CN111197882A - 兼具电子控制模式和机械控制模式的控制系统及冷凝机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种兼具电子控制模式和机械控制模式的控制系统及冷凝机组。该控制系统包括：数据采集系统；电子控制器，该电子控制器基于所采集到的运行参数进行运算分析并且提供控制冷凝机组的运行的指令；以及多个电子开关器件，其中，控制系统能够以电子控制模式或机械控制模式控制冷凝机组的运行，该控制系统包括模式转换装置，其仅在电子控制器失效的情况下启动以将对冷凝机组的控制模式由电子控制模式转换为仅借助于部分电子开关器件实现的机械控制模式。本发明还提供了一种包括该控制系统的冷凝机组。本发明的控制系统能够在电子控制模式失效时及时切换至机械控制模式以保证机组正常运行，从而可以以低成本提高冷凝机组的运行可靠性。

Description

兼具电子控制模式和机械控制模式的控制系统及冷凝机组

技术领域

本发明涉及一种冷凝机组，特别是涉及一种适用于冷凝机组的同时具有电子控制模式和机械控制模式的控制系统。

背景技术

如本领域所已知的，为了对冷凝机组的运行实施较为精准的控制，冷凝机组的控制系统通常是电子式控制系统。这种电子式控制系统一般至少包括一个主控制器以及连接到该控制器上的传感器，基于由传感器采集到的机组具体数据，主控制器经过精细的运算和分析后向各电子器件输出工作指令，从而对冷凝机组的运行进行精准的控制。然而，这种基于主控制器进行控制的电子控制系统并非是绝对可靠的，例如，一旦主控制器发生故障或失效，会导致整个冷凝机组无法正常运行甚至会停机，在这种情况下，如果缺乏及时有效的处理，会导致不理想的制冷效果，由此给客户带来货损。

而如果采用无主控制器的机械式控制系统，即仅借助于电器开关元件对冷凝机组的运行进行控制，虽然会具有相对更高的可靠性，但由于缺乏数据采集及处理系统(主控制器和传感器等)，无法实时获取冷凝机组的具体运行数据，也无法基于实时的运行状态调整各部件和单元的运行参数，因此在控制精度方面，机械式控制系统明显不及电子式控制系统。另外，采用这种机械式控制系统，客户由于不能实时得到冷凝机组的具体运行数据，也不能联网进行统一的监控管理。

因此，提供一种在以高精度运行的同时还能确保运行可靠性的冷凝机组将是所期望的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够以低成本提高冷凝机组的运行可靠性的控制系统，具体地，提供一种在电子控制模式失效时能够及时切换至机械控制模式以保证机组正常运行的控制系统。

根据本发明的一方面，提供了一种用于冷凝机组的控制系统，该控制系统包括：数据采集系统，该数据采集系统用于采集所述冷凝机组的运行参数；电子控制器，该电子控制器基于所采集到的运行参数进行运算分析并且提供控制冷凝机组的运行的指令；以及多个电子开关器件，其中，冷凝机组的控制系统能够以电子控制模式或机械控制模式控制冷凝机组的运行，其中，控制系统包括模式转换装置，该模式转换装置仅在电子控制器失效的情况下启动，使得多个电子开关器件中的一部分电子开关器件断电而另一部分电子开关器件通电，以将对冷凝机组的控制模式由借助于电子控制器实现的电子控制模式转换为仅借助于另一部分电子开关器件实现的机械控制模式，由此维持冷凝机组的正常运行。

可选地，模式转换装置为经由人工操作的手动开关。

替代性地，模式转换装置为包括信号接收器的自动转换装置，该自动转换装置根据所述信号接收器接收到的多个信号的状态自动启动。

优选地，自动转换装置包括用于抵消接收到多个信号的时间差的延时继电器。

优选地，多个信号至少包括开机需求信号和电子控制器工作信号。其中，电子控制器工作信号为电子控制器控制压缩机开机信号，仅当自动转换装置检测到开机需求信号且检测不到电子控制器控制压缩机开机信号时，自动转换装置执行开启操作。或者其中，电子控制器工作信号为电子控制器失效信号，仅当自动转换装置检测到开机需求信号和电子控制器失效信号两者时，自动转换装置执行开启操作。

此外，开机需求信号可以是用户输入的用户开机需求信号或借助检测装置获取的开机需求信号中的任意一者。其中，借助检测装置获取的开机需求信号例如可以是降温需求信号。

优选地，控制系统还包括对应于冷凝机组中的至少一个压缩机的至少一个低压控制器：在电子控制模式下，至少一个低压控制器中的一个低压控制器同时控制至少一个压缩机，而其他低压控制器不工作；在机械控制模式下，至少一个低压控制器中的每一个低压控制器分别控制至少一个压缩机中的一个压缩机。

优选地，冷凝机组包括多个压缩机的情况下，多个电子开关器件还包括用于避免所述多个压缩机同时启动的至少一个延时继电器。

根据本发明的一方面的控制系统在原来电子控制模式的基础上，添加了紧急模式下使用的机械控制模式，这允许在主控制器正常运行的状态下对冷凝机组实施控制精度较高的电子式控制；而在主控制器发生意外失效的紧急情况下，可以通过模式切换装置将控制模式由电子控制模式切换到机械控制模式，以保证机组正常运行，不给客户带来货损，大大提高了机组使用的可靠性。

此外，根据本发明的这种兼具电子控制模式和机械控制模式的控制系统可以通过增加少量电子控制部件来实现，因此是成本节约的。

根据本发明的另一方面，还提供了一种冷凝机组，该冷凝机组包括：至少一个压缩机；至少一个风扇；以及控制所述至少一个压缩机和所述至少一个风扇的运行的前述控制系统。

根据本发明的另一方面的冷凝机组由于具有前述控制系统，使得停机风险显著降低，使用可靠性大大提高。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解。下面对本发明各种实施方式的描述仅仅是示例性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

图1示出了根据本发明的控制系统的控制线路图，其中以加粗线条标示出了该控制系统的电子控制部分。

图2示出了根据本发明的控制系统的电子控制模式的控制逻辑图。

图3示出了根据本发明的控制系统的控制线路图，其中以加粗线条标示出了该控制系统的机械控制部分。

图4示出了根据本发明的第一实施方式的控制系统的机械控制模式的控制逻辑图。

图5示出了用于根据本发明的第二实施方式的控制系统的自动转换装置的控制逻辑图。

具体实施方式

下面对本发明各种实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

图1和图2分别示出了根据本发明的控制系统在执行电子控制模式时的控制线路图和逻辑图。其中，图1示出了根据本发明的控制系统的控制线路图，并且特别以加粗线条标示出了该控制系统的电子控制部分。图2示出了根据本发明的控制系统的电子控制模式的控制逻辑图。

作为示例，本发明所涉及的冷凝机组包括作为主要制冷装置的一个数码压缩机、一个定速压缩机以及三个风扇，相应地，如图1所示，冷凝机组的控制系统110包括多个电子开关器件，例如继电器K1-K9、高压开关HS、对应于两个压缩机的低压控制器LS1和LS2等，这些电子开关器件协同工作以有序地控制压缩机和风扇等装置的运行，从而达到期望的制冷效果。

参见图1，当根据本发明的控制系统110的电子控制器C能够正常运行时，模式转换装置(可整体视作一个转换开关)S未连通，即处于开关断开状态，这时的控制系统110采用电子控制模式。在该电子控制模式下，继电器K1、K4和K8不通电，相应地，继电器K1、K4的端口K1-1、K1-2、K4-1、K4-2均处于断开状态，继电器K8的端口K8-1则处于常闭状态。进一步，由于继电器K1和K4的端口K1-1、K1-2、K4-1、K4-2均处于断开状态，继电器K2、K3和K5也没有电流通过，因此其端口均保持在未通电状态下的常开或常闭状态中，具体地，如图1所示，继电器K2的端口K2-1、K3的端口K3-1和K3-2均连接至NC端，K5的端口K5-1处于常开状态。由此，控制系统110的电子控制路线图大致如图1中加粗线条所示。

在电子控制模式下，模式转换装置S未连通并且常闭端口K8-1保持在闭合状态，由此电子控制器C正常运行。在该模式下，低压控制器LS1工作而低压控制器LS2不工作。低压控制器LS1同时为数码压缩机和定速压缩机两者提供低压保护。在低压控制器LS1通电工作的状态下，继电器K9通电，其常闭端口K9-1为断开状态，在此情况下，电子控制器C正常工作并根据检测到的参数来控制压缩机的正常运行。当制冷温度未达到目标值时，压缩机被控制成吸气压力降低，当吸气压力达到电子控制器C的设定值范围以下时，电子控制器C控制压缩机停机；当电子控制器C的设定值极低或者控制出现问题，导致压缩机运行吸气压力低于低压控制器LS1的设定值时，低压控制器LS1断开以控制压缩机停机。具体地，当低压控制器LS1断开时，低压控制器LS1所在电路断电，相应地，与低压控制器LS1处于同一路线的继电器K9断电，此时，继电器K9的常开端口K9-1由闭合状态恢复为断开状态，这使得电子控制器C从信号接口D13处接收到低压保护信号，在此之后，电子控制器C将执行低压保护的信息通过显示装置告知客户并且控制压缩机停机。该控制逻辑通过图2直观示出。

此种电子控制模式所涉及到的电子开关器件数量较少，电子控制器C能够基于由数据采集装置(例如传感器等)采集到的冷凝机组的各方面的参数进行运算分析，进而向外输出用于各个工作单元或部件的工作指令，从而实时地且精准地控制工作单元或部件的运行，由此达到较理想的制冷效果。并且这种电子控制模式允许将机组运行数据与客户的信息采集系统联网，便于客户监控和采集运行信息。

但是，如果采用纯粹的电子控制模式，存在因电子控制器失效而导致冷凝机组运行不良甚至停机的风险，若不及时处理，会给客户带来损失。这也正是现有的电子控制式的冷凝机组所存在的不足。

本发明的控制系统110则克服了现有冷凝机组的上述不足。控制系统110不仅能够在电子控制器正常工作的情况下对冷凝机组的包括压缩机、风扇等工作单元或部件提供精准的控制，还能够在电子控制器失效时及时将电子控制模式切换至机械控制模式，从而避免因冷凝机组的运行不良或停机带来的不利后果。

本发明的控制系统110借助于模式转换装置S来执行由电子控制模式至机械控制模式的转换。

下面将参照图3和图4来描述根据本发明的能够切换至机械控制模式的控制系统110的一种实施方式。在该实施方式中，作为示例，模式转换装置S是由工作人员手动操作的手动开关MS。当电子控制器发生故障并发出报警信号时，工作人员可以立即闭合该手动开关MS以关闭电子控制模式同时开启机械控制模式。在手动开关MS闭合的情况下，继电器K1、K4和K8通电，此时，继电器K8的常闭端口K8-1断开从而使电子控制器C停止工作，而继电器K1、K4的端口K1-1、K1-2、K4-1、K4-2则闭合。

一方面，在吸气压力高于低压控制器的设定值并且需要压缩机开机的情况下，端口K1-1闭合导致低压控制器LS1和数码压缩机接触器K6所在回路通电，数码压缩机接触器K6吸合，从而确保了数码压缩机的继续运行，同时低压控制器LS1在通电状态下维持正常工作。另一方面，端口K1-2闭合使得低压控制器LS2和延时继电器K5通电，在延时继电器K5接通电源之后经过预定时间t1，延时继电器K5的常开端口K5-1闭合，这样，定速压缩机接触器K7通电吸合，由此确保了定速压缩机的正常运行，同时，低压控制器LS2在通电状态下根据需求对定速压缩机提供低压保护和控制。具体地，低压控制器LS2根据实际吸气压力和自身的设定值之间的差别状态对定速压缩机提供控制。当实际吸气压力高于低压控制器LS2的开启设定值时，低压控制器LS2连线连通，在延时继电器K5端口闭合后，定速压缩机将得电运行；当实际吸气压力低于低压控制器LS2的关闭设定值时，低压控制器LS2连线断开，定速压缩机断电停机。

此外，由于继电器K4通电，继电器K4的常开端口K4-1和K4-2闭合，继电器K2和K3相应通电，在未通电状态下连接至NC端的端口K2、K3-1和K3-2在此刻变换为连接至NO端，使得连接有风扇电机M1、M2和M3的回路在该机械控制模式下仍然是导通的，从而确保三个风扇继续正常运行。

控制系统110的机械控制路线图大致可以如图3中加粗线条所示的那样。上文所描述的机械控制模式的控制逻辑可以在图4中直观地看出。

在根据本发明的控制系统中，与电子控制模式下的控制明显不同的是，在机械控制模式下，低压控制器LS1与低压控制器LS2均运行，并且分别对数码压缩机和定速压缩机进行低压保护以及开关控制，这使得即使没有电子控制器，也能够分别实现对不同压缩机的有效控制，从而达到较理想的制冷效果。然而，可以设想到的是，为了简化控制回路，也可以在机械控制模式下仅采用一个低压控制器来对所有压缩机进行集中的启停控制。

另外，在机械控制模式下，为了避免多台压缩机同时开启导致的系统功率负荷过高，设置了延时继电器K5以使在手动开关闭合时数码压缩机和定速压缩机相继启动，然而本领域技术人员应当理解的是，这种延时继电器K5并非是必须的，其可以被省略或是以其他方式来代替。

作为一种替代方式，模式转换装置S也可以是能够自动检测电子控制器的停机并基于客户对冷凝机组的开机需求自动开启机械控制模式的自动转换装置AS。

自动转换装置AS具有用于接收客户开机需求信号和从电子控制器接收压缩机开机信号的信号接收器，只有在接收到客户开机需求信号而不能从电子控制器接收到压缩机开机信号时，该自动转换装置AS会通过内部多个继电器的协同配合而将控制开关连通从而开启机械控制模式。概括地讲，自动转换装置AS的控制逻辑为：当客户有开机需求，但电子控制器没有输出压缩机开机信号时，则默认电子控制器出现问题，则需要接通机械控制回路以将自动控制模式切换至机械控制模式；相反，当客户有开机需求，同时电子控制器输出压缩机开机信号时，则认为自动控制模式正常进行，没有切换至机械控制模式的必要；再者，若客户没有开机需求，则自动转换装置AS也没有任何执行模式切换的必要。

自动转换装置AS的控制逻辑如图5所示。在自动转换装置AS中，设置有四个协同工作的继电器K10至K13。在信号接收器未接收到用户的开机需求信号时，继电器K10不通电，其端口保持断开状态，此时信号接收器不执行任何动作。当信号接收器接收到用户的开机需求信号时，继电器K10通电，其端口处于接通状态，与K10处于同一回路的延时继电器K12此时被通电，在通电达到预先设定的延时时间t2后，延时继电器K12的端口连通至连接继电器K13的一端，此时，如果信号接收器从电子控制器处接收不到压缩机开机信号，则连接至控制开关的继电器K13的端口仍保持在与继电器K12连接的一端，这样，直接连接至控制开关的继电器K11通电，从而将整个控制回路连通并接通转换开关。该转换开关的接通则等同于前一实施方式中的手动开关MS的接通，会使得整个机械控制回路接通，从而执行与前述实施方式基本相同的机械控制模式。

在此，优选地设置有延时继电器K12并且其预先设定有延迟时间t2。在电子控制中，从输出用户开机需求信号到电子控制器输出控制压缩机开机信号之间会存在时间差Δt，如果自动转换装置AS在接收到客户开机信号时，由于该时间差Δt而尚未接收到电子控制器的控制压缩机开机信号却执行了模式转换操作，则会误将正常运行的电子控制模式切换成机械控制模式，这是不期望的发生的。而通过设置延时继电器K12并且将其延迟时间t2设置成与该时间差Δt保持一致，则可以避免自动转换装置AS的误操作。然而，可以理解的是，该延时继电器K12并非绝对必要的，并且其也可以设置在其他位置处。

另外，如本领域技术人员可以容易想到的，可以使自动转换装置AS的信号接收器接收其他信号，并且自动转换装置AS可以根据所接收到的这些信号的状态而借助于继电器或其他电子开关器件来执行开启或不开启操作。例如，电子控制器控制压缩机开机信号可以替换成电子控制器失效信号，在此情况下，若信号接收器同时接收到用户开机需求信号和电子控制器失效信号，则自动转换装置AS启动并接通转换开关；或者用户开机需求信号也可以替换成能够以某些参数体现的机组降温需求信号，在此情况下，若信号接收器同时接收到机组降温需求信号和电子控制器失效信号，则自动转换装置AS启动并接通转换开关。

上文已经具体描述了本发明的可行的实施方式和变型，但是本领域技术人员应该理解，本发明并不局限于上述具体的实施方式和变型而是可以包括其他各种可能的组合和结合，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (14)

1.一种用于冷凝机组的控制系统，所述控制系统包括：

数据采集系统，所述数据采集系统用于采集所述冷凝机组的运行参数；

电子控制器，所述电子控制器基于所采集到的运行参数进行运算分析并且提供控制所述冷凝机组的运行的指令；以及

多个电子开关器件，

其特征在于，

所述控制系统能够以电子控制模式或机械控制模式控制冷凝机组的运行，其中，所述控制系统包括模式转换装置，所述模式转换装置仅在所述电子控制器失效的情况下启动，使得所述多个电子开关器件中的用于电子控制回路的电子开关器件断开而用于机械控制回路的电子开关器件通电，以将对所述冷凝机组的控制模式由借助于所述电子控制器实现的电子控制模式转换为仅借助于所述用于机械控制回路的电子开关器件实现的机械控制模式，由此维持所述冷凝机组的正常运行。

2.根据权利要求1所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述模式转换装置为经由人工操作的手动开关。

3.根据权利要求1所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述模式转换装置为包括信号接收器的自动转换装置，所述自动转换装置根据所述信号接收器接收到的多个信号的状态自动启动。

4.根据权利要求3所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述自动转换装置包括用于抵消接收到所述多个信号的时间差的延时继电器。

5.根据权利要求3所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述多个信号至少包括开机需求信号和电子控制器工作信号。

6.根据权利要求5所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述电子控制器工作信号为电子控制器控制压缩机开机信号，仅当所述自动转换装置检测到所述开机需求信号且检测不到所述电子控制器控制压缩机开机信号时，所述自动转换装置执行开启操作。

7.根据权利要求5所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述电子控制器工作信号为电子控制器失效信号，仅当所述自动转换装置检测到所述开机需求信号和所述电子控制器失效信号两者时，所述自动转换装置执行开启操作。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述开机需求信号为用户输入的用户开机需求信号和借助检测装置获取的开机需求信号中的任意一者。

9.根据权利要求8所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述借助检测装置获取的开机需求信号为降温需求信号。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述控制系统还包括对应于所述冷凝机组中的至少一个压缩机的至少一个低压控制器：在所述电子控制模式下，所述至少一个低压控制器中的一个低压控制器控制所述至少一个压缩机，而其他低压控制器不工作。

11.根据权利要求10所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，所述控制系统仅包括一个低压控制器，在所述机械控制模式下，所述低压控制器对所述至少一个压缩机进行控制。

12.根据权利要求10所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，在所述至少一个压缩机为多个压缩机的情况下，所述控制系统相应地包括多个低压控制器，在所述机械控制模式下，每个压缩机均由对应的一个低压控制器进行控制。

13.根据权利要求10所述的用于冷凝机组的控制系统，其中，在所述冷凝机组包括多个压缩机的情况下，所述多个电子开关器件还包括用于避免所述多个压缩机同时启动的至少一个延时继电器。

14.一种冷凝机组，所述冷凝机组包括：

至少一个压缩机；

至少一个风扇；

以及控制所述至少一个压缩机和所述至少一个风扇的运行的如权利要求1至13中任一项所述的用于冷凝机组的控制系统。

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