专利名称：空调系统冷、热负荷分配分支控制模块的制作方法
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。
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。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。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案它包括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。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；存储器电路由1 存储器和静态随机存储器组成，所述1 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TO、与集成电路U5连接的滤波电容C17构成；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Cl构成；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；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RU9-R134、以及发光二极管LED11-LED16组成的六路独立数字量输出电路；模拟量输入电路由电流/电压输入单元电路和三线制钼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-RM、滤波电容C55-C58和保护二极管V1-V8 构成，所述三线制钼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；模拟量输出电路由集成电路U19-U22、三极管Q1-Q8、电阻R93-R112和Ri;35-R146、 滤波电容C88-C95、以及积分电容C68-C71构成；RS-485网络通讯接口电路为半双工通讯接口，它由集成电路Ul3和U15、光电耦合 器m-N3、发光二极管LED2、以及与之相连接的电阻R68-R72和R76-R80构成；[0013]电源转换电路由集成电路D1-D2和U3-U4，电阻Rl、R2、电容C47、C49、C2-C4、 C52-C53 和 C24-C25 构成；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；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 钼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。
[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
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具体实施方式
以下结合附图和具体的实例对本实用新型作进一步说明在图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TMS320LFM07A，它是一款基于TMS320C2xx DSP的16位CPU核，带有3 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I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。存储器电路2由1 存储器和静态随机存储器组成，所述1 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TO和TO、与集成电路TO连接的滤波电容C17构成。1 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64KX16bit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。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Cl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。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。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RU9-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。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 钼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-RM、滤波电容 C55-C58和保护二极管V1-V8构成，所述三线制钼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。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。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m-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W-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。电源转换电路9由集成电路D1-D2和U3-U4，电阻Rl、R2、电容C47、C49、C2-C4、 C52-C53和CM-C25构成；主要用于提供CPU及部分功能电路的工作电源。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。[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。
权利要求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( 、看门狗保护电路C3)、数字量输入电路(4)、数字量输出电路( 、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O)、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G)、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⑶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( 由1 存储器和静态随机存储器组成，所述1 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TO、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Cl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RU9-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钼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-RM、滤波电容C55-C58和保护二极管V1-V8 构成，所述三线制钼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⑵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m_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Rl、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。
专利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。
文档编号F24F11/00GK201844503SQ20102054214
公开日2011年5月25日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者张良, 杨欣, 王晓保, 罗庆保, 郭晟 申请人:贵州汇通华城楼宇科技有限公司