基于主从逻辑的风量控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于主从逻辑的风量控制系统及方法，系统包括多台风机和风量检测装置，多台风机并联在一个风道上，每台风机配置一个控制器，其中一台风机的控制器为主控制器，其他风机的控制器为从控制器，风量检测装置设置在风道上，并与主控制器连接；主控制器接收风量检测装置和从控制器反馈的信号，并将风量检测值和风量设定值进行比较，决定是否对风机进行变频调速；从控制器接收主控制器的频率给定指令和启停指令，并根据主控制器的查询命令，将对应风机的运行状态信息反馈给主控制器。本发明专利技术的每台风机配置一个控制器，并对控制器进行主从设定，主控制器根据风量要求，决定是否对风机进行变频调速，以便使风道的风量快速达到风量设定值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风量控制系统，尤其是一种基于主从逻辑的风量控制系统及方法，属于风机应用领域。
技术介绍
风量控制系统主要应用于地下人防工事、楼宇地下通道等领域，用于控制通风系统的风量控制。通过检测传感器和风量算法计算风道中的风量，根据风量控制要求，改变风机频率，达到改变进风量的目的。根据使用情况不同，对风量的要求也不同。如在地下人防工事则分为平时通风和战时通风两种方式。战时通风时滤毒器会接入管道，减小管道中的风量，因此，在平时和战时对管道内的风量要求并不一样。传统的风量控制系统一般采用大型的单台风机进行控制，这对控制器本身的功率等级要求较高。在对风量要求较大的情况下，大型风机可工作在接近额定状态下，而对于平时的风量要求较小的情况下，大型风机被要求工作在低频状态，则会出现大马拉小车的情况。并且电机长时间工作在低频时电机发热较严重，影响电机寿命。同时，单台大型风机的运行，对系统整体来说，可靠性并不太高。随着技术的发展，采用多台风机并联在一个风道中的应用也越来越广泛，控制系统越来越趋向于小型化、轻型化。目前，在采用多台风机并联的地下人防工事的应用中，很多都是根据风量大小的要求来判断应该手动开启风机的台数，控制精度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种基于主从逻辑的风量控制系统，该系统将多台风机并联在一个风道上，每台风机配置一个控制器，并对控制器进行主从设定，主控制器根据风量要求，决定是否对风机进行变频调速，以便使风道的风量达到风量设定值。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述系统的风量控制方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：基于主从逻辑的风量控制系统，包括多台风机和风量检测装置，所述多台风机并联在一个风道上，每台风机配置一个控制器，其中一台风机的控制器为主控制器，其他风机的控制器为从控制器，所述风量检测装置设置在风道上，并与主控制器连接，所述主控制器通过通讯总线与从控制器连接；所述主控制器，用于接收风量检测装置和从控制器反馈的信号，并将风量检测值和风量设定值进行比较，决定是否对风机进行变频调速；所述从控制器，用于接收主控制器的频率给定指令和启停指令，并根据主控制器的查询命令，将对应风机的运行状态信息反馈给主控制器。作为一种优选方案，所述主控制器和从控制器采用相同的结构，包括数字信号处理器、现场可编程门阵列、IGBT驱动电路、整流逆变模块、输入按键、显示面板和通讯接口，所述整流逆变模块分别与IGBT驱动电路、三相电源以及对应的风机连接，所述数字信号处理器分别与现场可编程门阵列、输入按键、显示面板、通讯接口以及风量检测装置连接，所述现场可编程门阵列与IGBT驱动电路连接。作为一种优选方案，所述整流逆变模块采用PIM模块，该PIM模块集成了三相桥式二极管整流器与三相桥式IGBT逆变器，所述三相桥式二极管整流器的三相输入端接三相电源，所述三相桥式IGBT逆变器的三相输出端与对应的风机连接。作为一种优选方案，所述数字信号处理器通过SPI总线与显示面板连接。作为一种优选方案，所述数字信号处理器通过数据总线和地址总线与现场可编程门阵列连接。作为一种优选方案，所述风量检测装置包括压力传感器、温湿度传感器和压差变送器。本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：基于上述系统的风量控制方法，所述方法包括：S1、在各台风机的控制器上，设置主控制器和各个从控制器的地址号；其中，主控制器对应的风机为主风机，从控制器对应的风机为从风机；S2、主控制器对风量值进行设定，得到运行信号后，启动主风机，同时通过通讯总线连续发送启动指令给各个从控制器，各个从控制器接收到与设定地址一致的数据后，分别控制各台从风机启动，使得各台从风机运行在初始给定频率状态；S3、主控制器通过风量检测装置实时检测风道中的风量，若实时检测的风量达到风量设定值，系统处于稳定状态，从控制器定频运行，主控制器进行PID自动调节，对风量进行微调，保证系统一直处于稳定状态；若实时检测的风量小于风量设定值时，进入步骤S4的加速调节；若实时检测的风量大于风量设定值时，进入步骤S5的减速调节；S4、主控制器进行PID自动调节，自动增加主风机的运行频率，一定时间后，若实时检测的风量还小于风量设定值，则主控制器每隔一定的时间，在从风机初始给定频率的基础上，每次以一定的频率步长增加从风机的给定频率，并且向各个从控制器发送新的频率给定指令，使各台从风机的频率升高，从而增加系统的实时风量，主控制器仍然进行PID自动调节；一定时间后，当风量仍无法上升到设定值时，重复上述对从风机的控制过程，直至实时检测的风量达到风量设定值，并且主风机的频率低于最高运行频率时，认为系统处于稳定状态，此时，从控制器开始定频运行，主控制器继续进行PID自动调节，对风量进行微调，保证系统一直处于稳定运行状态；S5、主控制器进行PID自动调节，自动减少主风机的运行频率，一定时间后，若实时检测的风量还大于风量设定值，则主控制器每隔一定的时间，在从风机初始给定频率的基础上，每次以一定的频率步长减少从风机的给定频率，并且向各个从控制器发送新的频率给定指令，使各台从风机的频率降低，从而减少系统的实时风量，主控制器仍然进行PID自动调节；一定时间后，当风量仍无法下降到设定值时，重复上述对从风机的控制过程，直至实时检测的风量达到风量设定值时，认为系统处于稳定状态，此时，从控制器开始定频运行，主控制器继续进行PID自动调节，对风量进行微调，保证系统一直处于稳定运行状态。作为一种优选方案，步骤S5中，若主风机的输出已经达到最低运行频率，并且各台从风机均已运行到最低运行频率，而实时检测的风量仍然大于风量设定值，则主控制器给第一台从风机发送停机指令，使第一台从风机停止运行，然后主控制器继续进行PID自动调节，若一定时间后实时检测的风量仍然大于风量设定值，则主控制器，则主控制器给第二台从风机发送停机指令，使第二台从风机停止运行，按照上述逻辑进行控制，逐台关闭从风机，直至实时检测的风量达到风量设定值时，认为系统处于稳定状态，此时，主控制器继续进行PID自动调节，对风量进行微调，保证系统一直处于稳定运行状态。作为一种优选方案，在进行步骤S1～S5的过程中，在通讯总线空闲的时间，主控制器每隔一定的时间对各台从风机的运行状态进行查询，从控制器在接收到主控制器的查询命令后，将从风机的运行状态信息反馈给主控制器；其中，所述从风机的运行状态信息包括从风机的工作电压、电流、频率、故障状态信息。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术将多台风机并联在一个风道上，每台风机配置一个控制器，并对控制器进行主从设定，主控制器根据风量要求，决定是否对风机进行变频调速，以便使风道的风量快速达到风量设定值，其中只有主控制器接收风量设定信号和反馈信号，而从控制器根据主控制器的频率给定指令和启停指令对其对应的风机进行控制，减少了传感器的使用数量，降低了传感器的使用成本；此外，使用通讯总线进行通讯，数据结构采用符合标准的通讯协议，通讯可靠。2、本专利技术只采用主控制器进行PID控制调节，可以减少系统调试时间，降低系统的复杂程度，并且通过多个风机的组合以及频率的调节，使得最终可以满足控制要求，使系统输出稳定的风量。3、本本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于主从逻辑的风量控制系统，其特征在于：包括多台风机和风量检测装置，所述多台风机并联在一个风道上，每台风机配置一个控制器，其中一台风机的控制器为主控制器，其他风机的控制器为从控制器，所述风量检测装置设置在风道上，并与主控制器连接，所述主控制器通过通讯总线与从控制器连接；所述主控制器，用于接收风量检测装置和从控制器反馈的信号，并将风量检测值和风量设定值进行比较，决定是否对风机进行变频调速；所述从控制器，用于接收主控制器的频率给定指令和启停指令，并根据主控制器的查询命令，将对应风机的运行状态信息反馈给主控制器。

【技术特征摘要】
1.基于主从逻辑的风量控制系统，其特征在于：包括多台风机和风量检测装置，所述多台风机并联在一个风道上，每台风机配置一个控制器，其中一台风机的控制器为主控制器，其他风机的控制器为从控制器，所述风量检测装置设置在风道上，并与主控制器连接，所述主控制器通过通讯总线与从控制器连接；所述主控制器，用于接收风量检测装置和从控制器反馈的信号，并将风量检测值和风量设定值进行比较，决定是否对风机进行变频调速；所述从控制器，用于接收主控制器的频率给定指令和启停指令，并根据主控制器的查询命令，将对应风机的运行状态信息反馈给主控制器。2.根据权利要求1所述的基于主从逻辑的风量控制系统，其特征在于：所述主控制器和从控制器采用相同的结构，包括数字信号处理器、现场可编程门阵列、IGBT驱动电路、整流逆变模块、输入按键、显示面板和通讯接口，所述整流逆变模块分别与IGBT驱动电路、三相电源以及对应的风机连接，所述数字信号处理器分别与现场可编程门阵列、输入按键、显示面板、通讯接口以及风量检测装置连接，所述现场可编程门阵列与IGBT驱动电路连接。3.根据权利要求2所述的基于主从逻辑的风量控制系统，其特征在于：所述整流逆变模块采用PIM模块，该PIM模块集成了三相桥式二极管整流器与三相桥式IGBT逆变器，所述三相桥式二极管整流器的三相输入端接三相电源，所述三相桥式IGBT逆变器的三相输出端与对应的风机连接。4.根据权利要求2或3所述的基于主从逻辑的风量控制系统，其特征在于：所述数字信号处理器通过SPI总线与显示面板连接。5.根据权利要求2或3所述的基于主从逻辑的风量控制系统，其特征在于：所述数字信号处理器通过数据总线和地址总线与现场可编程门阵列连接。6.根据权利要求1-3任一项所述的基于主从逻辑的风量控制系统，其特征在于：所述风量检测装置包括压力传感器、温湿度传感器和压差变送器。7.基于权利要求1所述系统的风量控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1、在各台风机的控制器上，设置主控制器和各个从控制器的地址号；其中，主控制器对应的风机为主风机，从控制器对应的风机为从风机；S2、主控制器对风量值进行设定，得到运行信号后，启动主风机，同时通过通讯总线连续发送启动指令给各个从控制器，各个从控制器接收到与设定地址一致的数据后，分别控制各台从风机启动，使得各台从风机运行在初始给定频率状态；S3、主控制器通过风量检测装置实时检测风道中的风量，若实时检测的风量达到风量设定值，系统处于稳定状态，从控制器定频运行，主控制器进行PID自动调节，对风量进行微调，保证系统一直...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孝洪，周小壮，杨金明，叶健豪，詹鑫泰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44