专利名称：一种通用空调控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调控制器装置，特别是一种通用空调控 制器。
技术背景传统车电及空调是以PLC为核心的，兼容性和通用性能不好， 随着铁路客车和地铁轻轨车辆技术的快速发展，这样的车电及空调 控制系统渐渐不能满足用户的需求。技术和市场都需要有以车电及 空调控制为目标并兼顾其通用性的通用空调控制器。 发明内容本实用新型的目的就是为了提供一种通用空调控制器，它兼容 性和通用性能好，既能用于铁路客车的空调及车电控制，有可以用 于地铁轻轨车辆的空调及车电控制。它由装在盒内的控制基板及外围接口构成，包括控制电源1 、 DSP 主控电路2、模拟量输入输出电路3、 CPLD逻辑电路4、通讯接口5 和I/O底板6， DSP主控电路2通过总线与模拟量输入输出电路3、 CPLD逻辑电路4、通讯接口5和I/0底板6相连，其中控制电源1与外部DC48V/DC24V供电输入端相连，其内部包括电 源转换电路和EMI滤波电路，将输入的DC48V/DC24V电源转换为为其它各部分电路供电的直流电源；DSP主控电路2包括DSP主控芯片及与之相连的永久程序存储器、数据暂存器；模拟量输入输出电路3包括8路NTC模拟量温度采集通道、12 路0 10VDC模拟量输入通道、2路0 10VDC模拟量输出通道、4路 PtlOO输入通道；CPLD逻辑电路4包括164个J/0管脚，256个宏单元，可满足不 同控制系统的逻辑要求真正做到了通用性，当DSP主控故障时，可通 过CPLD实现硬件系统的必要保护，它采用型号为EPM7256S的可编程 逻辑器件；通讯接口 5包括2个采用光电隔离、用于驳接人机接口 HMI和 各种外置通讯网关的RS485接口、 1个用于电脑监控和上、下载用户 程序的RS232接口；I/O底板6包括数字量输出电路和数字量输入电路，数字量输出 电路采用光电耦合、继电器双隔离方式输出，额定开关能力大于 4A(DC30V、 AC 250V)，最大输出点数40点，分八个相互绝缘的组， 分组形式为8+8+8+4+4+4+2+2;数字量输入电路采用光电耦合输入方式，最大输入点数44点， 分三个相互绝缘的组，分组形式为32+8+4。由于数字量输入用光电耦合输入方式，控制主板上CPU则集成了 多模拟量输入通道、多种通讯接口，兼容性和可扩展性都很好。
图1是本实用新型电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示， 一种通用空调控制器，它兼容性和通用性能好， 既能用于铁路客车的空调及车电控制，有可以用于地铁轻轨车辆的 空调及车电控制。它由装在盒内的控制基板及外围接口构成，包括控制电源1、 DSP 主控电路2、模拟量输入输出电路3、CPLD逻辑电路4、通讯接口 5 I/O 底板6和MVB网卡/其他列车总线网卡7， DSP主控电路2通过总线与 模拟量输入输出电路3、 CPLD逻辑电路4、通讯接口 5和I/O底板6 相连。控制电源1与外部DC48V/DC24V供电输入端相连，其内部包括电 源转换电路和EMI滤波电路，将输入的DC48V/DC24V电源转换为为其 它各部分电路供电的直流电源；其额定输入电压允许输入波动范围为 36 72V)，电源模块输出电流4A (24V)。DSP主控电路2包括DSP主控芯片及与之相连的永久程序存储器、 永久数据存储器、运行数据暂存器；DSP主控芯片采用TI公司的DSP 主控芯片，工作主频为40MHZ ，其型号为TMS320LF2407，永久程序 存储器大于32K字节采用FLASH存储介质，永久数据存储器大于32K 字节采用EEPR0M存储介质，运行数据暂存器64K字节采用SRAM存储 介质，采用实时时钟可将故障记录与系统重要运行记录精确记录；模拟量输入输出电路3包括8路NTC模拟量温度采集通道、12 路0 10VDC模拟量输入通道、2路0 10VDC模拟量输出通道、4路 PtlOO输入通道;8路NTC模拟量温度采集通道(其中6路可切换为0 IOVDC模拟量输入)，传感器形式NTC5.0KQ (25。C)，范围一45。C +75°C，分辨率0.2K，精度IK (一1(TC 7(TC),诊断开/短路，提供数字温度传感器组网功能；CPLD逻辑电路4包括164个I/O管脚，256个宏单元，可满足不 同控制系统的逻辑要求真正做到了通用性，当DSP主控故障时，可通 过CPLD实现硬件系统的必要保护，它采用型号为EPM7256S的可编程 逻辑器件。CPLD即复杂可编程逻辑器件，英文全名为Complex Programable Logic Device5通讯接口 5包括2个采用光电隔离、用于驳接人机接口 HMI和 各种外置通讯网关的RS485接口、 l个用于电脑监控和上、下载用户 程序的RS232接口 ；外置通讯网关.包括RS485-CAN 2. 0B、 RS485-MVB、 RS485-HDLC、 RS485-L0NW0RKS;I/O底板6包括数字量输出电路和数字量输入电路，数字量输出 电路采用光电耦合、继电器双隔离方式输出，额定开关能力大于 4A(DC30V、 AC 250V)，最大输出点数40点，分八个相互绝缘的组， 分组形式为8+8+8+4+4+4+2+2;数字量输入电路采用光电耦合输入方式，最大输入点数44点， 分三个相互绝缘的组，分组形式为32+8+4。通过对比，本实用新型的优越性能明显(参与对比的各种PLC目 前均为在铁路市场广泛使用的型号)数字量输入西门子S7-200系列、西门子S7-300系列、0MR0N CPM2A系列采用晶体管非隔离输入，而本实用新型采用光电耦合输入 方式，同时具备防浪涌功能，经对比试验，通过耦合夹在各PLC输入端加入2KV， 5KHz电快速瞬变脉冲群试验时PLC无法正常工作，而 TKZFPC工作正常。模拟量西门子S7-200系列、西门子S7-300系列需要通过模块 扩展得到模拟量输入/输出，且每路价格昂贵，0MR0N-CPM2A铁路型 则通过模拟量外扩板得到16路0-10V模拟量输入和一路PT100输入。 而本实用新型标准控制主板上CPU则集成了多达8路NTC模拟量温度 采集通道，10路0 10VDC模拟量输入通道，2路0 10VDC模拟量输 出通道，4路Ptl00输入通道。在无需扩展的前提下完全满足目前所 有车载空调的控制要求。数字量输出西门子S7-200系列、西门子S7-300系列、OMRON CPM2A系列采用非光电隔离继电器输出，最大驱动能力最大不超过 2A(DC30)，且不能直接驱动DC110的控制设备，而本实用新型采用光 电耦合，继电器双隔离方式，最大驱动能力为5A (DC 30V/AC 250V) 且在DC110条件下也可持续达到0. 5A的驱动能力，通过耦合夹在本 实用新型输出端加入2KV， 5KHz电快速瞬变脉冲群试验时工作正常。通讯能力PLC的通讯口受到底层软件非开源的制约，导致用 户在编制复杂自由通讯协议时力不从心，且S7-200的RS485 口非光 电隔离抗干扰能力差而OMRON CPM2A则无RS485 口，西门子系列PLC 则不支持任何与CAN总线有关的通讯协议。而本实用新型标准CPU板 上则集成了多达2路光电隔离的RS485 口、 1路RS232 口和一路 CAN2. OB P 。供电电源西门子S7-200系列、西门子S7-300系列、OMRON CPM2A系列目前铁路上使用的具体型号均未采用标准的PLC制式电源，而是 通过外挂朝阳电源模块为PLC供电，因此PLC无法单独满足按照TB/T 3021—2001的第12.2.6条电源过电压、浪涌和静电放电等试验，而 本实用新型则采用高可靠性，低损耗，隔离模块，因此可轻松TB/T 3021—2001的第12. 2. 6条对电源的各项试验要求。可扩展性PLC的扩展模块面向通用控制领域缺乏针对性，而且 处于自身利益刻意回避一些关键实用技术的推广，如西门子不支持 CAN协议等，而TKZFPC可以根据用户要求为用户量身定做相关特定 扩展板，如支持TMS网络的网关扩展板、支持MVB的网关扩展板、信 息管理扩展板等等。CPU BSP结构及存储能力PLC的软硬件体系结构，是针对通用 控制领域，在底层软硬件构架上力求通用性，势必牺牲了各特定领域 的独有性，如PLC在永久存储记录上十分有限无法满足空调控制的故 障记录存储,为了兼容更多的应用，其程序扫描周期维持在毫秒级.而 本实用新型则可以根据不同的项目通过修改底层软硬件构架获得最 佳解决方案。基于PLC编制的应用软件加密后较易破解，而基于 TKZFPC编制的应用软件加密后则无法破解。
权利要求1、一种通用空调控制器，包括控制电源(1)、DSP主控电路(2)、模拟量输入输出电路(3)、CPLD逻辑电路(4)、通讯接口(5)和I/0底板(6)，DSP主控电路(2)通过总线与模拟量输入输出电路(3)、CPLD逻辑电路(4)、通讯接口(5)和I/O底板(6)相连，其特征在于所述控制电源(1)与外部DC48V/DC24V供电输入端相连，其内部包括电源转换电路和EMI滤波电路，将输入的DC48V/DC24V电源转换为为其它各部分电路供电的直流电源；所述DSP主控电路(2)包括DSP主控芯片及与之相连的永久程序存储器、永久数据存储器、运行数据暂存器；所述模拟量输入输出电路(3)包括8路NTC模拟量温度采集通道、12路0～10VDC模拟量输入通道、2路0～10VDC模拟量输出通道、4路Pt100输入通道；所述通讯接口(5)包括2个采用光电隔离、用于驳接人机接口HMI和各种外置通讯网关的RS485接口、1个用于电脑监控和上、下载用户程序的RS232接口；所述I/O底板(6)包括数字量输出电路和数字量输入电路。
2、 如权利要求1的一种通用空调控制器，其特征在于它还包括 与总线相连的MVB网卡/其他列车总线网卡(7)。
3、 如权利要求1或2的一种通用空调控制器，其特征在于所述 CPLD逻辑电路(4)采用型号为EPM7256S的可编程逻辑器件。
4、如权利要求1或2的一种通用空调控制器，其特征在于所述 DSP主控电路(2)的主控芯片采用型号为TMS320LF2407的集成电路。
专利摘要一种通用空调控制器，它由装在盒内的控制基板及外围接口构成，包括控制电源、DSP主控电路、模拟量输入输出电路、CPLD逻辑电路、通讯接口I/O底板和MVB网卡/其他列车总线网卡，DSP主控电路通过总线与其他各部分电路相连。数字量输入用光电耦合输入方式，控制主板上CPU则集成了多模拟量输入通道、多种通讯接口，兼容性和可扩展性都很好，既能用于铁路客车的空调及车电控制，有可以用于地铁轻轨车辆的空调及车电控制。
文档编号G05B19/04GK201166796SQ20072006538
公开日2008年12月17日 申请日期2007年12月11日 优先权日2007年12月11日
发明者周卫成, 梁彦锋, 伟 王, 浩 陈 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司;株洲时代电子技术有限公司