[发明专利]组合式空调器智能节能控制系统及其控制程序

权利要求书

1.一种组合式空调器智能节能控制系统，包括温度变送器、机柜(44)、控制器(5)、扩展模块、驱动电路、触摸屏(1)和远程监控系统(2)，其特征在于：所述扩展模块包括模拟量输入模块(7-1)、模拟量输入模块(7-2)和模拟量输出模块(8)，模拟量输入模块(7-1)的一端通过外部总线连接口(6-1)与控制器(5)连接，另一端通过外部总线连接口(6-2)和外部总线接口(6-3)依次与模拟量输出模块(8)、模拟量输入模块(7-2)相连；所述的温度变送器包括送风温度变送器(11)、回风温度变送器(12)、新风温度变送器(13)、供水温度变送器(14)；所述的送风温度变送器(11)、回风温度变送器(12)、新风温度变送器(13)分别设置在空调器的送风口(43)空调器的回风口(42)、空调器的新风口(41)，所述温度变送器通过屏蔽信号线与模拟量输入模块(7-1)相连；所述的供水温度变送器(14)安装在供水管道上；所述控制器(5)具有两个接口即RS-485P1通讯接口(3)和RS-485P0通讯接口(4)，P1通讯接口(3)和P0通讯接口(4)分别通过通讯电缆和Modbus-RTU通讯协议与触摸屏(1)和远程监控系统(2)相连；所述控制器(5)通过内部总线分别与I/O输出器(9)一端和I/O输入器(10)一端连接；所述I/O输出器(9)和I/O输入器(10)的另一端通过屏蔽信号线分别与驱动电路相连；所述的驱动电路包括送风机驱动电路(15)、回风机驱动电路(17)、回风阀驱动电路(19)、新风阀驱动电路(21)、排风阀驱动电路(23)、水阀驱动电路(25)和转轮驱动电路(27)，所述的送风机驱动电路(15)内设送风机变频柜且通过导线与送风机(16)连接；所述回风机驱动电路(17)内设回风机变频柜且通过导线与回风机(18)连接；所述的回风阀驱动电路(19)包括通过导线连接的回风阀(20)和回风阀电机(35)；所述的新风阀驱动电路(21)包括通过导线连接的新风阀(22)和新风阀电机(32)；所述的排风阀驱动电路(23)包括通过导线连接的排风阀(24)和排风阀电机(35)，排风阀(24)外设有排风口(40)；所述的转轮驱动电路(27)包括通过导线连接的转轮电机(28)和转轮(34)；其中回风阀驱动电路(19)、新风阀驱动电路(21)、排风阀驱动电路(23)和水阀驱动电路(25)通过屏蔽信号线分别与模拟量输出模块(8)、模拟量输入模块(7-2)相接，送风机驱动电路(15)和回风机驱动电路(17)通过屏蔽信号线分别与模拟量输出模块(8)相接；所述的机柜(44)内壁上设置有新风滤网压差开关(29)、回风滤网压差开关(30)和表冷器(36)，新风滤网压差开关(29)和回风滤网压差开关(30)上分别设有新风滤网(33)和回风滤网(37)，所述的机柜(44)的外壁设有回风手动调节阀(38)和送风手动调节阀(39)；所述表冷器(36)的两端通过供水管道分别与供水温度变送器(14)和水阀驱动电路(25)的水阀(26)连接；所述新风滤网压差开关(29)和回风滤网压差开关(30)分别通过屏蔽信号线与I/O输入器(10)连接。

2.一种组合式空调器智能节能控制系统的控制程序，其特征在于：所述的控制程序包括下述程序流程：

步骤一、温度采样转换程序流程；

步骤二、三种基本模式判断程序流程；

步骤三、三种基本模式控制设定参数程序流程；

步骤四、逻辑控制主程序流程；

步骤五、三种基本模式下风量控制子程序流程；

步骤六、预冷、预热模式下控制设定参数二级子程序流程；

步骤七、水阀控制设定参数二级子程序流程；

步骤八、故障检测程序流程；

所述的温度转换程序流程如下：

温度变送器把送风、回风、新风、供水温度变送电信号送入可编程逻辑控制器PLC的模拟量输入寄存器，通过PLC内的采样转换程序转换为实际变化的温度值，供程序判断、计算、且在触摸屏显示；

A、PLC上电主程序执行接通第一个扫描周期SM0.1指令，连接ATCH中断功能块指令，对中断INT_0赋值：设定中断事件为定时中断0，设定定时中断0的时间间隔特殊储存器SMB34＝100ms，允许全局开中断；

B、当定时器SMB34＝100ms时连接中断INT_0，保护现场，接通中断事件服务程序，否则继续执行主程序；

C、在中断事件服务程序中，设定计数器C0＝50，每次中断发生计数器加1，并保存计数值，当计满50次以后，对送风、回风、新风、供水温度进行采样并把采样值保存在PLC的寄存器内，清零计数器C0恢复现场返回中断服务程序，程序以5S一次采样时间，对送风、回风、新风、供水温度同时进行采样，不断地刷新前一次寄存器的值，保持最后一次刷新值；

D、采样中断返回主程序后，执行每个扫描周期都接通SM0.0指令，调用采样温度转换子程序，子程序将保存的送风、回风、新风、供水温度每次刷新采样值进行温度转换，转换子程序采样数值0～32000，即为测量温度显示值，也是对应外部温度变送输入0～10V变化的电信号，将送风、回风、新风、供水温度较好的温度值分别保存在PLC寄存器内，且在触摸屏上显示；

所述的三种基本模式判断程序流程如下：

所述的温度采样转换程序流程执行后，将转换而来的新风和供水温度的差值与设定值作比较判断制冷、通风、制热三种模式；

A、执行每个扫描周期始终接通SM0.0指令，传送用户数据库判断默认值，当默认值与实际判断有偏差时，可以通过触摸屏修改，修改值送入PLC寄存器并调用模式判断子程序；

B、程序以新风温度-供水温度＝温差Δt为三种模式判断依据，通过延时判断提高系统稳定性；

C、程序延时10S，当Δt大于判断制冷模式设定默认值17℃时，判断为制冷，否则返回；

D、程序延时10S，当Δt小于判断制热模式默认值-27℃，判断为制热，否则返回；

E、程序延时10S，当Δt处于两者之间判断为通风，否则返回；

F、模式一旦确定，触摸屏显示模式；

所述的三种模式控制设定参数子程序流程说明如下：

所述的步骤一和步骤二执行后，在模式确认状态下，分别调用不同控制设定参数子程序，为以后控制步骤做好参数赋值准备：

A、当程序判断为制冷模式时调用制冷模式设定参数，程序将预先放在用户数据库的一组默认参数值分别送入PLC寄存器，具体默认参数：送风机转速上限100％，送风机转速下限70％，回风温度上限28℃，回风温度下限22℃，水阀100％开度，回风阀100％开度，新风阀35％开度，排风阀35％开度。如果这组默认参数和实际控制运行有偏差时，通过触摸屏修改偏差设定值刷新保存在PLC的寄存器内，如果无偏差结束调用子程序返回主程序；

B、当程序判断为通风模式时调用通风模式设定参数，程序将预先放在用户数据库的一组默认参数值分别送入PLC的寄存器内，具体默认参数：回风温度上限26℃，回风温度下限24℃，水阀0％开度，回风阀100％开度，新风阀100％开度，排风阀100％开度。如果这组默认参数和实际控制运行有偏差时，同样可以通过触摸屏修改偏差设定值刷新保存在PLC的寄存器内，如果无偏差结束调用子程序返回主程序；

C、当程序判断为制热模式时调用制热模式设定参数，程序将预先放在用户数据库的一组默认参数值分别送入PLC的寄存器内，具体默认参数：送风机转速上限100％，送风机转速下限70％，回风温度上限24℃，回风温度下限18℃，水阀100％开度，回风阀100％开度，新风阀35％开度，排风阀35％开度。如果这组默认参数和实际控制运行有偏差时，同样可以通过触摸屏修改偏差设定值刷新保存在PLC的寄存器内，如果无偏差结束调用子程序返回主程序；

所述的逻辑控制主程序程序流程如下：

在执行上述的步骤一至三以后，接下来如何连锁逻辑启停空调器设备，具体程序如下：

A、模式确定以后，根据不同的模式调用不同的控制设定参数子程序；

B、程序接受开机信号后，接通水阀和回风阀，并将设定开度电信号分别送入水阀、回风阀；

C、程序延时5S后，再接通新风阀和排风阀，并将设定开度电信号分别送入回风阀、排风阀；

D、程序延时60S后，程序检测水阀开度反馈是否有反馈，如果没有反馈信号，接通报警器，程序处于待命状态并记录水阀故障时间，如果有反馈信号程序再检测其他回风阀、新风阀、排风阀开度反馈是否有反馈，如果没有反馈同样执行上面过程信号就接通报警并记录故障时间，如果有反馈触摸屏显示开度并进入下一步；

E、程序通过上述开度反馈信号检测，在确认全部打开情况下，接通送风机运行信号，延时5S再接通回风机运行信号，如果运行正常，将运行反馈传给触摸屏显示，否则程序待命并报警记录；

F、送风机、回风机运行正常后，程序调用风量控制子程序；

G、风量控制子程序返回后，以回风机跟随送风机控制量驱动送风机、回风机变频运行，触摸屏显示风量，延时30S，运行中程序始终检测水阀、回风阀、新风阀、排风阀的开度情况，延时判断所有风阀开度反馈是否和设定一致，如果其中任何一个风阀不一致，马上停止送风机和回风机运行，报警待命并记录该设备故障时间，程序同时也检测送风机和回风机运行状况，一旦检测送风机或回风机有故障信号时，马上停止运行并报警记录故障，如此不断的循环检测直到正常关机；

H、系统关机先停止送风机、回风机，延时10S后关闭水阀，再延时5S后关闭所有风阀，直到水阀、风阀反馈为0时程序结束；

所述的三种模式下风量控制子程序流程如下：

执行所述的步骤四后，连锁开启送风机、回风机情况下，调用风量控制子程序，在确定模式下以回风温度变化调节送风机变频器转速，实现变风量节能运行，具体风量控制分制冷、通风、制热；

制冷风量控制子程序流程说明：

A、调用制冷模式风量控制子程序，如果回风温度在设定区间22～28℃范围内，回风温度比例线性对应70～100％或14～20mA控制量驱动送风机变频调速运行且回风机跟随送风机风量；

B、子程序计算送风量方法采用比例调节+条件限制，制冷函数式y＝70+K·x(Δt)，

式中x(Δt)＝回风温度-设定温度下限；

C、延时2S后当回风温度大于设定上限28℃时，风量以100％或20mA输出，延时5分钟，如果输出风量还是100％输出，系统判断为预冷模式，并调用预冷模式控制设定参数子程序，重新调整水阀、回风阀、新风阀、排风阀开度；

D、延时2S后当回风温度小于设定下限22℃时，送风量以70％或14mA输出，延时5分钟，如果输出风量还是70％输出，系统从原来定水量变风量改为变水量定风量控制，系统仍然保持70％风量，调用该模式下的水阀控制设定参数子程序，对水阀控制设定值赋值，用送风温度变化比例控制水阀的开度，水阀开度0～100％输出；

通风风量控制子程序流程说明：

A、调用通风模式风量控制子程序，如果回风温度在设定区间24～26℃范围内，回风温度比例线性对应70～90％或14～18mA控制量驱动送风机变频调速运行，回风机更随送风机风量；

B、延时2S后当回风温度大于设定上限26℃时，送风机和回风机的风量以100％或20mA输出；

C、延时2S后当回风温度小于设定下限24℃时，送风机和回风机的风量以70％或14mA输出；

制热风量控制子程序流程说明：

A、调用制热模式风量控制子程序，如果回风温度在设定区间18～24℃范围内，回风温度比例线性对应100～70％或20～14mA控制量驱动送风机变频调速运行且回风机跟随送风机风量；

B、子程序计算送风量方法采用比例调节+条件限制，制冷函数式y＝100-K.x(Δt)，

式中x(Δt)＝回风温度-设定温度下限。

C、延时2S后当回风温度小于设定下限18℃时，送风机和回风机的风量以100％或20mA输出，延时5分钟，如果输出风量还是100％输出，系统判断为预热模式，并调用预热模式控制设定参数子程序，重新调整水阀、回风阀、新风阀和排风阀的开度；

D、延时2S后当回风温度大于设定上限24℃时，送风机和回风机的送风量以70％或14mA输出，延时5分钟，如果输出风量还是70％输出，系统从原来定水量变风量改为变水量定风量控制，系统仍然保持70％风量，调用该模式下的水阀控制设定参数子程序，根据送风温度变化比例调节水阀开度0～100％输出；

所述的预冷、预热模式下控制设定参数二级子程序流程如下：

A、在制冷、制热两个模式风量控制子程序控制下，如果输出风量还是100％输出，系统延时判断为预冷或预热模式；

B、分别调用预冷、预热控制设定参数二级子程序，重新赋值水阀、回风阀、新风阀、排风阀开度，预冷、预热默认值：送风量100％，水阀开度100％，回风阀开度100％，新风阀开度0％，排风阀开度0％；

C、如果默认值与实际控制有偏差时，可以通过触摸屏修改，刷新后保存在PLC寄存器内，返回上级子程序重新驱动执行水阀、风阀新的开度；

所述的水阀控制设定参数二级子程序流程如下：

A、在制冷、制热两个模式风量控制子程序控制下，如果输出风量还是70％输出，系统从原来定水量变风量改为变水量定风量控制；

B、分别调用水阀控制设定参数二级子程序，制冷默认值：水阀开度上限100％，开度下限0％，送风温度上限25℃，送风温度下限15℃；制热默认值：水阀开度上限100％，开度下限0％，送风温度上限45℃，送风温度下限35℃；

C、如果默认值与实际控制有偏差时，可以通过触摸屏修改，刷新后保存在PLC的寄存器，返回上级子程序，系统以送风温度变化比例调节水阀0～100％开度；

故障检测程序流程如下：

系统执行所述的步骤四至七以后，每个扫描周期都检测设备运行状态，具体程序如下：

A、送风机、回风机变频运行后，每个扫描周期延时检测水阀、回风阀、新风阀、排风阀开度，当水阀开度和设定值不一致时，报警记录故障，但不停机。当回风阀、新风阀、排风阀任何一个开度和设定值不一致时，报警记录故障并停止系统运行，如果一致，触摸屏显示开度。

B、送风机、回风机变频运行后，每个扫描周期检测送风机、回风机运行状态，一旦检测有故障时，马上停止系统运行并报警记录故障时间内容。

C、送风机、回风机变频运行后，每个扫描周期延时检测新风、回风滤网压差开关是否接通，一旦有接通信号系统不停机，报警记录故障时间内容。