔離芯片ADUM1201的第四引腳接地，隔離芯片ADUMl201的第八引腳接5V電壓，隔離芯片ADUM1201的第八引腳通過電容C37接地，隔離芯片ADUM1201的第七引腳通過電阻R19接收發(fā)器PCA82C250的TXD引腳，隔離芯片ADUM1201的第六引腳通過電阻R20接收發(fā)器PCA82C250的RXD引腳，隔離芯片ADUM1201的第五引腳接地，收發(fā)器PCA82C250的Vcc引腳接5V電壓，收發(fā)器PCA82C250的GND引腳接地，收發(fā)器PCA82C250的第六引腳通過電阻R23接地，收發(fā)器PCA82C250的第七引腳通過電阻R22接5V電壓，收發(fā)器PCA82C250的第八引腳連接電阻R21 —端，電阻R21另一端接電容C38 —端，電容C38另一端接5V電壓，CAN保護器的兩端分別連接收發(fā)器PCA82C250的第七引腳和第六引腳，CAN保護器的一端通過電阻R24接CANH端口，CAN保護器的另一端通過電阻R25接CANL端口，穩(wěn)壓二極管D4的負極分別接CANH端口和穩(wěn)壓二極管D6負極，穩(wěn)壓二極管D4的正極分別接CANL端口和穩(wěn)壓二極管D5負極，穩(wěn)壓二極管D5正極和穩(wěn)壓二極管D6正極均接地，電阻R26 —端接CANH端口，電阻R26另一端接開關(guān)K2 —端，開關(guān)K2另一端接CANL 端口。
[0039]其中，利用磁耦隔離芯片ADUM1201取代傳統(tǒng)的光耦隔離芯片，提高了隔離效果和使用壽命，降低了生產(chǎn)和使用成本，設(shè)計了 CAN保護器、電阻R24、電阻R25、二極管D4、二極管D5、二極管D6等限流保護措施，增強了使用的穩(wěn)定性，同時，增設(shè)電阻R26和開關(guān)K2，使得終端匹配的距離可以調(diào)節(jié)。
[0040]所述的輸入控制單元包括八個信號處理電路，八個信號處理電路信號輸出端分別連接芯片⑶4051第13、14、15、12、1、5、2、4引腳，所述的信號處理電路包括電壓信號輸入端和電流信號輸入端，電壓信號輸入端接電阻R27 —端，電阻R27另一端分別連接二極管D7正極、二極管D8負極、電阻R28 —端，二極管D7負極接+12V電壓，二極管D8正極接地，電阻R28另一端分別接電容C39 —端、電阻R29 —端和信號輸出端，電容C39另一端接地，電阻R29另一端接地，電流信號輸入端通過20mA的熔斷器分別接電阻R30 —端、電阻R31 —端，電阻R30另一端和電阻R31另一端均接地；芯片⑶4051第7、8引腳接地，芯片⑶4051第16引腳接+15V電壓，電容C40 —端接+15V電壓，電容C40另一端接地，芯片⑶4051第3引腳通過電容C41接地，電阻R32 —端接芯片⑶4051第3引腳，電阻R32另一端接地，電阻R33 一端接地，電阻R33另一端分別接TLV2572負極輸入端和電阻R34 —端，電阻R34另一端接TLV2572輸出端，TLV2572正極輸入端接芯片CD4051第3引腳，電阻R35 —端接TLV2572輸出端，電阻R35另一端接AD芯片AD7683的IN+引腳，電容C42 —端接AD芯片AD7683的IN+引腳，電容C42另一端接地，AD芯片AD7683的IN-弓丨腳和GND弓丨腳接地，AD芯片AD7683的REF引腳接基準電壓基準電壓Vref，電容C43 —端接基準電壓基準電壓Vref，電容C43另一端接地，AD芯片AD7683的VD引腳接5V電壓和隔離芯片ADUM5241第一引腳，AD芯片AD7683的DCLK引腳接隔離芯片ADUM5241第二引腳，AD芯片AD7683的DOUT引腳接隔離芯片ADUM5241第三引腳，AD芯片AD7683的CS引腳接隔離芯片ADUM1410第14引腳，電容C44 一端接5V電壓，電容C44另一端接地；芯片⑶4051第11引腳通過電容C45接地，芯片⑶4051第11引腳通過電阻R36接光耦TLP521-4第16引腳，電阻R37 —端接5V電壓，電阻R37另一端分別接二極管D9負極和光耦TLP521-4第16引腳，二極管D9正極接地，光耦TLP521-4第15引腳接地；芯片CD4051第10引腳通過電容C46接地，芯片CD4051第10引腳通過電阻R38接光耦TLP521-4第14引腳，電阻R39 —端接5V電壓，電阻R39另一端分別接二極管DlO負極和光耦TLP521-4第14引腳，二極管DlO正極接地，光耦TLP521-4第13弓I腳接地；芯片⑶4051第9引腳通過電容C47接地，芯片⑶4051第9引腳通過電阻R40接光耦TLP521-4第12引腳，電阻R41 —端接5V電壓，電阻R41另一端分別接二極管Dll負極和光耦TLP521-4第12引腳，二極管Dll正極接地，光耦TLP521-4第11引腳接地；芯片⑶4051第6引腳通過電容C48接地，芯片⑶4051第6引腳通過電阻R42接光耦TLP521_4第10引腳，電阻R43 —端接5V電壓，電阻R43另一端分別接二極管D12負極和光耦TLP521-4第10引腳，二極管D12正極接地，光耦TLP521-4第9引腳接地；光耦TLP521-4第1、3、5、7引腳接+5V電壓，光耦TLP521-4第2引腳通過電阻R44接單片機PGO引腳，光耦TLP521-4第4引腳通過電阻R45接單片機PGl引腳，光耦TLP521-4第6引腳通過電阻R46接單片機PG2引腳，光耦TLP521-4第6引腳通過電阻R47接單片機PG3引腳。
[0041]其中，采用AD芯片AD7683和磁耦隔離芯片ADUM1410、ADUM5241，提高了轉(zhuǎn)換精度和隔離性能，利用⑶4051連接信號處理電路，采用3個控制端口實現(xiàn)8種組合方式的判斷，降低了成本。
[0042]輸出控制單元包括三極管Q1，三極管Ql的集電極接5V電壓，三極管Ql的發(fā)射極接基準電壓Vref，三極管Ql的基極通過電阻R48接5V電壓，電阻R49的一端接基準電壓Vref，電阻R49另一端分別接TL431的參考極和電阻R50 —端，電阻R50另一端接地，TL431的陰極接三極管Ql基極，TL431的陽極接地，電阻R51 —端接基準電壓Vref，電阻R51的另一端接三極管Q2發(fā)射極，三極管Q2基極通過電阻R54接12V電壓，三極管Q2集電極通過電阻R55接電流輸出端，電阻R55與電流輸出端之間的線路上設(shè)有熔斷器，三極管Q2的集電極連接二極管D13負極，二極管D13正極接地，三極管Q2基極接電阻R53 —端，電阻R53另一端分別接電容C49 一端和放大器LM324第八引腳，電容C49另一端分別接電阻R52 —端和放大器LM324第九引腳，電阻R52另一端接三極管Q2發(fā)射極，放大器LM324第十引腳通過電阻R57接地，放大器LM324第十引腳通過電阻R58接基準電壓Vref，放大器LM324第九引腳通過電阻R56接放大器LM324第七引腳，放大器LM324第七引腳通過電阻R59接電壓輸出端，二極管D14負極接15V電壓，二極管D14正極接電壓輸出端，二極管D15負極接電壓輸出端，二極管D15正極接地，放大器LM324第五引腳通過電容C51接地，放大器LM324的第六引腳分別接電阻R60 —端，滑動變阻器R61移動端、滑動變阻器R60 —端，滑動變阻器R60另一端通過電阻R60接放大器LM324第七引腳，電容C50與滑動變阻器R60并聯(lián)，滑動變阻器R60另一端通過電阻R62接5V電壓，放大器LM324第五引腳接DA芯片MAX541的第一引腳，AD芯片MAX541的第八引腳接5V電壓，DA芯片MAX541的第二引腳接地，DA芯片MAX541的第三引腳接基準電壓Vref，DA芯片MAX541的第四引腳接隔離芯片ADUM1410，DA芯片MAX541的第五引腳接隔離芯片ADUM524D的SCLK引腳，DA芯片MAX541的第六引腳接隔離芯片ADUM524D的DIN引腳，DA芯片MAX541的第七引腳接地，DA芯片MAX541的第八引腳通過電容C52接地。
[0043]其中，為電流輸出端配備熔斷器，為電壓輸出端配備D14、D15嵌位保護，防止燒壞芯片；設(shè)置了基準源，保證LM324第十引腳電壓的恒定，保證工作穩(wěn)定性；使用了磁耦隔離芯片ADUM1410、ADUM524D，增強了隔離性能和穩(wěn)定性；整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計，保證了電壓電流的輸出精度。
[0044]如圖3所示的冷水泵控制器，包括控制模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、RS485保護電路、CAN保護電路、電平轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸入電路和PWM轉(zhuǎn)換輸出電路，所述的控制模塊包括STM32F103VBT6單片機和FM3116外圍電路，所述的開關(guān)量輸入模塊通過隔離輸入電路連接到單片機上，所述的開關(guān)量輸出模塊通過隔離輸出電路連接到單片機上，所述的RS485保護電路、CAN保護電路、電平轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸入電路分別通過一個隔離電路連接到單片機上，PWM轉(zhuǎn)換輸出電路的輸入端連接單片機，PWM轉(zhuǎn)換輸出電路的輸出端輸出O-1OV電壓信號和4-20mA電流信號。
[0045]開關(guān)量輸入模塊和開關(guān)量輸出模塊連接開關(guān)量閥門，檢測控制開關(guān)量閥門的狀態(tài)，RS485保護電路連接電量模塊，模擬量輸入電路采集傳感器信號，上述的信號經(jīng)過CAN保護電路發(fā)送到核心控制器，經(jīng)過核心控制器處理后，接收來自核心控制器的指令，然后發(fā)送指令，其中，電平轉(zhuǎn)換電路連接軟切換器，控制切換狀態(tài)；PWM轉(zhuǎn)換輸出電路經(jīng)控制信號轉(zhuǎn)換為0-10V電壓信號和4-20mA電流信號，分別發(fā)送給相應(yīng)的執(zhí)行器件。
[0046]電源電路包括供電部分和調(diào)試端口，所述的供電部分包括整流濾波電路、反饋調(diào)控電路、5V電壓輸出電路和12V電壓輸出電路，所述的整流濾波電路包括發(fā)光二級管LED201，發(fā)光二級管LED201的正極連接220V交流電零線端，發(fā)光二極管LED201的負極連接電阻R2052 —端，電阻R2052另一端接220V交流電的火線端，220V交流電零線端通過熔斷器F201連接全波整流橋的一個輸入端，220V交流電的火線端連接全波整流橋的另一個輸入端，全波整流橋的一個輸出端分別連接極性電容C2019正極、電阻R2054 —端、電阻R2055 —端、電容C2022 —端和變壓器T201第一輸入端，極性電容C2019負極和電阻R2054另一端接地，電阻R2055另一端和電容C2022另一端分別接二極管D2018負極，二極管D2018正極接變壓器T201第三輸入端，電阻R2054另一端接極性電容C2020正極、電容C2021 一端和二極管D2017負極，極性電容C2020負極、電容C2021另一端和變壓器Tl第五輸入端均接地，二極管D2017正極接變壓器T201第四輸入端；所述的5V電壓輸出電路包括電容C2023，電容C2023 —端分別接變壓器T201第七輸出端和二極管D2019正極，電容C2023另一端接電阻R2056 —端，電阻R2056另一端分別接二極管D2019負極、極性電容C2024正極、極性電容C2025正極、發(fā)光二極管LED202正極和5V電壓輸出端，極性電容C2024的負極、變壓器Tl第六輸出端、極性電容C2025負極均接地，發(fā)光二極管LED202負極通過電阻R2057接地；所述的12V電壓輸出電路包括穩(wěn)壓芯片7812和穩(wěn)壓芯片7912，穩(wěn)壓芯片7812的第一引腳分別接二極管D2020負極和極性電容C2026正極，二極管D2020正極接變壓器Tl第十輸出端，極性電容C2026負極接地，穩(wěn)壓芯片7812第二引腳接地，穩(wěn)壓芯片7812第三引腳接電阻R2058 —端和+12V輸出端，電阻R2058另一端接地，極性電容C2027正極接+12V輸出端，極性電容C2027負極接地；穩(wěn)壓芯片7912第一引腳接地，穩(wěn)壓芯片7912第二引腳分別接二極管D2021正極和極性電容C2029負極，二極管D2021負極接變壓器T201第八輸出端，極性電容C2029正極接地，穩(wěn)壓芯片7912第三引腳分別接電阻R2059 —端和-12V輸出端，電阻R2059另一端接地，極性電容C2028負極接-12V輸出端，極性電容C2028正極接地，變壓器T201第九輸出端接地；所述的反饋調(diào)控電路包括芯片UC3842，芯片UC3842的第七引腳接極性電容C2020正極，芯片UC3842第五引腳接地，芯片UC3842第二引腳分別接滑動變阻器R2066 —端、電容C2033 —端、電阻R2067 —端、電阻R2068 —端，電容C2033另一端和滑動變阻器R2066另一端分別接芯片UC3842第一引腳，電阻R2067另一端接地，電阻R2068另一端分別接電阻R2069 —端和光耦PC817第三引腳，電阻R2069另一端接地，光耦PC817第四引腳接5V基準電壓，光耦PC817第一引腳分別接電阻R2070 一端、電阻R2071 —端，電阻R2070另一端接5V電壓，電阻R2071另一端接TL431第三引腳，TL431第二引腳接地，TL431第一引腳分別接電阻R2071 —端和滑動變阻器R2073一端，電阻R2072另一端接5V電壓，滑動變阻器R2073另一端接地；芯片UC3842第一引腳接二極管D2023正極，二極管D2023負極分別接電阻R2074 —端、電容C2034 —端和二極管D2024正極，電阻R2074另一端和二極管D2024負極接5V基準電壓，電容C2034另一端接地；芯片UC3842的第八引腳分別接5V基準電壓和滑動變阻器R2075 —端，滑動變阻器R2075另一端通過電容C2032接芯片UC3842第五引腳，滑動變阻器R2075的滑動端接芯片UC3842的第四引腳；芯片UC3842第六引腳接電阻R2065 —端，電阻R2065另一端分別接電阻R2063 —端和Q201第一引腳，電阻R2063另一端接地，Q201第二引腳分別接變壓器T201第三輸入端、二極管D2022負極和電阻R2060 —端，二極管D2022正極和電阻R2060另一端分別接電容C2030 —端，電容C2030 —端接地；Q201第三引腳分別接電阻R2061 —端、電阻R2062 一端和電阻R2064 —端，電阻R2061另一端和電阻R2062另一端接地，電阻R2064另一端分別接芯片UC3842第三引腳和電容C2031 —端，電容C2031另一端接地；所述的調(diào)試端口包括 J7、J8、J9、J10、Jll、J12、J13、J14、J17、J18、J19、J20、J29、J30、J31、J22、J32、J33、J25、J28、J34、J35，J7 接 UC203842 的第 4 引腳，J8 接 UC3842 的第 3 引腳，J9 接 UC3842的第6引腳，JlO接UC3842的第7引腳，Jll接UC3842的第2引腳，J12接UC3842的第5引腳，J13接UC3842的第8引腳，J14接UC3842的第I引腳，J17接Q201的第一引腳，J18接Q201的第三引腳，J19接Q201的第二引腳，J20接光耦PC817的第三引腳，J29接光耦PC817的第一引腳，J30接光耦PC817的第二引腳，J31接TL431的第一引腳，J22接變壓器Tl的第一輸入端，J32、J33接變壓器Tl的第六輸出端，J25街穩(wěn)壓芯片7812第一引腳，J28接穩(wěn)壓芯片7912第二引腳，J34、J35均接變壓器Tl第九輸出端。
[0047]220V的交流電壓，經(jīng)過熔斷器保護，在經(jīng)過整流、濾波之后，進入變壓器高壓輸入端，變壓器的輸出端有兩個，一個輸出5V電壓,一個輸出端輸出+12V電壓和-12V電壓,在變壓器的輸入端，設(shè)有反饋調(diào)控電路，利用控制芯片實現(xiàn)電源電路的調(diào)控，R2065為限流電阻，R2063為下拉電阻，C2031為濾波電容，R2061和R2062為保護電阻，電阻R2075和電容C2032產(chǎn)生振蕩脈沖，D2024、R2074、D2023、C2034可以實現(xiàn)軟啟動，光耦PC20817以及與之連接的電路實現(xiàn)反饋和補償?shù)淖饔?，三極管Q201為2N60三極管。
[0048]調(diào)試端口主要連接芯片UC3842、光耦PC817、三極管Q201、變壓器T201、穩(wěn)壓芯片7912、穩(wěn)壓芯片7812，可以在電路運行前快速檢測各個芯片的狀況，也可以在電源電路工作時，及時檢修電源電路的工作情況。
[0049]所述的PWM轉(zhuǎn)換輸出電路包括觸發(fā)器SN74V1G14、跟隨電路、放大電路和V/I電路，所述觸發(fā)器SN74V1G14的輸入端通過電阻R201連接信號輸入端，觸發(fā)器SN74V1G14的電源端連接基準電壓VRef，基準電壓VRef通過電容C201接地，觸發(fā)器SN74V1G14的接地端接地；所述的跟隨電路包括電阻R202，電阻R202 —端接觸發(fā)器SN74V1G14的輸出端，電阻R202另一端分別接電容C202 —端和電阻R203 —端，電容C202另一端接地，電阻R203另一端分別接電容C203 —端和運放TLV2372第三引腳，電容C203另一端接地，運放TLV2372第二引腳接運放TLV2372第一引腳，運放TLV2372第八引腳接12V電壓，運放TLV2372第四引腳接地；所述的放大電路包括電阻R205，電阻R205 —端接地，電阻R205另一端接運放TLV2372第六引腳，運放TLV2372第五引腳接運放TLV2372第一引腳，運放TLV2372第六引腳通過電阻R206連接運放TLV2372第七引腳，電容C207與電阻R206并聯(lián)，運放TLV2372第七引腳通過電容C208接地，運放TLV2372第七引腳分別接二極管D206負極、二極管D207正極、二極管D208正極，二極管D206正極接地，二極管D207負極接12V電壓，二極管D208負極通過電阻R207接O-1OV電壓信號輸出端；所述的V/I電路包括轉(zhuǎn)換芯片XTR115，轉(zhuǎn)換芯片XTRl 15的VREF引腳接基準電壓VRef，轉(zhuǎn)換芯片XTRl 15的VIN引腳通過電阻R205接基準電壓VRef，轉(zhuǎn)換芯片XTRl 15的VIN引腳通過電阻R204接運放TLV2372第一引腳，轉(zhuǎn)換芯片XTRl 15的IP引腳通過電容C205接基準電壓VRef，轉(zhuǎn)換芯片XTRl 15的IP引腳接地，轉(zhuǎn)換芯片XTR115的V+引腳分別接三極管Q201集電極、電容C206 —端、二極管D201負極和全波整流橋的一個輸入端，三極管Q201的基極接轉(zhuǎn)換芯片XTRl 15的B引腳，三極管Q201的發(fā)射極接轉(zhuǎn)換芯片XTR115的C引腳，電容C206另一端、二極管D201正極和全波整流橋的另一個輸入端均連接轉(zhuǎn)換芯片XTRl 15的V-引腳，全波整流橋由二極管D202、二極管D203、二極管D204和二極管D205組成，全波整流橋的輸出端輸出4_20mA電流信號。
[0050]其中，電阻R201為4.7K歐姆的限流保護電阻，觸發(fā)器和運放之間有兩級RC濾波，電阻R205連接2.5V基準電壓，用來保證XTRl 15輸入端的電壓最低值為0.4V。
[0051]所述的模擬量輸入電路包括第一、第二、第三、第四四路信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的A/D轉(zhuǎn)換電路包括A/D芯片ADS8341，A/D芯片ADS8341的第9引腳接5V電壓，A/D芯片ADS8341的第I引腳接地，A/D芯片ADS8341的第10、11引腳接地，A/D芯片ADS8341的第12、13、14、15、16引腳接隔離芯片ADUM141LA/D芯片ADS8341的第8引腳接5V基準源，5V基準源包括電容C209，電容C209 —端分別接A/D芯片ADS8341的第8引腳和芯片MAX6164第六引腳，電容C209另一端接地，電容C2010與電容C209并聯(lián)，芯片MAX6164第二引腳接5V電壓，芯片MAX6164接地端接地；第一信號調(diào)理電路包括電阻R2018，電阻R2018—端接4-20mA電流信號輸入端，電阻R2018另一端接地，電容C2012與電阻R2018并聯(lián)，二極管D209正極接4-20mA電流信號輸入端，二極管D209負極接地，運放Ul的第十三引腳接電阻R2013 —端，電阻R2013另一端分別接電阻R2016 —端、電容C2011 —端、滑動變阻器R2017 —端，電阻R2016另一端接5V電壓，電容C2011另一端和滑動變阻器R2017另一端接地，運放Ul的第十二引腳通過電阻R2014接4-20mA電流信號輸入端,運放Ul第十二引腳通過電阻R2015接地，運放Ul的第十四引腳通過電阻R2012接運放Ul的第十三引腳，運放Ul的第十四引腳通過電阻R2011接運放Ul的第十引腳，運放Ul的第九引腳通過滑動變阻器R2010接地，運放Ul的第八引腳通過電阻R209接地，運放Ul的第八引腳通過電阻R208接A/D芯片ADS8341的第5引腳；第二信號調(diào)理電路包括電阻R2029，電阻R2029一端接4-20mA電流信號輸入端，電阻R2029另一端接地，電容C2014與電阻R2029并聯(lián)，二極管D2010正極接4-20mA電流信號輸入端，二極管D2010負極接地，運放U2的第十三引腳接電阻R2024 —端，電阻R2024另一端分別接電阻R2027 —端、電容C2013 —端、滑動變阻器R2028 —端，電阻R2027另一端接5V電壓，電容C2013另一端和滑動變阻器R2028另一端接地，運放U2的第十二引腳通過電阻R2025接4-20mA電流信號輸入端，運放U2第十二引腳通過電阻R2026接地，運放U2的第十四引腳通過電阻R2023接運放U2的第十三引腳，運放U2的第十四引腳通過電阻R2022接運放Ul的第十引腳，運放U2的第九引腳通過滑動變阻器R2021接地，運放U2的第八引腳通過電阻R2020接地，運放U2的第八引腳通過電阻R2019接A/D芯片ADS8341的第4引腳；第三信號調(diào)理電路包括電阻R2040，電阻R2040 —端接4-20mA電流信號輸入端，電阻R2040另一端接地，電容C2016與電阻R2040并聯(lián)，二極管D2011正極接4-20mA電流信號輸入端，二極管D2011負極接地，運放U3的第十三引腳接電阻R2035 —端，電阻R2035另一端分別接電阻R2038 —端、電容C2015 —端、滑動變阻器R2039 —端，電阻R2038另一端接5V電壓，電容C2015另一端和滑動變阻器R2039另一端接地，運放U3的第十二引腳通過電阻R2036接4-20mA電流信號輸入端,運放U3第十二引腳通過電阻R2037接地，運放U3的第十四引腳通過電阻R2034接運放U3的第十三引腳，運放U3的第十四引腳通過電阻R2033接運放U3的第十引腳，運放U3的第九引腳通過滑動變阻器R2032接地，運放U3的第八引腳通過電阻R2031接地，運放U3的第八引腳通過電阻R2030接A/D芯片ADS8341的第3引腳；第四信號調(diào)理電路包括電阻R2051，電阻R2051 —端接4-20mA電流信號輸入端，電阻R2051另一端接地，電容C2018與電阻R2051并聯(lián)，二極管D2012正極接4-20mA電流信號輸入端，二極管D2012負極接地，運放U4的第十三引腳接電阻R2046 —端，電阻R2046另一端分別接電阻R2049 —端、電容C2017 —端、滑動變阻器R2050 —端，電阻R2049另一端接5V電壓，電容C2017另一端和滑動變阻器R2050另一端接地，運放U4的第十二引腳通過電阻R2047接4-20mA電流信號輸入端,運放U4第十二引腳通過電阻R2048接地，運放U4的第十四引腳通過電阻R2045接運放U4的第十三引腳，運放U4的第十四引腳通過電阻R2044接運放U4的第十引腳，運放U4的第九引腳通過滑動變阻器R2043接地，運放U4的第八引腳通過電阻R2042接地，運放U4的第八引腳通過電阻R2041接A/D芯片ADS8341的第2引腳。
[0052]現(xiàn)場的傳感器采集到信號后，發(fā)送4_20mA電流信號，信號調(diào)理電路接收到信號后，經(jīng)過采樣、濾波、保護、差分、放大等處理后轉(zhuǎn)化為0-5V的電壓信號到達芯片ADS8341，最后經(jīng)過磁耦隔離芯片傳輸?shù)絾纹瑱C。
[0053]如圖4所示的冷卻泵控制器，包括STM32F103V676單片機和電源模塊，單片機通過RS485接口連接室外環(huán)境采集模塊，單片機通過CAN總線連接隔離CAN電路，隔離C30AN電路連接中央空調(diào)系統(tǒng)主控制器，單片機通過數(shù)據(jù)線連接RS232電路和反饋數(shù)據(jù)采集模塊，RS232電路接調(diào)試端口，實現(xiàn)調(diào)試功能,單片機分別通過SPI總線連接主機通信模塊、電量采集模塊和信號輸出控制模塊，電量采集模塊可以采集冷凍泵控制過程中制冷風機的功耗情況，信號輸出控制模塊可以將主控制器的指令發(fā)送給制冷主機控制閥門等執(zhí)行器件，主機通信模塊連接制冷主機，實現(xiàn)與制冷主機的數(shù)據(jù)通信，所述的信號輸出控制模塊和反饋數(shù)據(jù)采集模塊中均設(shè)有電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路。
[0054]室外環(huán)境采集模塊包括3.3V供電電路、處理芯片STM8L101、調(diào)試接口 SWM、采集電路、顯示電路和通信電路，所述的電源電路包括電阻R3010，電阻R3010 —段接5V電壓，電阻R3010另一端分別接電容C3016 —端、電容C3017 —端、穩(wěn)壓芯片HT7533第二引腳，電容C3016另一端、電容C3017另一端和穩(wěn)壓芯片HT7533第一引腳均接地，穩(wěn)壓芯片HT7533第三引腳輸出3.3V電壓，穩(wěn)壓芯片HT753第三引腳通過電容C3018接地，電容C3019和電容C3020分別與電容C3018并聯(lián)；處理芯片STM8L101第八引腳接3.3V電壓，3.3V電壓通過串聯(lián)電阻R3013和R3014接地，調(diào)試接口 SWM連接處理芯片STM8L101，顯示電路包括驅(qū)動HT1621B和顯示屏，驅(qū)動HT1621B輸入端接處理芯片STM8L101，驅(qū)動HT1621B輸出端接顯示屏，采集電路包括傳感器SH10，傳感器SHlO的兩個輸出端分別接處理芯片STM8L101的第五引腳和第六弓I腳，處理芯片STM8L101的第五引腳通過電阻R3011接3.3V電壓，處理芯片STM8L101的第六引腳通過電阻R3012接3.3V電壓；所述的通信電路包括74HC3014G，74HC3014G輸入端第一引腳接芯片STM8L101第一引腳，74HC3014G輸出端接MAX3485第二引腳和第三引腳，MAX3485第一引腳接芯片STM8L101第二引腳，MAX3485第七引腳通過電阻R3015接地，MAX3485第七引腳通過電阻R3017接第一輸出端，MAX3485第六引腳通過電阻R3016接3.3V電壓，MAX3485第六引腳通過電阻R3018接第二輸出端，第一輸出端和第二輸出端分別通過二極管D308和二極管D307接地。
[0055]該模塊設(shè)計時，需要考慮安裝體積和采集精確的現(xiàn)場要求，所以設(shè)計了看似簡單的電路，其實該電路首先采取了綜合的溫濕度傳感器和低功耗單片機和高效且體積較小的穩(wěn)壓電路。該電路主要優(yōu)勢在于在體積較小和低耗電的情況下實現(xiàn)了精確的溫濕度采集，并通過通信總線和控制器通信。該電路的功耗可低只0.2mW。溫度精度0.2度，濕度1%的誤差，
電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路包括電阻R3019，電阻R3019—端接0-5V電壓信號，電阻R3019另一端分別接電阻R3021 —端、運放LM358第二引腳，運放LM358第三引腳通過電阻R3020接地，電阻R3021另一端通過滑動變阻器R3022接運放LM358第一引腳，運放LM358第一引腳通過電阻R3023接運放LM358第六引腳，運放LM358第八引腳接12V電壓，運放LM358第五引腳通過電阻R3025接地，運放LM358第五引腳通過電阻R3024接二極管D309負極，二極管D309正極接地，運放LM358第六引腳分別接電阻R3030 —端、電阻R3028 —端，電阻R3028另一端通過滑動變阻器R3029接三極管Q301發(fā)射極，電阻R3030另一端分別接電阻R3032 一端、滑動變阻器R3031 —端、穩(wěn)壓二極管D3012正極，電阻R3032另一端接12V電壓，滑動變阻器R3031另一端和穩(wěn)壓二極管D3012負極均接地，運放LM358第七引腳通過電阻R3026接三極管Q301基極，三極管Q301集電極接12V電壓，三極管Q301發(fā)射極分別接二極管D3010正極、電阻R3027 —端，二極管D3010負極接三極管Q301基極，電阻R3027另一端分別接二極管D309負極和二極管D3011正極，二極管D3011負極通過熔斷器接4_20mA電流號。
[0056]工藝參數(shù)采集模塊包括單片機C8051F001、電壓基準電路、開關(guān)信號控制電路和若干工藝信號參數(shù)采集電路，電壓基準電路采用MAX6250芯片作為核心器件，開關(guān)信號控制電路利用光耦PC30817作為控制器件，工藝信號參數(shù)采集電路包括二極管D3016，二極管D3016正極接第一輸入端，二極管D3016負極通過熔斷器接RCV420第三引腳，穩(wěn)壓二極管D3015負極接二極管D3016負極，穩(wěn)壓二極管D3015正極分別接第二輸入端和RCV420第一引腳，RCV420第二引腳和第五引腳接地，RCV420第十引腳和i^一引腳均接RV，RCV420第十二引腳和十三引腳均接0P07第一引腳，0P07第一引腳接0P07第二引腳，0P07第三引腳通過電阻R3034接地，0P07第三引腳通過電阻R3033接RV，RCV420第十五引腳和十四引腳均接單片機接口，二極管D3013負極接RCV420十四引腳，二極管D3013正極接5V電壓，二極管D3014正極接RCV420十四引腳，二極管D3014負極接地。
[0057]采用了獨立的MC30U用于采集現(xiàn)場模擬量數(shù)據(jù)，這樣模擬量數(shù)據(jù)可進行現(xiàn)場算法處理采用單片機內(nèi)的AD采集單元進行采集，實現(xiàn)了低成本采集。采用了獨立基準源提供給單片機，實現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)換，并保證采集的穩(wěn)定性。采用RCV420轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)高精度Γ20ΜΑ轉(zhuǎn)換(T5V，且擴大的測量量程。提高了精度。外圍采用濾波電路，消除干擾。
[0058]如圖5的冷卻風機控制器包括電源電路、單片機、工藝參數(shù)采集模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊、隔離CAN電路、風機保護電路、電量采集電路和輸出模塊，所述的電源電路供應(yīng)5V電壓，所述的單片機為芯片STM8S208MB，所述的工藝參數(shù)采集模塊和隔離CAN電路電連接到單片機上，所述的環(huán)境參數(shù)采集模塊通過485電路連接到單片機上，所述的風機保護電路通過TTL數(shù)據(jù)信號與單片機交互，所述的電量采集模塊通過SPI總線與單片機額連接，所述的輸出模塊包括D/A芯片和V/I轉(zhuǎn)換電路，所述D/A芯片的輸入端連接單片機，所述D/A芯片的輸出端連接V/I轉(zhuǎn)換電路輸入端，其中，所述的電量采集模塊利用芯片ATT7022作為采集芯片，所述的D/A芯片為TLV5616。
[0059]所述的電源電路為控制器供應(yīng)5V電壓，所述的單片機為芯片STM8S208MB，所述的工藝參數(shù)采集模塊和隔離CAN電路電連接到單片機上，所述的環(huán)境參數(shù)采集模塊通過485電路連接到單片機上，所述的風機保護電路通過TTL數(shù)據(jù)信號與單片機交互，所述的電量采集模塊通過SPI總線與單片機額連接，所述的輸出模塊包括D/A芯片和V/I轉(zhuǎn)換電路，所述D/A芯片的輸入端連接單片機，所述D/A芯片的輸出端連接V/I轉(zhuǎn)換電路輸入端。其中，所述的電量采集模塊利用芯片ATT7022作為采集芯片，所述的D/A芯片為TLV5616。
[0060]使用時，隔離CAN電路與核心控制器連接，實現(xiàn)與核心控制器的指令數(shù)據(jù)交互，工藝參數(shù)采集模塊與記錄工藝要求等數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫連接，獲取工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，環(huán)境參數(shù)采集模塊連接布置在外界的壓力、溫濕度等傳感器，獲取外界環(huán)境的參數(shù)，這些參數(shù)都會傳到核心控制器進行分析、處理，然后單片機將核心控制器反饋的指令通過輸出模塊傳送到風機。
[0061]在上述過程中，電量采集電路主要功能為實現(xiàn)對控制器所控制的冷卻塔風機的用能統(tǒng)計和電參數(shù)的監(jiān)控。該電路主要采用專業(yè)芯片ATT7022采集，采集的電參數(shù)較多，且外網(wǎng)設(shè)計了精密的電壓采集電路，實現(xiàn)精確采集和統(tǒng)計。電流采集電路中設(shè)計了互感器，實現(xiàn)了隔離，有效的避免干擾。采集端設(shè)計了鉗位電路，有效避免高壓壓損壞采集芯片。
[0062]所述的風機保護電路包括芯片NE556，芯片NE556的第一引腳通過電阻R405連接芯片NE556第二引腳和第六引腳，芯片NE556的第六引腳通過電容C402接地，芯片NE556第三引腳連接穩(wěn)壓二極管D402負極，穩(wěn)壓二極管D402正極接地，芯片NE556第一引腳通過電阻R404連接滑動變阻器R402的移動端，滑動變阻器R402的一個固定端通過電阻R403接地，滑動變阻器R402的另一個固定端連接電阻R401 —端，電阻R401另一端分別接二極管D401負極和電容C401 —端，電容C401另一端接地，二極管D401正極接電流互感器的一個輸出端，電流互感器的另一個輸出端接地;芯片NE556的第四引腳、第十引腳和第十四引腳均連接12V電壓，12V電壓通過電容C407接地，電阻R4016 —端接12V電壓，電阻R4016另一端接發(fā)光二極管LED402的正極，發(fā)光二級管LED402的負極分別接芯片NE556第五引腳和滑動變阻器R4012的一端，滑動變阻器R4012另一端接電阻R4011 —端，電阻R4011另一端接二極管D408負極，二極管D408正極分別接穩(wěn)壓二極管D407負極、芯片NE556第八引腳、芯片NE556第十二引腳，穩(wěn)壓二極管D407正極接地；二極管D403正極接電壓互感器PTl的一個輸出端，二極管D403負極分別接電容C403 —端和電阻R406 —端，電容C403另一端分別接電壓互感器PT401另一個輸出端和三極管Q401發(fā)射極，電阻R406另一端接三極管Q401基極，三極管Q401集電極接12V電壓，三極管Q401發(fā)射極接三極管Q402集電極，三極管Q402基極接電阻R407 —端，電阻R407另一端分別接電容C404 —端和二極管D404負極，二極管D404正極接電壓互感器PT402 —個輸出端，電容C404另一端分別接電壓互感器PT402另一個輸出端和三極管Q402發(fā)射極，三極管Q402發(fā)射極接三極管Q403集電極，三極管Q403基極接電阻R408 —端，電阻R408另一端接二極管D405負極，二極管D405正極接電壓互感器PT403 —個輸出端，電容C405 —端接二極管D405負極，電容C405另一端分別接電壓互感器RT403另一個輸出端和三極管Q403發(fā)射極，三極管Q403發(fā)射極通過電阻R4010接地，三極管Q403發(fā)射極分別連接電阻R409 —端和二極管D406負極，電阻R409另一端接發(fā)光二級管LED401負極，發(fā)光二級管LED401正極接12V電壓，二極管D406正極分別接電容C406 —端和芯片NE556第八引腳，電容C406另一端接12V電壓，二極管D406放入負極通過電阻R4013接單片機，芯片NE556的第五引腳通過電阻R4015接單片機，芯片NE556第九引腳通過電阻R4014接單片機。
[0063]風機保護電路主要完成對冷卻塔風機保護，主要檢查風機的過流，缺相保護，實現(xiàn)對風機保護功能，由于風機在運轉(zhuǎn)過程中，受外界影響較大，設(shè)計了保護時間調(diào)節(jié)功能，可根據(jù)現(xiàn)場的應(yīng)用情況進行延時保護，現(xiàn)場的風機功率每個項目不盡相同，設(shè)計了保護限制功能。同時可與單片機進行連接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，優(yōu)勢，采用合理的設(shè)計，保護功能齊全、抗干擾能力較高。外圍器件較少，實現(xiàn)成本簡單，具備現(xiàn)場配置調(diào)節(jié)功能。
[0064]除本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)外，其余均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0065]以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，包括后臺控制中心和如端控制柜，所述的后臺控制中心包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、顯示屏、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)控制器，用來采集和處理數(shù)據(jù)，并將設(shè)備運行狀態(tài)顯示在顯示屏上；所述的前端控制柜包括安裝系統(tǒng)能效控制器的控制總柜、安裝冷水泵控制器的冷水控制柜、安裝冷卻泵控制器的冷卻泵控制柜、安裝冷卻風機控制器的冷卻風機控制柜，所述的系統(tǒng)能效控制器通過通信主機與后臺控制中心連接，所述的系統(tǒng)能效控制器分別通過電路與冷卻泵控制器、冷卻風機控制器、冷水泵控制器連接，冷水泵控制柜實現(xiàn)對冷水機組的狀態(tài)檢測和控制，冷卻泵控制柜實現(xiàn)對制冷主機的狀態(tài)檢測和控制，冷卻風機控制柜實現(xiàn)對風機的狀態(tài)檢測和控制，控制總柜將全部的數(shù)據(jù)上傳到后臺控制中心，結(jié)合后臺控制中心的分析判斷，實現(xiàn)對系統(tǒng)中各個設(shè)備能效的調(diào)配和精確控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的通信主機還通過能源統(tǒng)計總線連接能源統(tǒng)計平臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的能效控制器包括控制單元、電源模塊、以太網(wǎng)單元、隔離485單元』38單元、30卡、0^隔離電路、1^8485隔離電路、輸出控制單元、輸入控制單元、隔離輸入單元和隔離輸出單元，所述的控制單元包括第一單片機、第二單片機、雙口狀1和附屬單元，所述的第一單片機和第二單片機通過雙口狀1進行雙機通信，所述的第一單片機和第二單片機分別連接一個附屬單元，所述的附屬單元包括時鐘電路、看門狗電路、存儲器、基準源電路；所述的以太網(wǎng)單元、隔離485單元、…8單元和30卡分別連接第一單片機，所述的隔離電路、83485隔離電路、輸出控制單元、輸入控制單元、隔離輸入單元和隔離輸出單元分別連接第二單片機，所述的輸入控制單元包括八/0轉(zhuǎn)換模塊、信號處理電路，八/0轉(zhuǎn)換模塊輸出端通過3？1線連接第二單片機，所述的信號處理電路輸出端連接八/0轉(zhuǎn)換模塊輸入端，所述的輸出控制單元包括0/八轉(zhuǎn)換模塊、電壓電流轉(zhuǎn)換電路，0/八轉(zhuǎn)換模塊輸入端通過3？1線連接第二單片機，所述的電壓電流轉(zhuǎn)換電路連接0/八轉(zhuǎn)換模塊輸出端，所述的隔離輸入單元連接接線端口，所述的隔離輸出單元連接驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單片機和第二單片機均采用芯片31132？4077以6。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，能效控制器還包括擴展單元，所述的擴展單元分別通過總線連接第一單片機和第二單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷水泵控制器包括控制模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、舊485保護電路、保護電路、電平轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸入電路和？麗轉(zhuǎn)換輸出電路，所述的控制模塊包括31132？103乂8丁6單片機和？13116外圍電路，所述的開關(guān)量輸入模塊通過隔離輸入電路連接到單片機上，所述的開關(guān)量輸出模塊通過隔離輸出電路連接到單片機上，所述的舊485保護電路、0^保護電路、電平轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸入電路分別通過一個隔離電路連接到單片機上，？麗轉(zhuǎn)換輸出電路的輸入端連接單片機，？麗轉(zhuǎn)換輸出電路的輸出端輸出0-107電壓信號和4-20—電流^[目號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻泵控制器包括31132？1037676單片機和電源模塊，單片機通過卩3485接口連接室外環(huán)境采集模塊，單片機通過數(shù)據(jù)線連接舊232電路和反饋數(shù)據(jù)采集模塊，單片機分別通過3？1總線連接主機通信模塊、電量采集模塊和信號輸出控制模塊，所述的信號輸出控制模塊和反饋數(shù)據(jù)采集模塊中均設(shè)有電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻風機控制器包括電源電路、單片機、工藝參數(shù)采集模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊、隔離電路、風機保護電路、電量采集電路和輸出模塊，所述的電源電路供應(yīng)訊電壓，所述的單片機為芯片3118320818，所述的工藝參數(shù)采集模塊和隔離0^電路電連接到單片機上，所述的環(huán)境參數(shù)采集模塊通過485電路連接到單片機上，所述的風機保護電路通過III數(shù)據(jù)信號與單片機交互，所述的電量采集模塊通過3？1總線與單片機額連接，所述的輸出模塊包括0/八芯片和VI轉(zhuǎn)換電路，所述0/八芯片的輸入端連接單片機，所述0/八芯片的輸出端連接乂/工轉(zhuǎn)換電路輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的電量采集模塊利用芯片八117022作為采集芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集中空調(diào)控制與管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的0/八芯片為丁1^5616。
【文檔編號】G05B19/418GK104460637SQ201410815801
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】李鋼 申請人:李鋼