专利--空调系统冷热负荷分配分支控制模块

(10)授权公告号 CN 201844503 U (45)授权公告日 2011.05.25 C N 2 0 1 8 4 4 5 0 3 U *CN201844503U* (21)申请号 201020542147.0 (22)申请日 2010.09.26 F24F 11/00(2006.01) (73)专利权人 贵州汇通华城楼宇科技有限公司 地址 550018 贵州省贵阳市乌当区火炬大道 南方汇通科技工业园 (72)发明人 杨欣 郭晟 王晓保 罗庆保 张良 (74)专利代理机构 贵阳东圣专利商标事务有限 公司 52002 代理人 杨云 (54) 实用新型名称 空调系统冷、热负荷分配分支控制模块 (57) 摘要 本实用新型公开了一种空调系统冷、热负荷 分配分支控制模块，属于中央空调冷(热)水输配 技术；旨在提供一种按空调各区域 (环路 )的实 际负荷进行冷 (热 )量动态分配的控制装置。它 由控制处理器电路 (1)、存储器电路 (2)、看门狗 保护电路 (3)、数字量输入电路 (4)、数字量输出 电路 (5)、模拟量输入电路 (6)、模拟量输出电路 (7)、RS-485网络通讯接口电路 (8)、电源转换电 路 (9)以及分别与上述电路相连通并提供工作电 源的电源电路 (10)构成。本实用新型具有现场接 线及 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 难度小、施工和调试周期短等优点，可用 于中央空调冷 (热 )水输配系统中的冷热量动态 分配控制。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 10 页 CN 201844505 U 1/1页 2 1.一种空调系统冷、热负荷分配分支控制模块，包括 DSP控制处理器、与该处理器适配 的模拟量和数字量输入 /输出接口、存储器、电源转换电路以及电源；其特征在于：存储器 电路 (2)、看门狗保护电路 (3)、数字量输入电路 (4)、数字量输出电路 (5)、模拟量输入电路 (6)、模拟量输出电路 (7)、RS-485网络通讯接口电路 (8)以及电源转换电路 (9)分别与控 制处理器电路 (1)连接，一端并联后的存储器电路 (2)、看门狗保护电路 (3)以及模拟量输 入电路 (6)与电源转换电路 (9)连接，电源电路 (10)分别与电源转换电路 (9)、数字量输入 电路 (4)、数字量输出电路 (5)、模拟量输入电路 (6)、模拟量输出电路 (7)以及 RS-485网络 通讯接口电路 (8)连通。 2.根据权利要求 1所述的空调系统冷、热负荷分配分支控制模块，其特征在于： 控制处理器电路 (1)由 DSP处理器 U7，与该 DSP处理器连接的晶体振荡器 Y1、振荡电 容 C61和 C62、滤波电容 C5-C9、C11-C15和 C18-C23、以及电阻 R88、R6-R7构成； 存储器电路 (2)由 I2C存储器和静态随机存储器组成，所述 I2C存储器由集成电路 U14， 与该集成电路连接的上拉电阻 R73-R75、以及滤波电容 C43构成；所述静态随机存储器由相 互连接的集成电路 U5和 U6、与集成电路 U5连接的滤波电容 C17构成； 看门狗保护电路 (3)由集成电路 U1，与该集成电路连接的滤波电容 C1构成； 数字量输入电路 (4)是由相互并联的光电耦合器 N4-N11，与对应的光电耦合器连接的 限流电阻 R113-R128、滤波电容 C72-C87、以及发光二极管 LED3-LED10组成的八路独立数字 量采集单元； 数字量输出电路 (5)是由集成电路 U18，与该集成电路连接的继电器 JK1-JK6、限流电 阻 R129-R134、以及发光二极管 LED11-LED16组成的六路独立数字量输出电路； 模拟量输入电路 (6)由电流 /电压输入单元电路和三线制铂电阻输入单元电路构成； 所述电流 /电压输入单元电路由分压电阻 R9-R24、滤波电容 C55-C58和保护二极管 V1-V8 构成，所述三线制铂电阻输入单元电路由集成电路 U8-U12、滤波电容 C26-C41和 C63-C66、 电阻 R25-R67构成； 模拟量输出电路 (7)由集成电路 U19-U22、三极管 Q1-Q8、电阻 R93-R112和 R135-R146、 滤波电容 C88-C95、以及积分电容 C68-C71构成； RS-485网络通讯接口电路 (8)为半双工通讯接口，它由集成电路 U13和 U15、光电耦合 器 N1-N3、发光二极管 LED2、以及与之相连接的电阻 R68-R72和 R76-R80构成； 电源转换电路 (9)由集成电路 D1-D2和 U3-U4，电阻 R1、R2、电容 C47、C49、C2-C4、 C52-C53和 C24-C25构成； 电源电路 (10)由独立的两路 +5V电压电路、独立的两路 +24V电压电路、一路 +15V电 压电路、一路 -15V电压电路构成。 权 利 要 求 书CN 201844503 U CN 201844505 U 1/4页 3 空调系统冷、热负荷分配分支控制模块 [0001] 技术领域：本实用新型涉及一种应用于空调系统冷 (热 )负荷分配控制技术中的 分支控制模块。 [0002] 背景技术：目前，在中央空调冷 (热 )水输配过程中，冷热量分配不均衡是最常见 的问题，人们为了获得冷热量的合理分配，往往采用节流孔板、调节阀、平衡阀等节流元件 来调节管路的阻力和流量，使各个环路实际流量符合 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 流量的要求或保持一个定值。但 即使做到这样，静态的平衡仍然无法保证空调各区域 (环路 )对冷热量的动态需求。 [0003] 发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种空调系统 冷、热负荷分配分支控制模块；它能够通过对分支环路相关数据的采集和对环路的负荷进 行实时分析，动态调节环路上电动阀门的开度，使各环路的流量与其负荷的需求相匹配，降 低整个系统对冷 (热 )水流量的需求，从而为中央空调系统挖掘更大的节能空间。 [0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ：它包括 DSP控制处理器、与该 处理器适配的模拟量和数字量输入 /输出接口、存储器、电源转换电路以及电源；存储器 电路、看门狗保护电路、数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路、模拟量输出电 路、RS-485网络通讯接口电路以及电源转换电路分别与控制处理器电路连接，一端并联后 的存储器电路、看门狗保护电路以及模拟量输入电路与电源转换电路连接，电源电路分别 与电源转换电路、数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路、模拟量输出电路以 及 RS-485网络通讯接口电路连通。 [0005] 控制处理器电路由 DSP处理器 U7，与该 DSP处理器连接的晶体振荡器 Y1、振荡电 容 C61和 C62、滤波电容 C5-C9、C11-C15和 C18-C23、以及电阻 R88、R6-R7构成； [0006] 存储器电路由I2C存储器和静态随机存储器组成，所述I2C存储器由集成电路U14， 与该集成电路连接的上拉电阻 R73-R75、以及滤波电容 C43构成；所述静态随机存储器由相 互连接的集成电路 U5和 U6、与集成电路 U5连接的滤波电容 C17构成； [0007] 看门狗保护电路由集成电路 U1、与该集成电路连接的滤波电容 C1构成； [0008] 数字量输入电路是由相互并联的光电耦合器 N4-N11，与对应的光电耦合器连接的 限流电阻 R113-R128、滤波电容 C72-C87、以及发光二极管 LED3-LED10组成的八路独立数字 量采集单元； [0009] 数字量输出电路是由集成电路 U18，与该集成电路连接的继电器 JK1-JK6、限流电 阻 R129-R134、以及发光二极管 LED11-LED16组成的六路独立数字量输出电路； [0010] 模拟量输入电路由电流 /电压输入单元电路和三线制铂电阻输入单元电路构成； 所述电流 /电压输入单元电路由分压电阻 R9-R24、滤波电容 C55-C58和保护二极管 V1-V8 构成，所述三线制铂电阻输入单元电路由集成电路 U8-U12、滤波电容 C26-C41和 C63-C66、 电阻 R25-R67构成； [0011] 模拟量输出电路由集成电路U19-U22、三极管Q1-Q8、电阻R93-R112和R135-R146、 滤波电容 C88-C95、以及积分电容 C68-C71构成； [0012] RS-485网络通讯接口电路为半双工通讯接口，它由集成电路 U13和 U15、光电耦合 器 N1-N3、发光二极管 LED2、以及与之相连接的电阻 R68-R72和 R76-R80构成； 说 明 书CN 201844503 U CN 201844505 U 2/4页 4 [0013] 电源转换电路由集成电路 D1-D2和 U3-U4，电阻 R1、R2、电容 C47、C49、C2-C4、 C52-C53和 C24-C25构成； [0014] 电源电路由独立的两路 +5V电压电路、独立的两路 +24V电压电路、一路 +15V电压 电路、一路 -15V电压电路构成； [0015] 与现有技术比较，本实用新型由于采用了上述技术方案，因此能够根据采集到的 数据实现对中央空调冷 (热 )水输配过程中模拟量和数字量参数的检测，并可通过内置的 自动控制算法程序来完成对中央空调冷 (热 )水输配系统中各环路的阀门开度进行动态的 实时调节，从而实现水流量按需动态分配的效果；本实用新型除了提供可同时输出的四路 模拟量输出和六路数字量输出通道以外，还提供了能够同时检测的四路模拟量输入、四路 铂电阻信号输入以及八路数字量输入通道。另外，本实用新型还带有一路 RS-485接口，通 过该通讯接口可实现更高一级的控制管理软件对多个分支控制模块的统一管理功能。 附图说明： [0016] 图 1是本实用新型的结构原理图； [0017] 图 2是本实用新型控制处理器电路的示意图； [0018] 图 3是本实用新型存储器电路的示意图； [0019] 图 4是本实用新型看门狗保护电路的示意图； [0020] 图 5是本实用新型数字量输入电路的示意图； [0021] 图 6是本实用新型数字量输出电路的示意图； [0022] 图 7是本实用新型模拟量输入电路的示意图； [0023] 图 8是本实用新型模拟量输出电路的示意图； [0024] 图 9是本实用新型 RS-485网络通讯接口电路的示意图； [0025] 图 10是本实用新型电源转换电路的示意图； [0026] 图 11是本实用新型电源电路的示意图。 [0027] 图中：控制处理器电路 1 存储器电路 2 看门狗保护电路 3 数字量输入电路 4 数 字量输出电路5 模拟量输入电路6 模拟量输出电路7 RS-485网络通讯接口电路8 电源转 换电路 9 电源电路 10 [0028] 具体实施方式：下面结合附图和具体的实例对本实用新型作进一步说明： [0029] 在图 1～ 11中，存储器电路 2、看门狗保护电路 3、数字量输入电路 4、数字量输出 电路 5、模拟量输入电路 6、模拟量输出电路 7、RS-485网络通讯接口电路 8以及电源转换电 路 9分别与控制处理器电路 1连接，一端并联后的存储器电路 2、看门狗保护电路 3以及模 拟量输入电路 6与电源转换电路 9连接，电源电路 10分别与电源转换电路 9、数字量输入电 路 4、数字量输出电路 5、模拟量输入电路 6、模拟量输出电路 7以及 RS-485网络通讯接口电 路 8连通。其中： [0030] 控制处理器电路 1由 DSP处理器 U7，与该 DSP处理器连接的晶体振荡器 Y1、振荡 电容 C61和 C62、滤波电容 C5-C9、C11-C15和 C18-C23、以及电阻 R88、R6-R7构成。DSP处 理器 U7的型号为 TMS320LF2407A，它是一款基于 TMS320C2xx DSP的 16位 CPU核，带有 32K 字的高速 Flash存储器、1.5K字的数据 /程序 RAM、544字双端口 DARAM以及 2K字的单口 SARAM，并支持在线实时仿真和跟踪。DSP处理器 U7采用 144脚封装、极低的功耗、多个 32 说 明 书CN 201844503 U CN 201844505 U 3/4页 5 位定时器、16路 10位 ADC、12路 PWM输出以及多个的外部中断，这款微控制器特别适合工业 控制、图像处理、医疗系统、高速数字处理系统等应用领域。 [0031] 存储器电路 2由 I2C存储器和静态随机存储器组成，所述 I2C存储器由集成电路 U14，与该集成电路连接的上拉电阻 R73-R75、以及滤波电容 C43构成；所述静态随机存储器 由相互连接的集成电路 U5和 U6、与集成电路 U5连接的滤波电容 C17构成。I2C存储器的 型号为 24C256，带有 256K位的存储空间，用于存储各种系统配置数据，系统掉电后数据不 会丢失；而静态随机存储器的型号为 CY7C1021V33-12，带有 64K×16bit大小的存储空间， 用于系统运行时的数据交换和暂存，但系统掉电后数据将丢失。 [0032] 看门狗保护电路 3由集成电路 U1，与该集成电路连接的滤波电容 C1构成；用于 CPU受环境干扰或程序错误而导致工作不正常时，使 CPU重新复位启动，从而提高了系统的 可靠性。 [0033] 数字量输入电路 4用于采集数字量信号，它是由相互并联的光电耦合器 N4-N11， 与对应的光电耦合器连接的限流电阻 R113-R128、滤波电容 C72-C87、以及发光二极管 LED3-LED10组成的八路独立数字量采集单元。所述的光电耦合器 N4-N11能实现单元 内部电路与外部设备的完全隔离，从而提高了系统的抗干扰能力；所述的发光二极管 LED3-LED10用于指示相应的数字量输入通道的工作状况。 [0034] 数字量输出电路 5用于输出数字量信号，它是由集成电路 U18，与该集成电路连接 的继电器 JK1-JK6、限流电阻 R129-R134、以及发光二极管 LED11-LED16组成的六路独立数 字量输出电路。所述的发光二极管 LED11-LED16用于指示相应的数字量输出通道的工作状 况。 [0035] 模拟量输入电路 6用于采集模拟信号，它由电流 /电压输入单元电路和三线制 铂电阻输入单元电路构成；所述电流 /电压输入单元电路由分压电阻 R9-R24、滤波电容 C55-C58和保护二极管 V1-V8构成，所述三线制铂电阻输入单元电路由集成电路 U8-U12、滤 波电容 C26-C41和 C63-C66、电阻 R25-R67构成。以上八个单元电路将得到的模拟电压经过 分压、将得到的电阻信号经过转换处理后，直接送入控制处理器电路 1的 AD转换接口，由控 制处理器电路 1将模拟电压信号转换成数字信号后做进一步处理。 [0036] 模拟量输出电路 7用于输出四路独立的模拟信号，它由由集成电路 U19-U22、三极 管 Q1-Q8、电阻 R93-R112和 R135-R146、滤波电容 C88-C95、以及积分电容 C68-C71构成。以 上所述每一路模拟量输出电路可输出 0-10V的电压信号或输出 4-20mA的电流信号。 [0037] RS-485网络通讯接口电路 8为半双工通讯接口，它由集成电路 U13和 U15、光电耦 合器 N1-N3、发光二极管 LED2、以及与之相连接的电阻 R68-R72和 R76-R80构成。所述 RS485 半双工通讯接口的最大通讯距离为 1200m，能够与其它带有 RS-485通讯接口的监控设备进 行数据交换，实现系统的网络化监控；所述光电耦合器 N1-N3能实现与其他监控设备通讯 的完全隔离，提高了系统运作的安全性。 [0038] 电源转换电路 9由集成电路 D1-D2和 U3-U4，电阻 R1、R2、电容 C47、C49、C2-C4、 C52-C53和 C24-C25构成；主要用于提供 CPU及部分功能电路的工作电源。 [0039] 电源电路 10由两路 +5V电压电路、独立的两路 +24V电压电路、一路 +15V电压电 路、一路 -15V电压电路构成；主要用于网络通讯接口电路和其他电路的工作电源，并可为 被控的环路电动调节阀提供 +24V的电源。 说 明 书CN 201844503 U CN 201844505 U 4/4页 6 [0040] 工作原理：根据中央空调冷 (热 )水输配系统实际分支环路的多少，将本实用新型 安装在每个分支环路上，根据控制系统的要求首先采集与被控分支环路调节相关的数据。 其中，数字量输入电路 4采集具有两态工作特性的阀门状况参数；模拟量输入电路 6采集环 路温度、压力、流量和阀门开度等各种模拟量信号，同时由控制处理器电路 1选择其电压或 电流模式并设置相应的工作参数；控制处理器电路 1将得到的模拟量信号进行修正处理后 再转化为数字信号并保存在存储器电路 2中。控制处理器电路 1根据得到的数据进行分析 处理，对被控分支环路消耗的冷量进行计量，并发出控制指令，数字量输出电路 5根据控制 指令要求输出开关状态并通过相应的指示灯指示其开关状态；模拟量输出电路 7根据控制 指令及参数要求先进行修正处理，再由模拟量输出电路 7输出电压或电流值去控制分支环 路阀门的开度；从而实现各分支环路水流量的动态的调节，使得各分支环路的流量与其负 荷的需求相匹配。 说 明 书CN 201844503 U CN 201844505 U 1/10页 7 图 1 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 2/10页 8 图 2 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 3/10页 9 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 4/10页 10 图 5 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 5/10页 11 图 6 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 6/10页 12 图 7 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 7/10页 13 图 8 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 8/10页 14 图 9 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 9/10页 15 图 10 说 明 书 附 图CN 201844503 U CN 201844505 U 10/10页 16 图 11 说 明 书 附 图CN 201844503 U