专利名称：电蓄热采暖智能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电蓄热锅炉采暖系统的智能控制装置，具体的说是一种能实现自动控制、经济运行、无人值守的电蓄热采暖智能控制器。
背景技术：
国内使用的电蓄热采暖监控系统的研究和开发大约始于90年代初期。通过我们对蓄热电锅炉采暖系统智能监控装置的调研发现大部分产品在控制方式上采用两到三个时间段，未考虑环境气温因素。这样，整个系统在时间控制上不太灵活，使得运行经济性差；在各个时间段内供水温度为固定值，这样在气温较高时有可能仍以较高的温度供暖，造成能量的浪费；在保护功能上，单条回路的故障无法检测，只能靠停止整个系统的运行来排除，使得稳定性及可靠性受到一定的制约。由于在控制方式和保护功能方面存在的不足，使产品的自动化程度受到限制，无法实现无人值守。
实用新型内容 本实用新型的目的在于克服上述缺点，提供一种将运行时间分为八个时间段、依据环境温度调节供热、运行稳定可靠的电蓄热采暖智能控制器。
为了实现所述目的，本实用新型采用的技术方案是一种电蓄热采暖智能控制器，它具有一块主控板、一块温度检测板、一块输入输出板(I/O板)、一块操作板和一块前面板；主控板由CPU单元、多功能时间控制芯片、模数转换电路构成，I/O板主要由隔离器件、比较电路、转换隔离电路构成；前面板设有液晶显示器、输入键盘、加热器启动指示灯、水泵启动指示灯以及传感器故障指示灯；温度检测板分别与环境温度、炉水温度、供水温度、回水温度四路温度传感器连接，并将该四路温度传感器的测量值转换为电流信号后送入I/O板的转换隔离电路转换为电压信号，该电压信号接入比较电路输入端，比较电路的输出端接传感器故障指示灯；该电压信号还与模数转换电路相连接，该模数转换电路输出端接CPU单元；多功能时间控制芯片将日24小时分为低谷一，极低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八个时间段分别与CPU单元连接，CPU单元输出端与隔离器件连接，隔离器件输出端连接操作板的信号放大电路，信号放大电路输出端接加热器及循环水泵；CPU单元与前面板上的液晶显示器、输入键盘、加热器启动指示灯及水泵启动指示灯连接。
本实用新型采用多功能时间控制芯片将整个系统的运行时间进行详细的时段划分，把一天24小时分为低谷一，极低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八个时间段。在各个不同的时段，根据控制程序的设定从CPU单元中提取本时段的运行参数，同时CPU单元判断出加热器及水泵的通断情况，并将信号输送到I/O板的隔离器件隔离后送至操作板的信号放大电路，在操作板上被放大的信号实现对加热器及水泵的通断控制。这样通过整定各个时段的参数，来实现在保证系统供暖温度的前提下，在低谷时段投入足够的加热器负荷进行加热和蓄热，在高峰或平峰时段投入尽可能少的加热器，通过控制热水的循环流量来保证或维持采暖温度，最终做到日耗用谷峰电量比最大，使系统运行在最经济的曲线上。
因本实用新型在控制程序中引入了环境气温值进行修正，在环境温度发生变化时，出、回水温度随之变化，从而达到充分合理利用热能，确保室温恒定。温度控制采用PID闭环控制，保证系统的控制精度及稳定性，由于控制对象是个惰性系统，故充分考虑各组加热器的控制时间间隔或快慢，来防止系统超调扰动。同时加热管采用循环投退控制，减轻了电网冲击，且受热均匀，延长了输出器件和电加热管的使用寿命。
本实用新型具有优越的自动控制性能，各种保护功能齐全，运行可靠，适用于各种采暖对象，尤其是用于办公场所、学校等。
图1是本实用新型的工作原理框图，图2是主控板硬件构成框图，图3是输入输出板的隔离器件原理图，图4是输入输出板的转换隔离电路与比较电路原理图，图5是前面板的输入键盘与液晶显示器的原理图，图6是前面板的指示灯信号传输图，图7前面板的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示一种电蓄热采暖智能控制器，它具有一个主控板1、温度检测板2、一个I/O板3、一块操作板4和一个前面板5；参见图2，主控板1由CPU单元101、多功能时间控制芯片102、模数转换电路103构成，参见图3与图4，I/O板3主要由隔离器件301、比较电路302、转换隔离电路303构成；参见图5至图7，前面板5设有大屏幕液晶显示器501、输入键盘502、加热器启动指示灯504、水泵启动指示灯505以及传感器故障指示灯506；温度检测板2分别与气温传感器8、炉温传感器9、供水温度传感器6、回水温度传感器7连接，并将该四路温度传感器的测量值转换为4至20mA的电流信号后送入I/O板3的转换隔离电路303转换为0至5V的电压信号，该电压信号接入比较电路302输入端，比较电路302的输出端接传感器故障指示灯506；该电压信号还与模数转换电路103相连接，该模数转换电路103输出端接CPU单元101；多功能时间控制芯片102将日24小时分为低谷一，极低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八个时间段分别与CPU单元101连接，CPU单元101输出端与隔离器件301连接，隔离器件301输出端连接操作板4的信号放大电路，信号放大电路输出端接加热器及循环水泵11；CPU单元101与前面板5上的大屏幕液晶显示器501、输入键盘502、加热器启动指示灯504及水泵启动指示灯505连接。
本实用新型的工作过程是温度检测板将测量气温、炉温、供温、回温的四路温度传感器测量值转换为4至20mA的电流信号送入I/O板转换为0至5V的电压信号，电压信号经过比较电路判断出温度传感器是否故障，如故障则点亮前面板上对应的指示灯，同时电压信号将被送至主控板经模数转换后进入CPU单元。加热器的通断由供水温度基准值控制，循环泵的通断由回水温度基准值控制。与主控板CPU单元连接的大屏幕液晶显示器，显示系统运行实时工况参数；指示灯与主控板CPU单元连接，显示当前加热器及水泵的运行情况，输入键盘与主控板CPU单元连接，实现用户对电采暖系统参数的设定，将整定值送至CPU单元并通过显示器显示出来。系统参数设定包括加热器投入组数、系统日期、时间、运行时段范围设定、各时段温度预设置，温度修正公式及程序判断的有关参数预设置，经济运行控制字等。
作为本实用新型的完善，加设有故障报警系统，参见图3，在I/O3板设有手动、自动、超压、缺水、缺相、停泵、馈路故障七种故障报警信号的输入输出端口，上述七种故障报警信号经I/O板3的隔离器件301从外部电路采集，参见图2，经隔离器件301隔离后的七种故障报警信号接到CPU单元101，CPU单元101将故障报警信号接到前面板5的大屏幕液晶显示器501显示故障类型，同时CPU单元101将故障报警信号接到前面板5相应的系统报警指示灯503，CPU单元101还将故障报警信号处理后接到I/O板3的隔离器件301，I/O板3的隔离器件301与外部电路10连接，实现不同的故障处理，通过对这七种开关量的控制，能实现系统的自动调温、调压、补水和故障后自恢复，保证系统的正常运行，实现无人值守。
作为本实用新型的进一步完善，参见图2，多功能时间控制芯片102上还可设有节假日、双休息日控制程序，以最大限度节约电能。
作为本实用新型的更进一步完善，参见图2，在主控板1上安装有防止微机死机的看门狗电路104，看门狗电路104与CPU单元101连接，直接执行停机操作。
权利要求1.一种电蓄热采暖智能控制器，其特征在于它具有一个主控板(1)、温度检测板(2)、一个I/O板(3)、一块操作板(4)和一个前面板(5)，所述主控板(1)由CPU单元(101)、多功能时间控制芯片(102)、模数转换电路(103)构成，所述I/O板(3)主要由隔离器件(301)、比较电路(302)、转换隔离电路(303)构成；所述前面板(5)设有液晶显示器(501)、输入键盘(502)、加热器启动指示灯(504)、水泵启动指示灯(505)以及传感器故障指示灯(506)；所述温度检测板(2)分别与气温传感器(8)、炉温传感器(9)、供水温度传感器(6)、回水温度传感器(7)连接，并将该四路温度传感器的测量值转换为4至20mA的电流信号后送入I/O板(3)转换为0至5V的电压信号，所述电压信号接入所述比较电路(302)输入端，所述比较电路(302)的输出端接所述传感器故障指示灯(506)；所述电压信号还与所述模数转换电路(103)相连接，所述模数转换电路(103)输出端接所述CPU单元(101)；所述多功能时间控制芯片(102)将日24小时分为低谷一，极低谷，低谷二，平谷一，高峰一，平谷二、高峰二，低谷三共八个时间段分别与所述CPU单元(101)连接，所述CPU单元(101)输出端与所述隔离器件(301)连接，所述隔离器件(301)输出端连接所述操作板(4)的信号放大电路，信号放大电路输出端接加热器及循环水泵(11)；所述CPU单元(101)与所述前面板(5)上的所述液晶显示器(501)、所述输入键盘(502)、所述加热器启动指示灯(504)及所述水泵启动指示灯(505)连接。
2.如权利要求1所述的一种电蓄热采暖智能控制器，其特征在于该控制器设有故障报警系统；所述前面板(5)设有系统报警指示灯(503)，所述I/O板(3)设有手动、自动、超压、缺水、缺相、停泵、馈路故障七种故障报警信号的输入输出端口，上述七种故障报警信号经所述I/O板(3)的所述隔离器件(301)从外部电路(10)采集，经所述隔离器件(301)隔离后的七种故障报警信号接到所述CPU单元(101)，所述CPU单元(101)将故障报警信号接到所述前面板(5)的液晶显示器(501)，所述CPU单元(101)还将七种故障报警信号接到所述前面板(5)相应的系统报警指示灯(503)，所述CPU单元(101)还将故障报警信号处理后接到所述I/O(3)板的所述隔离器件(301)，所述I/O(3)板的所述隔离器件(301)与外部电路(10)连接。
3.如权利要求1所述的一种电蓄热采暖智能控制器，其特征在于所述多功能时间控制芯片(102)上还可设有节假日、双休息日控制程序。
4.如权利要求1所述的一种电蓄热采暖智能控制器，其特征在于所述主控板(1)上安装有看门狗电路(104)，所述看门狗电路(104)与所述CPU单元(101)连接。
专利摘要一种电蓄热采暖智能控制器，它有主控板、温度检测板、I/O板、操作板和前面板；主控板由CPU单元、多功能时间控制芯片、模数转换电路构成，I/O板主要由隔离器件、比较电路、转换隔离电路构成；前面板设有显示器，输入键盘，加热器、水泵指示灯、传感器故障指示灯等；温度检测板分别与环境、炉水度、供水、回水四路温度传感器连接，并将该四路温度传感器的测量值转换为电流信号后送入I/O板转换为电压信号，该电压信号接比较电路、传感器故障指示灯；该电压信号还与模数转换电路、模数转换电路相连接；多功能时间控制芯片将一日24小时分为八个时间段控制加热器及循环水泵；CPU单元与前面板连接。它能依据环境温度调节供热，运行稳定可靠。
文档编号F24D19/00GK2767872SQ200520004280
公开日2006年3月29日 申请日期2005年2月4日 优先权日2005年2月4日
发明者张成松, 李建, 毛文勇, 殷中华, 董建民, 李平安, 金龙, 王霞 申请人:甘肃省电力工业局白银供电局