一种适用双制冷系统的智能控制及故障诊断方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种适用双制冷系统的智能控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术进步和经济社会发展，超低温制冷技术在制冷领域的地位已经越发 重要。航空航天、电气电子、医用制药和生物化学等诸多领域都离不开超低温制冷技术。现 有技术中涉及超低温制冷多数只有一套完全电路的制冷控制系统，而在实际应用中，一旦 这套制冷控制系统发生故障，就会给人们的使用带来极大的不便，尤其是对温度控制精度 要求高的领域。针对以上难点，研究人员开展了诸多围绕双制冷控制系统的研究，通过设置 两套独立的制冷系统并分别进行控制，从而确保即使其中一套系统损坏制冷终端依然可以 正常工作。
[0003] 我国专利CN104344597A和CN201377954Y中各自公开了设计合理的双制冷系统， 实现了即使一套制冷系统损坏后制冷终端依然可以正常工作。但现有的双制冷系统存在以 下问题：第一，现有的双制冷系统均延续单机组制冷的原理，控制原理过于简单，同时单机 组制冷能力过低，所以两套制冷系统必须同时工作，才能获取较低的温度（一般指_80°C以 下），因此每台机组的使用寿命与单机组的使用寿命基本相差无几；第二，由于两套制冷系 统完全独立，系统整体的故障率增加了一杯，因此综合来看，整机寿命反而比单系统超低温 制冷设备低；第三，由于两套制冷系统必须同时运行柜内温度才能达到_80°C，如果其中任 何一套系统出现故障，则制冷性能会大幅下降，柜内温度只能维持在-65°C，双制冷系统稳 定性差；第四，双制冷系统协调困难，很容易出现温度波动。
[0004] 除了上述不足外，现行的双制冷系统最大的不足在于多数采取手动控制系统，智 能化程度不足，相应制冷程序需提前进行预设，出现故障也很难及时发现，因此很可能给用 户造成巨大的损失，尤其是在医疗储存和精密科研领域。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的双制冷系统必须同时制冷，使用寿 命短，性能不稳定，温度波动较大；本发明要解决的另一问题是现有双制冷系统控制智能化 程度不足，出现故障后无法及时发现，故障响应需要人工手动调节，响应速度低。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出了一种适用于双制冷系统的智能控制及故障诊 断方法，本发明还提供一种基于所述智能控制方法的控制系统，本发明还提供一种基于所 述智能控制系统的双制冷系统。
[0007] -种适用于双制冷系统的智能控制方法包括如下步骤：
[0008] 当搭载双制冷系统的设备首次运行或设备箱体温度过高时，核心控制模块（CPU) 控制第一制冷系统（1)的压缩机继电器（Vl)和第二制冷系统（2)的压缩机继电器（V2)同 时闭合，双制冷系统同时开始工作；当柜内温度降至设定温度以下，CPU指定某一制冷系统 停止运转并进入休眠状态，CPU控制该制冷系统的继电器断开，同时另一制冷系统进入激活 状态，开始轮换周期计时（即允许同一制冷系统连续工作的最长时间）；
[0009] 被激活的制冷系统在激活状态下，当柜内温度不超过温度上限时（温度设定值+ 温度波动范围），CPU向控制该系统的压缩机继电器发出断开指令，该系统中的压缩机处于 停机状态；一旦柜内温度高于温度上限，CPU向控制该系统的压缩机继电器发出闭合指令， 则该制冷系统中的压缩机开始运转；当柜温再次降至设定温度，压缩机停止运转，等待下一 个温度循环；
[0010] 直到被激活的制冷系统进入激活状态的时间达到设定的轮换周期，原先休眠的制 冷系统进入激活状态并开始预冷却，当预冷却达到一定的时间后，原先被激活的制冷系统 停止运转并进入休眠状态，直到下一个轮换周期。
[0011] 一种适用于双制冷系统的故障诊断方法包括如下步骤：
[0012] (1)核心控制模块向相关模块发出状态查询指令，包括：向温度探测模块发出温 度探测指令；向开关量变送模块发出门开关状态探测指令；向报警模块发出报警状态探测 指令；向电源电压判断模块发出通断电状态探测指令。
[0013] (2)各模块采集相关信息并反馈至核心控制模块。
[0014] (3)核心控制模块根据反馈信息判断制冷系统是否发生故障。
[0015] ⑷核心控制模块在故障诊断的基础上进行智能故障响应，智能故障响应包括强 制切换激活系统、更改双制冷系统中压缩机继电器的开关状态、更改核心控制模块对继电 器指令的控制对象、关闭双系统轮换运行和停止系统。
[0016] -种基于所述智能控制系统的双制冷系统，包括制冷模块、温度采集模块、压力采 集模块、控制设置模块、开关量变送模块、时钟模块、显示模块、通信模块、报警模块、供电 模块、电压补偿模块和核心控制模块。
[0017] 进一步地，核心控制模块为CPU。
[0018] 进一步地，制冷模块包括两套独立的制冷系统，即第一制冷系统（1)和第二制冷 系统（2)。
[0019] 进一步地，温度采集模块包括温度变送器（Cl)和相关探头。
[0020] 进一步地，压力采集模块包括压力变送器（C2)和相关探头。
[0021] 进一步地，显示模块（DSP)为7寸触摸屏；显示面板上有设有USB接口（USB)，可 随时通过U盘拷贝数据。
[0022] 进一步地，控制设置模块（ST)连接6个电容触摸按键，用以将6个开关信号转 换成数字信号，传输给主控芯片，所述6个电容触摸按键包括：静音按键（BTl)、灯开关按 键（BT2)、设置按键（BT3)、Reset按键（BT4)、系统电源开关按键（BT5)和电子锁开关按键 (BT6)
[0023] 进一步地，开关量变送模块包括开关量变送器（C3)和柜门开关（S1-S3)。
[0024] 进一步地，通信模块（CMN)支持以太网、485有线通讯，支持Zigbee、WIFI和GPRS 无线通讯；所述通信模块还具备电话、短信报警功能（报警方式可选），也可以通过S頂卡 号码随时随地获取当前运行状态。
[0025] 进一步地，时钟模块（CLK)在通信模块有S頂卡时，可通过GPRS自动调节时间及 日期并将其反馈给CPU。
[0026] 进一步地，报警模块包括蜂鸣报警器（ALM)，报警状态直接受CPU控制，通过BTl可 以消除系统报警声音。
[0027] 进一步地，供电模块的供电方式包括电池供电和交流电源供电。
[0028] 进一步地，电压补偿模块用于在电压不稳时稳定系统电压。
[0029] 本发明实现的技术效果如下：
[0030] 本发明的智能故障诊断和故障响应方法有效地协调了故障系统与非故障系统正 常工作的问题，以及双系统都正常时，如何协调双系统正常制冷，而不会出现温度波动；本 发明真正实现了智能诊断和全自动无人值守的智能控制，大大提高了故障响应速度，提高 了制冷系统的稳定性。
[0031] 本发明中每一套独立的制冷系统都可实现_86°C以下，解决了现有双制冷系统大 多必须双机同时运行才能实现较低温度的问题；由于每套系统都可独立实现-86°C的温 度，在智能控制系统的控制下，两套制冷系统真正实现了轮换交替制冷，大大延长了单台 压缩机的使用寿命；在两套制冷系统切换过程中采用了预冷却系统，确保在两套制冷系统 相互切换的过程中依然可以有效保持柜内温度的稳定，解决温度波动大的问题；单套制冷 系统工作期间，压缩机运转受柜温控制，既节能环保，同时也能对温度变化有效快速地反 馈，解决柜内温差过大的问题，同时进一步延长了压缩机的使用寿命。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0033] 附图1是基于本发明的控制系统模块图； 附图2是基于本发明的一种双制冷系统硬件组成图； 附图3是本发明中双制冷系统的制冷原理图； 附图4是本发明中双制冷系统压缩机工作顺序图；附图5是本发明的故障判断方法的 流程示意图。
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[0037] 附图中相关代码或简称详细说明如下所示：
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