强弱电一体的电器控制箱的制作方法

专利名称：强弱电一体的电器控制箱的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及楼宇人工环境电器控制箱和防护工程(人防工程和国防工程)“通风三防”(防化学毒剂、生物毒剂和核放射性灰尘及其冲击波)用控制箱(也包括电器控制)。具体地说，是针对防护工程专门设计的集强电和弱电于一体的特种三防控制装置。
二背景技术：
防护工程在战争中需要对工程内的人员进行集体防护，防止化学毒剂、生物毒剂和核放射性灰尘及其冲击波通过工程的进、排风系统进入工程内部，对工程内的人员及其设备造成杀伤和破坏。因此，需要对工程的通风系统中安装的多个手电动密闭、进风机、排风机进行控制，以确保这些设备能够按照工程的战技要求迅速启闭。以往的做法都是在原来强电控制箱的基础上，用弱电控制器(可编程控制器、DDC控制器和计算机测控模块的组合)对其进行控制，然后由计算机和弱电控制器通信，对上述防护设备进行集中控制和管理，如图1所示。
又如中国专利申请00104004和00104003提供的接口模块允许用户遥控设定由电机控制驱动的电机的预定数目的工作参数。接口模块包括具有多个与其相连的输入设备的微控制器。每个输入设备为微控制器提供控制信号，相应地，微控制器据此产生指令信号。通讯链接通过网络将指令信号由微控制器发送到电机控制。
总之，现有的强弱电电器控制箱、包括通风三防控制箱均是强弱电分开的，如图1所示。
现有的这种方法及装置的不足有以下几点①电器设计麻烦。强电控制箱不仅要通过继电器就地控制相应的风机、手电动密闭阀门等，还必须考虑和弱电控制箱的接口，电器设计人员画出相应的二次线路图，并必须和弱电设计人员配合。②施工周期长、难度大。弱电控制箱和强电控制柜之间存在多根接线，需要现场布线、接线和调试，施工难度大。③工程造价高。由于需要两个控制箱和现场施工配合，并需要现场施工布线、接线和调试，其施工调试费用和耗材都比较大，因此工程造价高。④维护困难。因为涉及强、弱电两家厂家，并且二次线路的设计可有多种方案，并不标准，维修通常难度大，并容易产生纠纷。
因此这里提出一种强弱电一体结构的电器控制箱、尤其是通风三防控制箱可以很好地解决以上问题。
三
发明内容
1、发明目的本实用新型的目的是提供一种楼宇人工环境电器控制箱和防护工程“通风三防”电器控制箱，将强电控制部分和智能控制部分集成在一起，控制功能更强，适用范围更广，设计制作更为方便的控制装置，能够满足防护工程“通风三防”设备控制的柜(箱)，它能满足防护工程通风三防的计算机控制和管理，并且具有与现有强弱电分开的控制箱相同的现场手动、现场自动和远程控制管理的功能。
2、发明内容本实用新型的目的是这样实现的强弱电一体的电器控制箱，上述电器控制箱“通风三防”智能控制柜(箱)系列，包括三防进风控制柜、三防排风控制柜、电站通风控制柜，有时根据需要可以将三防进风柜和三防排风柜等合二为一。这些控制柜(箱)主要控制工程通风三防设备(包括进风机、排风机、手电动密闭阀门等)，并具有现场手动、现场自动和远程自动控制方式。强弱电一体的电器控制箱由可编程控制器或DDC控制器的弱电控制装置构成，包括继电器开关、由模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制，将继电器的开关、模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和可编程控制器或DDC控制器构成的弱电控制装置集成在一个箱体内，由可编程控制器或DDC控制器输出端直接给出强电控制电路回路，弱电控制之间的I/O接口电路包括模拟量和开关量的输入、输出接口，A/D转换电路，其输出连接电机的控制回路。
另可设有风机电机或所控制的工作母机的传感器电路，连接I/O接口电路，将风机、开阀电机等通过传感器将信号传入可编程控制器，对电机运行数据参数进行监测。
强电和弱电结合在一个控制柜(箱)中。
所述的“通风三防”智能控制柜(箱)，其中弱电为可编程控制器或DDC控制器，通过通信接口或通信模块和上位机通信，成为分布式控制器的下位机。
所述的“通风三防”智能控制柜(箱)，有三种工作模式现场手动、现场自动和远程自动。在现场手动模式下，可以直接控制与三防有关的进风机、排风机的启停和手电动密闭阀门启闭；在现场自动模式下，通过现场按钮，可以组合控制所有设备的运行，达到三防的目的。远程自动即在管理计算机上，达到和现场指控同样的目的。强电控制电路中包括继电器的启闭、倒相控制电路、延时或发热断开、控制电机转速或阀门开度的模拟量或数字量输出电路，构成执行机构。
本实用新型还可以根据工程的防护等级要求，将强弱电一体的控制柜考虑两种控制方案，以供用户选择(1)两种方法及装置并行控制的结构该控制柜内，有两套控制系统，一套采用传统的继电控制系统、一套采用由可编程控制器控制的控制系统。两套系统均可独立工作，互不影响同时又可作为各自控制系统出现故障后的保障，通过手自动转换开关来实现转换功能。当转换开关设定在“手动控制”上，继电器控制起作用，可在现场控制三防设备的运行。当转换开关设定在“自动控制”上，可编程控制器起作用，可在现场和管理计算机上实现集中控制。如图2所示。
在采用可编程控制器控制的控制系统时，在继电控制的常开和常闭触点控制开关均连接信号线至可编程控制器的数字信号输入端，从而实现两者的互换，即使在可编程控制器失效时传统的继电控制系统仍可由手动控制工作。
(2)可编程控制器控制该控制柜内，取消继电逻辑控制系统，其逻辑控制功能全部由可编程控制器的程序来实现软逻辑控制，可编程控制器可以直接控制三防通风设备的启停并检测其状态。同第一种方案相比可以大大减少控制柜的尺寸。如图3所示。
3，有益效果和现有弱电箱控制强电柜的方法和装置相比，该装置具有以下优点①设计简单，电器设计人员可以直接选用，不必设计二次线路图；②施工方便、周期短，比原来的就地控制仅多了一根通信电缆，并且占用空间少；③工程造价低，施工布线、调试及配合费用低；④便于维护和维修，因为强弱电是在工厂标准化生产，维修方只有一家。本实用新型的典型应用是三防通风方式转换系统、通风空调系统。
将继电器开关、模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和控制芯片构成的弱电控制集成到一个箱体内，本实用新型只需要提供电机容量及智能化监控要求即可构成普适的电机智能控制装置，使设计人员的设计，厂家生产及用户使用都十分方便。


图1是现有通风三防控制框图图2是本实用新型继电控制和可编程控制并行使用的原理图图3是本实用新型可编程控制器控制的原理图图4是本实用新型控制器控制的原理框图图5是本实用新型控制箱控制多路进风机和手电动密闭阀门控制电路图图6是本实用新型控制风机的继电控制电路图图7是本实用新型控制手电动密闭阀门的继电控制电路图图8是本实用新型为可编程控制器或DDC控制模块的控制电路图具体实施方式
如图所示，图4、表示本实用新型控制箱可实现手/自动一体功能，当手/自动转换开关置于自动位置时，103KA～603KA得电继电器触点吸合，当手/自动转换开关置于手动位置时，103KA～603KA不得电继电器触点断开；当手电动7或风机出现故障时反馈信号导致104KA～204KA、306KA～606KA吸合产生报警信号。
图5、表示该控制箱控制多路进风机和手电动密闭阀门，共有6个回路。
图6、控制风机的继电控制电路图，当手/自动转换开关在手动位置，*3KA不得电，其常闭触点吸合，现场手动按钮有效，当*2SB按钮按下时，交流接触器*KM得电吸合，风机电机运行；按下*1SB按钮时，*KM失电，风机电机停止运行；当风机出现故障时，*KH常闭触点断开，使*KM失电，风机停止运行，达到保护电机的目的，同时*KH常开触点吸合，显示风机故障提示操作人员进行故障排除。当手/自动转换开关在自动位置，*3KA得电，其常开触点吸合，现场手动按钮无效，接受DDC控制，当DDC发出开风机指令时，*2KA得电常开触点吸合，交流接触器*KM得电吸合，风机电机运行；当DDC发出关风机指令时，*1KA得电常闭触点断开，*KM失电，风机电机停止运行；当风机出现故障时，*KH常闭触点断开，使*KM失电，风机停止运行，达到保护电机的目的，同时*4KA常开触点吸合，向DDC反馈显示风机故障提示操作人员进行故障排除。
图7、控制手电动密闭阀门的继电控制原理图，当手/自动转换开关在手动位置，*3KA不得电，其常闭触点吸合，现场手动按钮有效，当*1SB按钮按下时，交流接触器*1KM得电吸合，手电动密闭阀门电机正转运行，阀门打开，当手电动密闭阀门开到位后，行程开关K1断开，阀门电机停止运行；当按下*2SB按钮时，交流接触器*2KM得电吸合，手电动密闭阀门电机反转运行，阀门关闭，当手电动密闭阀门关到位后，行程开关K2断开，阀门电机停止运行；当阀门电机出现故障时，*KH常闭触点断开，使*1KM或*2KM失电，阀门电机停止运行，达到保护电机的目的，同时*KH常开触点吸合，显示阀门电机故障提示操作人员进行故障排除。当手/自动转换开关在自动位置，*3KA得电，其常开触点吸合，现场手动按钮无效，接受DDC控制，当DDC发出开阀指令时，*1KA得电常开触点吸合，交流接触器*1KM得电吸合，手电动密闭阀门电机正转运行，阀门打开，当手电动密闭阀门开到位后，行程开关K1断开，阀门电机停止运行；当DDC发出关关阀指令时，*2KA得电常开触点吸合，交流接触器*2KM得电吸合，手电动密闭阀门电机反转运行，阀门关闭，当手电动密闭阀门关到位后，行程开关K2断开，阀门电机停止运行；当阀门出现故障时，*KH常闭触点断开，使*1KM或*2KM失电，阀门停止运行，达到保护电机的目的，同时*6KA常开触点吸合，向DDC反馈显示风机故障提示操作人员进行故障排除。
图8、为可编程控制器或DDC控制模块的控制电路图中，当手/自动转换开关在自动位置时，由可编程控制器或DDC控制模块发出控制指令，清洁通风时控制程序为开启1号风机，打开1#阀门、2#阀门，关闭3#阀门、4#阀门，点亮清洁通风指示灯；滤毒通风时控制程序为开启2号风机，打开3#阀门、4#阀门，关闭1#阀门、2#阀门，点亮滤毒通风指示灯；隔绝通风时控制程序为关闭1#阀门、2#阀门、3#阀门、4#阀门、1号风机、2号风机，点亮隔绝通风指示灯。
权利要求1.强弱电一体的电器控制箱，由可编程控制器或DDC控制器的弱电控制装置构成，包括继电器开关、由模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制，其特征是将继电器的开关、模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和可编程控制器或DDC控制器构成的弱电控制装置集成在一个箱体内，由可编程控制器或DDC控制器输出端直接连接强电控制电路回路，弱电控制之间的I/O接口电路包括模拟量和开关量的输入、输出接口，A/D转换电路，弱电控制的输出连接电机的控制回路。
2.由权利要求1所述的强弱电一体的电器控制箱，其特征是设有风机电机或所控制的工作母机的传感器电路，连接I/O接口电路，将风机、开阀电机通过传感器将信号接入可编程控制器输入端口，对电机运行数据参数进行监测。
3.由权利要求1所述的强弱电一体的电器控制箱，其特征是上述电器控制箱为对进风机、排风机、手电动密闭阀门的三防进风控制柜、三防排风控制柜、电站通风控制柜合成一体。
4.由权利要求1所述的强弱电一体的电器控制箱，其特征是可编程控制器或DDC控制器通过通信接口或通信模块和上位机通信连接，成为分布式控制器的下位机。
5.由权利要求1所述的强弱电一体的电器控制箱，其特征是该控制柜内包括两套控制装置，一套采用传统的继电控制装置、一套采用由可编程控制器控制的控制装置；采用可编程控制器控制装置时，在继电控制的常开和常闭触点控制开关均连接信号线至可编程控制器的数字信号输入端，从而实现两者的互换。
专利摘要强弱电一体的电器控制箱，由可编程控制器或DDC控制器的弱电控制装置构成，包括继电器开关、由模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制，将继电器的开关、模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和可编程控制器或DDC控制器构成的弱电控制装置集成在一个箱体内，由可编程控制器或DDC控制器输出端直接连接强电控制电路回路，弱电控制之间的I/O接口电路包括模拟量和开关量的输入、输出接口，A/D转换电路，弱电控制的输出连接电机的控制回路。本实用新型设计简单，电器设计人员可以直接选用，不必设计二次线路图；施工方便、周期短，比原来的就地控制仅多了一根通信电缆，工程造价低。
文档编号G05B19/05GK2779462SQ20052006959
公开日2006年5月10日 申请日期2005年3月9日 优先权日2005年3月9日
发明者缪小平, 耿世彬, 周森林, 马吉民, 范良凯, 彭福胜 申请人:全国人防工程内部环境与设备研究中心