專利名稱：中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)智能控制單元模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，尤其涉及一種用于中央空 調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)的控制裝置。
技術(shù)背景目前，在中央空調(diào)節(jié)能控制技術(shù)中所采用的集中單元模塊 功能較單一；只能接收模糊控制器發(fā)出的控制指令，當(dāng)模塊與模糊控制器
通訊失敗或模糊控制器出現(xiàn)故障的時(shí)，單元模塊并不能獨(dú)立完成數(shù)據(jù)的采 集和數(shù)據(jù)的運(yùn)算功能，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的節(jié)能效果受到了一定的影響。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一 種中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)智能控制單元模塊；它能夠通過分布式數(shù)據(jù)采集 和集中控制的方式對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化，從而到節(jié)能的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案它包括單片機(jī)、 與該單片機(jī)適配的模擬量和數(shù)字量輸入/輸出接口、存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電 源以及網(wǎng)絡(luò)通訊接口；存儲(chǔ)器電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、看門狗保護(hù)電路、I/O 口擴(kuò)展電路、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路、脈沖輸入電路以及網(wǎng)絡(luò) 通訊接口電路分別與控制處理器電路連接，數(shù)字量輸入電路和數(shù)字量輸出 電路與I/O 口擴(kuò)展電路連接，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、I/O 口擴(kuò)展電路、數(shù)字量輸出 電路、存儲(chǔ)器電路、看門狗保護(hù)電路、以及模擬量輸入電路之間相互連通， 電源電路分別與上述各電路連通。
控制處理器電路由單片機(jī)Ul，與該單片機(jī)連接的晶體振蕩器G2及濾 波電容Cl構(gòu)成；存儲(chǔ)器電路由集成電路U3，與該集成電路連接的上拉電阻R1—R3以
及濾波電容C5構(gòu)成；
實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路由集成電路U4,與該集成電路連接的晶體振蕩器Gl、 振蕩電容C6和C7、以及供電電池BT1構(gòu)成；
看門狗保護(hù)電路由集成電路U2，與該集成電路連接的濾波電容C4、 以及電阻R4構(gòu)成；
I/O 口擴(kuò)展電路由相互連接的集成電路U16和U17、與集成電路U16、 U17對(duì)應(yīng)連接的濾波電容C69、 C70構(gòu)成；
數(shù)字量輸入電路是由并聯(lián)的光電耦合器N4—N19、與對(duì)應(yīng)的光電耦合 器連接的限流電阻R68—R83和R89—R]04、濾波電容C33—C48和C51 一C66、以及發(fā)光二極管LED3—LED18組成的16路獨(dú)立的數(shù)字量采集單 元；
數(shù)字量輸出電路由相互連接的集成電路U19、 U21和U23，與三集成 電路連接的繼電器JK1一JK16、與對(duì)應(yīng)繼電器連接的電阻R124—R109、 以及與對(duì)應(yīng)電阻連接的發(fā)光二極管LED36—LED21組成的16路獨(dú)立的數(shù) 字量輸出電路；
模擬量輸入電路由電流/電壓輸入單元電路和三線制鉑電阻輸入單元 電路構(gòu)成；所述電流/電壓輸入單元電路是由分壓電阻R16—R23、保護(hù)二 極管V5和V6構(gòu)成，所述三線制鉑電阻輸入單元電路由集成電路U24— U26、濾波電容C71—C80、電阻R24—R26和R150—R169構(gòu)成；
模擬量輸出電路由集成電路Ull—U15、三極管Q1—Q8、電阻R44—R67、濾波電容C22、 C23、 C25、 C26、 C28、 C29、 C31禾卩C32、以及積 分電容C21、 C24、 C27禾QC30構(gòu)成；
脈沖輸入電路是由并聯(lián)的光電耦合器N20和N21，與對(duì)應(yīng)的光電耦合 器連接的限流電阻R87、 R88、 R106、 R108，分壓電阻R84、 R86、 R105、 R107，濾波電容C49、 C50、 C67、 C68，以及發(fā)光二極管LED19和LED20 組成的2路脈沖檢測(cè)器；
電源電路為獨(dú)立的開關(guān)電源板，它提供獨(dú)立的+5V、+24V、+5V和士15V 工作電源；
網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路是一個(gè)RS-485半雙工通訊接口 ，它由集成電路U6、 與該集成電路連接的光電耦合器N1—N3、以及與該電耦合器之相連接的 電阻R6、 R8和RIO構(gòu)成。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，因此只需根 據(jù)系統(tǒng)實(shí)施方案的實(shí)際需求將本實(shí)用新型分布安裝在中央空調(diào)系統(tǒng)被監(jiān)控 對(duì)象的工作現(xiàn)場(chǎng)，通過一根通訊線將各個(gè)基本模塊與模糊控制器串接起來， 由模糊控制器通過組態(tài)軟件完成對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的模擬量與數(shù)字量參數(shù)進(jìn) 行檢測(cè)和控制，從而減小現(xiàn)場(chǎng)接線難度，縮短編程和調(diào)試的周期；另外， 由于內(nèi)置有自動(dòng)控制算法以及保護(hù)算法，在與控制系統(tǒng)通訊中斷或控制系 統(tǒng)失效時(shí)能自動(dòng)轉(zhuǎn)為單元模塊控制，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性，解 決了系統(tǒng)目前所采用的控制模塊在與控制系統(tǒng)通訊中斷或控制系統(tǒng)失效后 系統(tǒng)不能正常運(yùn)行的問題。本實(shí)用新型除了提供可同時(shí)輸出的4路模擬量 輸出通道、16路數(shù)字量輸出通道以外，還提供了能夠同時(shí)檢測(cè)的2路模擬量輸入、2路鉑電阻信號(hào)輸入、16路數(shù)字量輸入以及2路脈沖計(jì)數(shù)輸入通道。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2是本實(shí)用新型的電路總圖3是本實(shí)用新型控制處理器電路、存儲(chǔ)器電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、看 門狗保護(hù)電路、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路的示意圖4是木實(shí)用新型I/0 口擴(kuò)展電路的示意圖； 圖5是本實(shí)用新型數(shù)字量輸入電路的示意圖； 圖6是是本實(shí)用新型數(shù)字量輸出電路的示意圖； 圖7是本實(shí)用新型模擬量輸入電路的示意圖； 圖8是本實(shí)用新型模擬量輸出電路的示意圖； 圖9是本實(shí)用新型脈沖輸入電路的示意圖。
圖屮控制處理器電路l 存儲(chǔ)器電路2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路3 看門 狗保護(hù)電路4 1/0口擴(kuò)展電路5 數(shù)字量輸入電路6 數(shù)字量輸出電路 7 模擬量輸入電路8 模擬量輸出電路9 脈沖輸入電路IO 電源電 路ll 網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路1具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說
明
在圖1 9中，存儲(chǔ)器電路2、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路3、看門狗保護(hù)電路4、 1/0口擴(kuò)展電路5、模擬量輸入電路8、模擬量輸出電路9、脈沖輸入電路10以及網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路12分別與控制處理器電路1連接，數(shù)字量輸入電路6和數(shù)字量輸出電路7與I/O 口擴(kuò)展電路5連接，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路3、1/0 口擴(kuò)展電路5、數(shù)字量輸出電路7、存儲(chǔ)器電路2、看門狗保護(hù)電路4以及 模擬量輸入電路8之間相互連通，電源電路11分別與上述各電路連通。其 中控制處理器電路l由單片機(jī)U1，與該單片機(jī)連接的晶體振蕩器G2及 濾波電容Cl構(gòu)成。單片機(jī)Ul型號(hào)為P89C668，它采用先進(jìn)的CMOS工 藝制造，是80C51單片機(jī)家族的派生品；其指令集在執(zhí)行與時(shí)序上跟80C51 指令集完全兼容。P89C668內(nèi)帶64KB Flash存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器既可并行編 程也可以串行在系統(tǒng)編程(ISP)，在應(yīng)用中可通過ISP升級(jí)用戶程序。
存儲(chǔ)器電路2用于存儲(chǔ)各種相關(guān)的數(shù)據(jù)；由集成電路U3，與該集成電 路連接的上拉電阻R1—R3以及濾波電容C5構(gòu)成。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路3用于系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)間的讀??；它由集成電路U4，與該集 成電路連接的晶體振蕩器Gl、振蕩電容C6和C7、以及供電電池BT1構(gòu) 成。
看門狗保護(hù)電路4由集成電路U2，與該集成電路連接的濾波電容C4、 以及電阻R4構(gòu)成；用于在CPU工作不正常時(shí)使CPU重新復(fù)位啟動(dòng)，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
I/O 口擴(kuò)展電路5用于數(shù)字量輸入、輸出口的擴(kuò)展；它由相互連接的 集成電路U16和U17、與集成電路U16、 U17對(duì)應(yīng)連接的濾波電容C69、 C70構(gòu)成。數(shù)字量輸入電路6用于采集數(shù)字量信號(hào)，它是由并聯(lián)的光電耦合器N4
一N19、與對(duì)應(yīng)的光電耦合器連接的限流電阻R68—R83禾n R89—R104、 濾波電容C33—C48和C51—C66、以及發(fā)光二極管LED3—LED18組成的 16路獨(dú)立的數(shù)字量采集單元。所述光電耦合器N4—N19能實(shí)現(xiàn)智能控制 單元內(nèi)部電路與外部設(shè)備的完全隔離，跟以前的控制模塊相比提高了系統(tǒng) 的抗干擾能力；所述發(fā)光二極管LED3—LED18用于指示相應(yīng)的數(shù)字量輸 入通道的工作狀況。
數(shù)字量輸出電路7用于輸出數(shù)字量信號(hào)，它是由相互連接的集成電路 U19、 U21禾口 U23，與三集成電路連接的繼電器JK1一JK16、與對(duì)應(yīng)繼電 器連接的電阻R124—R109、以及與對(duì)應(yīng)電阻連接的發(fā)光二極管LED36— LED21組成的16路獨(dú)立的數(shù)字量輸出電路。所述發(fā)光二極管LED21 — LED36指示相應(yīng)的數(shù)字量輸出通道的工作狀況。
模擬量輸入電路8用于采集模擬信號(hào)，它由電流/電壓輸入單元電路和 三線制鉑電阻輸入單元電路構(gòu)成；所述電流/電壓輸入單元電路是由分壓電 阻R16—R23、保護(hù)二極管V5和V6構(gòu)成，所述三線制鉑電阻輸入單元電 路由集成電路U24—U26、濾波電容C71—C80、電阻R24—R26禾n R150 —R169構(gòu)成。以上各單元得到的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過模擬開關(guān)U9選擇后送 入AD轉(zhuǎn)換芯片U8，轉(zhuǎn)換芯片U8將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)提供給 控制處理器做進(jìn)一步處理。
模擬量輸出電路9用于輸出模擬信號(hào)，它由集成電路U11—U15、三 極管Q1—Q8、電阻R44—R67、濾波電容C22、 C23、 C25、 C26、 C28、C29、 C31禾口C32、以及積分電容C21、 C24、 C27禾QC30構(gòu)成。
脈沖輸入電路10用于采集脈沖信號(hào)，它是由并聯(lián)的光電耦合器N20 和N21，與對(duì)應(yīng)的光電耦合器連接的限流電阻R87、 R88、 R106、 R108， 分壓電阻R84、 R86、 R105、 R107,濾波電容C49、 C50、 C67、 C68，以 及發(fā)光二極管LED19和LED20組成的2路脈沖檢測(cè)器。所述光電耦合器 N20、 N21同樣能實(shí)現(xiàn)智能控制單元內(nèi)部電路與外部設(shè)備的完全隔離，跟 以前的控制模塊相比提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；所述發(fā)光二極管LED19、 LED20用于指示相應(yīng)的脈沖輸入通道的工作狀況。
電源電路11為獨(dú)立的開關(guān)電源板，該電源板向控制處理器電路和其它 電路提供獨(dú)立的+5V、十24V、十5V和士15V工作電源。
網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路12是一個(gè)RS-485半雙工通訊接口，它由集成電路 U6、與該集成電路連接的光電耦合器N1—N3、以及與該光電耦合器相連 接的電阻R6、 R8禾PR10構(gòu)成。最大通訊距離1000m，能夠與中央空調(diào)節(jié) 能控制系統(tǒng)模糊控制器通訊，接收模糊控制器發(fā)出的指令和發(fā)送模糊控制 器所要求的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化控制。采用光電耦合器N1—N3能實(shí)現(xiàn)與現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備通訊的完全隔離，提高了系統(tǒng)運(yùn)作的安全性。網(wǎng)絡(luò)通訊接口工作的 同時(shí)由發(fā)光二極管LED2指示網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路的工作狀況。
權(quán)利要求1.一種中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)智能控制單元模塊，包括單片機(jī)、與該單片機(jī)適配的模擬量和數(shù)字量輸入/輸出接口、存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電源以及網(wǎng)絡(luò)通訊接口；其特征在于存儲(chǔ)器電路(2)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(3)、看門狗保護(hù)電路(4)、I/O口擴(kuò)展電路(5)、模擬量輸入電路(8)、模擬量輸出電路(9)、脈沖輸入電路(10)以及網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路(12)分別與控制處理器電路(1)連接，數(shù)字量輸入電路(6)和數(shù)字量輸出電路(7)與I/O口擴(kuò)展電路(5)連接，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(3)、I/O口擴(kuò)展電路(5)、數(shù)字量輸出電路(7)、存儲(chǔ)器電路(2)、看門狗保護(hù)電路(4)、以及模擬量輸入電路(8)之間相互連通，電源電路(11)分別與上述各電路連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)智能控制單元模塊， 其特征在于控制處理器電路(l)由單片機(jī)U1，與該單片機(jī)連接的晶體振蕩器G2 及濾波電容Cl構(gòu)成；存儲(chǔ)器電路(2)由集成電路U3，與該集成電路連接的上拉電阻Rl 一R3以及濾波電容C5構(gòu)成；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(3)由集成電路U4，與該集成電路連接的晶體振蕩器 Gl、振蕩電容C6和C7、以及供電電池BT1構(gòu)成；看門狗保護(hù)電路(4)由集成電路U2，與該集成電路連接的濾波電容 C4、以及電阻R4構(gòu)成；1/0口擴(kuò)展電路(5)由相互連接的集成電路U16和U17、與集成電路U16、 U17對(duì)應(yīng)連接的濾波電容C69、 C70構(gòu)成；數(shù)字量輸入電路(6)是由并聯(lián)的光電耦合器N4—N19、與對(duì)應(yīng)的光 電耦合器連接的限流電阻R68—R83和R89—R104、濾波電容C33—C48 和C51—C66、以及發(fā)光二極管LED3—LED18組成的16路獨(dú)立的數(shù)字量 采集單元；數(shù)字量輸出電路(7)由相互連接的集成電路U19、 U21和U23，與三 集成電路連接的繼電器JK1一JK16、與對(duì)應(yīng)繼電器連接的電阻R124— R109、以及與對(duì)應(yīng)電阻連接的發(fā)光二極管LED36—LED21組成的16路獨(dú) 立的數(shù)字量輸出電路；模擬量輸入電路(8)由電流/電壓輸入單元電路和三線制鉑電阻輸入 單元電路構(gòu)成；所述電流/電壓輸入單元電路是由分壓電阻R16—R23、保 護(hù)二極管V5和V6構(gòu)成，所述三線制鉑電阻輸入單元電路由集成電路U24 一U26、濾波電容C71—C80、電阻R24—-R26和R150—R169構(gòu)成；模擬量輸出電路(9)由集成電路U11—U15、三極管Q1—Q8、電阻 R44—R67、濾波電容C22、 C23、 C25、 C26、 C28、 C29、 C31禾卩C32、以 及積分電容C21、 C24、 C27禾BC30構(gòu)成；脈沖輸入電路(10)是由并聯(lián)的光電耦合器N20和N21，與對(duì)應(yīng)的光 電耦合器連接的限流電阻R87、 R88、 R106、 R108，分壓電阻R84、 R86、 R105、 R107，濾波電容C49、 C50、 C67、 C68，以及發(fā)光二極管LED19 和LED20組成的2路脈沖檢測(cè)器；電源電路(11)為獨(dú)立的開關(guān)電源板，它提供獨(dú)立的+5V、 +24V、 +5V和士15V工作電源；網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路(12)是一個(gè)RS-485半雙工通訊接口，它由集成 電路U6、與該集成電路連接的光電耦合器N1—N3、以及與該電耦合器之 相連接的電阻R6、 R8和R10構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)智能控制單元模塊，屬于中央空調(diào)節(jié)能控制技術(shù)；旨在提供一種對(duì)中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化的控制裝置。它由控制處理器電路(1)、存儲(chǔ)器電路(2)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(3)、看門狗保護(hù)電路(4)、I/O口擴(kuò)展電路(5)、數(shù)字量輸入電路(6)、數(shù)字量輸出電路(7)、模擬量輸入電路(8)、模擬量輸出電路(9)、脈沖輸入電路(10)、電源電路(11)和網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路(12)構(gòu)成。本實(shí)用新型具有現(xiàn)場(chǎng)接線及施工難度小、施工和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，可對(duì)中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201149653SQ20072017431
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者欣 楊, 羅慶寶, 蔡小兵, 晟 郭, 林 郭 申請(qǐng)人:貴州匯通華城樓宇科技有限公司