专利名称：智能节电控制器的制作方法
技术领域：
智能节电控制器技术领域本发明涉及一种节电控制器，特别是指一种利用模糊神经控制和人工网络以 及相关工控电路构成的智能变频控制设备，使各种系统中的电动机运行在能耗最 经济的状态点的智能化节电控制器，属于节电装置改进的技术领域。
背景技术：
最近几年的夏季，我国许多城市都出现了由于用电紧张，严重影响了居民的 正常生活和企业的生产经营。因此节能刻不容缓，积极开展节能技术的研发应该 成为国家政策导向及相关企业倾力发展的技术方向。PID调节是当前主要闭环自 动控制方法，它能满足一般要求不高的场所。对比文件1，专利号为200320121939. 0的中国专利文献中公开了一种智能化 节电设备，该设备包括智能化变频器和电位器，智能化变频器与风机和/或循环水 泵的电机相连，智能化变频器的控制端与电位器连接，其中控制端接变阻端，控 制端连在一起后与控制端分别接到电位器的两固定端，智能化变频器的控制端接 有启停开关。本实用新型对压縮机制冷量的跟踪检测，使循环水流量与制冷量保 持实时匹配，年平均节电率可达42%以上，通过对环境参数的自动探测，自动改 变风机的转速，使空调区内温度保持在设定值内，不但降低机器噪音，节电率可 达50%以上，对水泵电机实行变频控制，减少电机启动对电网的冲击，延长设备 使用寿命，具有高效、节能、低噪声等特点。由于使用变频器厂家提供的通用设 置以及选用变送器厂家的成品组建电路，用于工业设备驱动装置，只形成初级的 闭环反馈自控系统，更无程序控制，其数学模型的不精确，控制效果仍然可以进 一步提升，节能效果有待进一步提高。对比文件2，专利号为93227920. 1的中国专利文献中公开了一种中央空调水 泵变频控制器，由感温器、模数转换器、微处理器、数模转换器和变频器组成。
将这一变频控制器安装于中央空调系统的冷冻水泵或冷却水泵上。具体是将其中 的感温器插入上述两种水泵的出水口或入水口处取得水温电信号，并由模数转换 器转换为数字信号，经微处理器处理后由模数转换器转变为模拟信号推动变频器， 从而改变水泵的流量，节约电能，延长水泵寿命，降低噪音，保证中央空调系统 自动化正常工作。该变频控制器运算麻烦，结构复杂，且不具有多接口的功能， 不能实现远程控制，有待对其进行进一步改进。有鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型设计人员进过不断的实验研究，终 于研发出本实用新型，与变频器分开、独立外挂的、结构简单、且具有多接口功 能的变频控制器。发明内容本实用新型的目的在于提供一种具有多种功能接口进行连接的、能使各种系 统中的电动机运行在能耗最经济的状态点的智能化节电设备。 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下一种智能节电控制器，包括一盒体l、 一设置在盒体l内的控制电路板3，所 述的用于接受外部命令、进行模糊神经控制算法、发出工作指令的控制电路板3上设置有一主芯片31，所述的主芯片31具有两个或两个以上控制和/或通讯端口， 所述的控制电路板3上设置有与主芯片31的控制和/或通讯端口相连的两个或两 个以上的控制和/或通讯接口。所述的智能节电控制器，所述的盒体1的外部设有指示灯2、电源开关20， 所述的指示灯2包括硬件运行指示灯21、软件运行指示灯22、电源指示灯23。所述的智能节电控制器，所述的盒体1上开设有两个或两个以上的与控制和/ 或通讯接口匹配的控制和/或通讯插孔30，所述的通讯接口包括RS232和/或RS485 接口32、 CAN总线接口33、 Ethernet接口 34。所述的智能节电控制器，所述的RS232和/或RS485接口 32通过通讯线与变 频器4相连，所述的CAN总线接口 33与工业控制计算机或PC机5相连，所述的 Ethernet接口 34通过通讯线与互联网6相连。
所述的智能节电控制器，所述的RS232接口 32通过外置的RS232/RS485转接 口 7与变频器4中的RS485接口 42相连。所述的智能节电控制器，所述的工业控制计算机或PC机5包括RS232转接口 51、 CAN总线接口 52、 Ethernet接口 53，所述的RS232转接口 51与主芯片RS232 接口 32相连，所述的CAN总线接口 52与主芯片的CAN总线接口 33相连，所述的 Ethernet接口 53通过通讯线与互联网6相连。所述的智能节电控制器，所述的节电控制器与220伏交流电相接，通过电源 变换器8给主芯片31供电。所述的智能节电控制器，所述的主芯片31与变频柜控制回路41相连对变频 柜进行控制，主芯片31与电动机9相连采集电动机运行信号。所述的智能节电控制器，述的主芯片31型号采用BlackFin537。使用本实用新型的有益效果在于本实用新型结构简单，使用方便，内部设 置有高性能的主芯片，将模糊控制方法设置于芯片中，由于模糊控制不依赖于被 控对象精确的数学模型，能够直接从专家和操作者的控制经验归纳、优化而得到对 被控对象的控制方案,并具有较好的控制效果，达到节能的目的。同时，本使用新 型中的控制电路板具有人工神经元网络可以模仿人脑的思维方式，通过反复的"学 习训练"过程，将控制的方法和效果结合进行对比记忆，从而找到更加优化的控 制方法。可依据环境与负荷的变化，自动择优调节系统的优化运行参数，确保系 统始终运行在最佳工况，可保障系统在任何负荷条件下，都能高效率地运行，从 而最大限度地降低系统电动机的能耗，从而达到节能目的。
图1为本实用新型在使用系统中的结构框图；图2为本实用新型的结构框图；图3为本实用新型的外部结构示意图；具体实施方式
下面通过具体实施方式
，加以附图对本发明进行详细描述。如图1至图3所示， 一种智能节电控制器，包括一盒体1，在盒体1的内部设 有用于接受外部命令、进行模糊神经控制算法、发出工作指令的控制电路板3，所 述的控制电路板3上设置有一主芯片31以及与主芯片31的控制和/或通讯端口相 连的两个或两个以上的控制和/或通讯接口。如图3所示，所述的智能节电控制器，所述的盒体l的外部设有指示灯2、电 源开关20、控制和/或通讯插孔30，所述的指示灯2包括硬件运行指示灯21、软 件运行指示灯22、电源指示灯23。所述的盒体l上开设有两个或两个以上的与控 制和/或通讯接口匹配的控制和/或通讯插孔30，所述的通讯接口包括RS232和/ 或RS485接口 32、 CAN总线接口 33、 Ethernet接口 34。所述的RS232和/或RS485 接口 32通过通讯线与变频器4相连，所述的CAN总线接口 33与工业控制计算机 或PC机5相连，所述的Ethernet接口 34通过通讯线与互联网6相连。所述的工 业控制计算机或PC机5包括RS232转接口 51、 CAN总线接口 52、 Ethernet接口 53，所述的RS232转接口 51与主芯片RS232接口 32相连，所述的CAN总线接口 52与主芯片的CAN总线接口 33相连，所述的Ethernet接口 53通过通讯线与互联 网6相连。所述的节电控制器与220伏交流电相接，通过电源变换器8给主芯片 31供电。所述的主芯片31变频柜控制回路41相连对变频柜进行控制，主芯片31 与电动机9相连采集电动机运行信号。此外，如图1所示，所述的RS232接口 32也可以通过外置的RS232/RS485转 换接口 7与变频器4中的RS485接口 42相连。如图1所示，本实用新型中的主芯片31的型号采用由BlackFin提供的 BlackFin537，该型号的芯片功能强大，具有基于ucLinux系统控制程序来实现各 种控制算法策略；其中，所述的RS232和/或RS485接口 32具有RS232和/或RS485 通讯程序；所述的CAN总线接口 33具有CAN通讯程序；所述的Ethernet接口 34 具有TCP/IP协议栈实现互联网6与主芯片31之间的通讯，通过加载ucLinux使 得以太网通讯得以实现，由于TCP/IP协议栈的支持，网络通讯功能实现起来也十 分的简单。同时，多任务的切换和并存得到了实现；由于BlackFin537具有丰富
的接口，使得源自于工控机和集散系统、现场总线的工控CAN总线得到了实现， 同时便捷、稳定的RS485通讯实现起来也很方便。此间说明的是，本实用新型是一种集成多种接口于一体的新型的节电控制器， 为了便于本控制器与其它设备之间的安装连接使用，所以，在本实用新型中使用 的接口都是现有技术的接口，本说明书中对于这些接口的电路以及原理就不再进 行详细描述了。下面简单介绍本实用新型节电控制器的工作原理该控制器可以通过笔记本 电脑的串口或者是工控机、集散系统、现场总线系统通过CAN总线直接监测和控 制中央空调系统的运行；控制器还允许远程用户通过以太网监视并控制系统的运行，以及由控制器采集电动机运行状态和控制电动机的工作状态。在本实用新型的主芯片中固设有模糊神经控制算法，使得本实用新型控制器 运行在由送水、回水变送器和变频器组成的闭环系统中，根据送水、回水的温度 (压力、流量等)变送信号，采取相应的算法进行优化调节，使变频器所驱动的 空调系统中的电动机(风机、水泵)工作在最佳能耗状态。并且由于模糊神经网 络本身具有"预测和经验"能力，使得控制量总是提前得到实现，避免了过度输 送量造成的能源的浪费。综上，本实用新型中的控制电路板上的主芯片依据模糊控制的原理，不依赖 被控对象精确的数学模型，能够直接从专家和操作者的控制经验归纳、优化而得到 对被控对象的控制方案,并具有较好的控制效果，达到节能的目的。此外，本实用新型智能控制器还连接现场采集的温度、压力、流量、流速等 信号，进行温度、压力、流量等控制。
权利要求1.一种智能节电控制器，包括一盒体(1)、一设置在盒体(1)内的控制电路板(3)，其特征在于所述的用于接受外部命令、进行模糊神经控制算法、发出工作指令的控制电路板(3)上设置有一主芯片(31)，所述的主芯片(31)具有两个或两个以上控制和/或通讯端口，所述的控制电路板(3)上设置有与主芯片(31)的控制和/或通讯端口相连的两个或两个以上的控制和/或通讯接口。
2. 根据权利要求1所述的智能节电控制器，其特征在于所述的盒体(1)的外部设有指示灯(2)、电源开关(20)，所述的指示灯(2)包括硬件运行指示灯(21)、 软件运行指示灯(22)、电源指示灯(23)。
3. 根据权利要求1所述的智能节电控制器，其特征在于所述的盒体(1)上开设 有两个或两个以上的与控制和/或通讯接口匹配的控制和/或通讯插孔(30)，所述 的通讯接口包括RS232和/或RS485接口 (32)、 CAN总线接口 (33)、 Ethernet接 口 (34)。
4. 根据权利要求3所述的智能节电控制器，其特征在于所述的RS232和/或RS485 接口 (32)通过通讯线与变频器(4)相连，所述的CAN总线接口 (33)与工业控 制计算机或PC机(5)相连，所述的Ethernet接口 (34)通过通讯线与互联网(6)相连。
5. 根据权利要求4所述的智能节电控制器，其特征在于所述的RS232接口 (32) 通过外置的RS485转接口 (7)与变频器(4)中的RS485接口 (42)相连。
6. 根据权利要求4所述的智能节电控制器，其特征在于所述的工业控制计算机 或PC机(5)包括RS232转接口 (51)、 CAN总线接口 (52)、 Ethernet接口 (53)， 所述的RS232转接口 (51)与主芯片RS232接口 (32)相连，所述的CAN总线接 口 (52)与主芯片的C緒总线接口 (33)相连，所述的Ethernet接口 (53)通过 通讯线与互联网(6)相连。
7. 根据权利要求1所述的智能节电控制器，其特征在于所述的节电控制器与220 伏交流电相接，通过电源变换器(8)给主芯片(31)供电。
8. 根据权利要求1所述的智能节电控制器，其特征在于所述的主芯片(31)与变频柜控制回路(41)相连对变频柜进行控制，主芯片(31)与电动机(9)相连采集电动机运行信号。
9. 根据权利要求1或7或8所述的智能节电控制器，其特征在于所述的主芯片 (31)型号采用BlackFin537。
专利摘要一种智能节电控制器，包括一盒体、一设置在盒体内的控制电路板，所述的用于接受外部命令、进行模糊神经控制算法、发出工作指令的控制电路板上设置有一主芯片，所述的主芯片具有两个或两个以上控制和/或通讯端口，所述的控制电路板上设置有与主芯片的控制和/或通讯端口相连的两个或两个以上的控制和/或通讯接口。本实用新型结构简单，使用方便，内部设置有高性能的主芯片，将模糊控制方法设置于芯片中，由于模糊控制不依赖于被控对象精确的数学模型，能够直接从专家和操作者的控制经验归纳、优化而得到对被控对象的控制方案，并具有较好的控制效果，达到节能的目的。
文档编号G05B19/418GK201017208SQ20062016664
公开日2008年2月6日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者刚 程, 英志刚, 阎效骏 申请人:北京中电安利隆科贸有限公司