一種供熱管網系統智能流量調節控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種供熱管網系統智能流量調節控制器，其結構組成包括：控制器CPU(1)、RS232接口(2)、RS485接口(3)、DS18B20傳感器接口(4)、16路AD接口(5)、4-20mA輸出接口(6)、鍵盤(7)、LCD顯示(8)、GPRS網絡接口(9)、電源開關(10)，穩壓芯片(11)，壓差傳感器(12)，溫度傳感器(13)，電動調節閥(14)，控制器可靈活使用9-16V直流電源供電，通過16路AD接口(6)采集管道工程量信號，結合鍵盤(操作)設置控制參數，控制4-20mA輸出接口(6)輸出控制信號，驅動管道電動調節閥，實現全自動控制流量，通過GPRS網絡接口(9)可與因特網相連，實現遠程監測和控制。所有的操作均可在LCD顯示(8)上做同步顯示。RS232接口(2)、RS485接口(3)、DS18B20傳感器接口(4)可便于控制器的外圍擴展。本實用新型相對于傳統管道流量調節具有智能化程度高，可實現精確控制管道流量。
【專利說明】一種供熱管網系統智能流量調節控制器
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于供暖系統管道流量調節的智能型控制器，用于供暖系統 管網全自動水力平衡調節。
【背景技術】
[0002] 在供暖系統中，水力平衡調節是必不可少的，水力平衡調節實質是通過調節管道 上的水力平衡調節閥實現管道流量的調節。水力平衡調節閥分為手動調節閥和電動調節 閥，手動調節閥需要工人使用扳手調節，電動調節閥使用4_20mA電流信號進行控制。電動 調節閥相對于手動調節閥，優點就是可以使用電進行調節，工人在使用電動調節閥調節管 道流量調節時，由于電動調節閥的開度與管道流量不是線性關系，這就需要工人不斷的改 變閥門開度值，直到管道流量值等于或接近于設定流量值，這種方式費時費力，而且需要工 人在現場調試。水力平衡調節閥一般安裝在樓棟的熱力入口處，其空間較為狹小，工人在調 節時，非常不方便。水力平衡的調節是針對一個供暖系統的供水回路流量調節，一個供暖系 統回路中分布著多個調節閥，調節其中一個閥門時，會引起其他回路的流量變化，所以現場 調試時，需要多個工人，協調進行調試，這樣就大大提高了人力成本。所以傳統的水力平衡 調節，不僅耗費時費力，且調控精度低，故亟需一種控制器，能夠根據設定流量值，自動控制 電動調節閥動作，以調節管道流量，同時控制器具有遠程控制功能，這樣在整個系統回路上 所有的控制器通過Internet連接到上位機上，由專業人員統一調試，可以大大提升工作效 率和調控精度。
【發明內容】
[0003] 為了克服上述傳統【背景技術】的缺陷，本實用新型的目的是提供一種供熱管網系統 智能流量調節控制器。
[0004] 為了實現上述目的，本發明專利的技術方案：
[0005] -種供熱管網系統智能流量調節控制器，其特征在于由控制器CPU(l)、RS232接 口⑵、RS485接口（3)、DS18B20傳感器接口（4)、16路AD接口（5)、4-20mA輸出接口（6)、鍵 盤（7)、LCD顯示（8)、GPRS網絡接口（9)、電源開關（10)，穩壓芯片（11)，壓差傳感器（12)， 溫度傳感器（13)，電動調節閥（14)組成，其中電源輸入經過穩壓芯片（11)轉換，通過電源 開關（10)接入到控制器CPU (1)中，壓差傳感器（12)和溫度傳感器（13)通過16路AD接口
[5] 與控制器CPU(l)相連，控制器CPU(l)通過4-20mA輸出接口（6)驅動電動調節閥（14)， 而1^232 接口（2)、1?485 接口（3)、0518820傳感器接口（4)、鍵盤（7)、1^〇)顯示（8)、6?1? 網絡接口（9)均分別直接與控制器CPU(1)相連。
[0006] 進一步，所述穩壓芯片（11)使控制器使用9-16V范圍內電源供電。
[0007] 進一步，所述 RS232 接口（2)、RS485 接口（3)，與具有 RS232 接口或 RS485 接口的 電腦或控制器相連進行通信時，支持標準Modbus通信協議。
[0008] 進一步，所述DS18B20傳感器接口（4)具有兩個。
[0009] 進一步，所述鍵盤（7)由5個按鍵組成，設置成單獨按鍵或組合按鍵方式。
[0010] 進一步，所述16路AD接口（5)可同時循環采集16路4-20mA標準電流信號，結合 鍵盤設置電流信號到工程量信號的轉換，在LCD顯示（8)中實時的顯示16路采集信號對應 的工程量。
[0011] 進一步，所述GPRS網絡接口（9)連接Internet網絡，實現遠程監測和設置控制 器。
[0012] 管道流量智能調節控制器包括用于實現運算控制的控制器CPU ;用于檢測數字溫 度傳感器DS18B20的接口；用于檢測管道現場傳感器的16路AD接口；用于控制管道閥門開 度的4-20mA輸出接口；用于設置控制參數的鍵盤；用于實時顯示運行信息的LCD顯示；用 于連接Internet網絡的GPRS網絡接口；用于直接與上位機或下位機通信的RS233和RS485 接口，并且支持標準Modbus通信協議；用于開關電源的電源開關；用于多范圍供電電壓的 穩壓芯片。
[0013] 管道流量智能調節控制器實現管道流量調節有三種方式，分別為手動模式、自動 模式、遠程控制模式，三種控制模式的控制原理如下：
[0014] 管道流量智能調節控制器手動模式原理：通過特定的鍵盤按鍵，進入到手動模 式，通過鍵盤設定閥門類型和流量目標值，控制器CPU通過選擇的閥門類型對應的閥門開 度-流量曲線，計算出閥門開度目標值，控制器CPU通過選擇的閥門類型對應的閥門開 度-控制電流信號曲線，計算出閥門開度目標值對應的控制電流信號目標值，控制器CPU驅 動4-20mA輸出接口輸出控制信號，控制閥門動作至目標開度，實現管道流量控制。
[0015] 管道流量智能調節控制器自動模式原理：通過16路AD接口檢測管道現場的傳感 器信號，具體為管道的供水壓力和回水壓力信號，通過鍵盤進入到自動模式，設置選擇所用 的閥門類型，PID控制算法參數，流量目標值。控制器CPU通過供水壓力、回水壓力的差值和 閥門口徑，根據流量計算公式，計算出管道當前流量值，控制器(PU根據PID控制算法，計算 出閥門開度目標值，控制器CPU通過選擇的閥門類型對應的閥門開度-控制電流信號曲線， 計算出閥門開度目標值對應的控制電流信號目標值，控制器CPU驅動4-20mA輸出接口輸出 控制信號，控制閥門動作至閥門開度目標值，控制器CPU比較當前流量值和設定流量值，如 果誤差范圍在設定范圍內，則停止調節，反之則繼續調節管道閥門，直到當前管道流量值與 設定管道流量值的誤差滿足設定的誤差范圍。
[0016] 管道流量智能調節控制器遠程控制模式原理：通過按鍵操作進入到遠程控制模 式，管道流量智能控制器通過GPRS網絡接口連接到Internet網絡，實現遠程上位機與控制 器的通信。控制器將采集到的管道壓力、溫度等信號、閥門口徑、設定參數值傳遞到遠程上 位機進行顯示，通過遠程上位機發送設定流量值，控制器根據該設定流量值，以自動控制模 式實現管道流量的調節。
[0017] 管道流量智能調節控制器調控方法：
[0018] 1)按照電動調節閥特定的開度-流量kv特性參數輸入至控制器中，按照采集的實 際壓力，計算出該開度-壓差下對應的流量，計算公式如下：
[0019] 不同開度不同壓差下對應的流量Qv
[0020]
[0021] 式中，Kv-100kpa 下的流量，m3/h ;
[0022] Λ P-閥門前后實際壓差，KPa ;
[0023] Λ P0-閥門前后壓差=lOOKPa ;
[0024] P 0-標況下水的密度，kg/m3 ;
[0025] P -實際工況下水的密度，kg/m3。
[0026] 2)將計算得出的實際流量與設定流量值對比，根據PID控制算法，控制調節電動 調節閥開度，實現對流量的調節，控制過程參照附圖2所示。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1為調節控制器組成圖；
[0028] 圖2為控制器調控方法流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 智能流量調節控制器，包括控制器CPU(l)、RS232接口（2)、RS485接口（3)、 DS18B20 傳感器接口（4)、16 路 AD 接口（5)、4-20mA 輸出接口（6)、鍵盤（7)、LCD 顯示（8)、 GPRS網絡接口（9)、電源開關（10)，穩壓芯片（11)，將6-16V范圍的直流電源與電源開關 (10)上，將現場管道上的供水壓力傳感器、回水壓力傳感器、管道閥門反饋信號接入到16 路AD接口上，通過導線將4-20mA輸出接口與管道閥門控制接口相連，通過導線將管道現場 的DS18B20溫度傳感器接入到控制器DS18B20傳感器接口。
[0030] 按下電源開關（10)，進入到顯示畫面，IXD顯示（8)歡迎畫面，同時按下鍵盤（7) 上的KEY_UP按鍵和KEY_RIGHT按鍵，進入到控制模式選擇畫面，通過KEY_UP按鍵或KEY_ DOWN按鍵，循環選擇控制模式，選擇控制模式后，按下KEY_RIGHT按鍵進入到對應的選擇模 式設置畫面，然后通過KEY_UP或KEY_D0WN按鍵選擇設置參數類型，設置參數類型選擇確定 后，通過KEY_RIGHT按鍵和KEY_LEFT按鍵，對選擇的設置參數進行設置，參數設置完成后， 同時按下按鍵KEY_UP按鍵和KEY_LEFT按鍵，跳轉到上一級畫面，參數設置會自動保存。
【權利要求】
1. 一種供熱管網系統智能流量調節控制器，其特征在于由控制器CPU(l)、RS232接口 (2)、RS485 接口（3)、DS18B20 傳感器接口（4)、16 路 AD 接口（5)、4-20mA 輸出接口（6)、鍵 盤（7)、LCD顯示（8)、GPRS網絡接口（9)、電源開關（10)，穩壓芯片（11)，壓差傳感器（12)， 溫度傳感器（13)，電動調節閥（14)組成，其中電源輸入經過穩壓芯片（11)轉換，通過電源 開關（10)接入到控制器CPU (1)中，壓差傳感器（12)和溫度傳感器（13)通過16路AD接口 (5)與控制器CPU(1)相連，控制器CPU(1)通過4-20mA輸出接口（6)驅動電動調節閥（14)， 而1^232 接口（2)、1?485 接口（3)、0518820傳感器接口（4)、鍵盤（7)、1^〇)顯示（8)、6?1? 網絡接口（9)均分別直接與控制器CPU (1)相連。
2. 根據權利要求1所述智能流量調節控制器，其特征在于所述穩壓芯片（11)使控制器 使用9-16V范圍內電源供電。
3. 根據權利要求1所述智能流量調節控制器，其特征在于所述RS232接口（2)、RS485 接口（3)，與具有RS232接口或RS485接口的電腦或控制器相連進行通信時，支持標準 Modbus通信協議。
4. 根據權利要求1所述智能流量調節控制器，其特征在于所述DS18B20傳感器接口 (4)具有兩個。
5. 根據權利要求1所述智能流量調節控制器，其特征在于所述鍵盤（7)由5個按鍵組 成，設置成單獨按鍵或組合按鍵方式。
6. 根據權利要求1所述智能流量調節控制器，其特征在于所述16路AD接口（5)可同 時循環采集16路4-20mA標準電流信號，結合鍵盤設置電流信號到工程量信號的轉換，在 IXD顯示（8)中實時的顯示16路采集信號對應的工程量。
7. 根據權利要求1所述智能流量調節控制器，其特征在于所述GPRS網絡接口（9)連接 Internet網絡，實現遠程監測和設置控制器。
8. 根據權利要求1所述智能流量調節控制器，其特征在于控制器具有3種控制模式，分 別為手動控制模式、自動控制模式、遠程控制模式。
【文檔編號】F24D19/10GK203836339SQ201320843928
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】丁琦, 賈守強, 穆連波, 張迪 申請人:北京金房暖通節能技術股份有限公司