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一种FFU交流多速群控控制器
文章来源：http://www.jiejingfang.com/ 2018年10月02日 点击数：11877
[0001] 技术领域
[0002] 本实用新型涉及一种风机过滤器单元(即FFU，Fan Filter Unit) 的控制器，尤其涉及一种FFU交流多速群控控制器。
[0003] 背景技术
[0004] 目前FFU一般采用单相交流电机、三相交流电机和直流电机，其 控制方式主要分为多档开关控制、无级调速控制、遥控控制和计算机 控制。所述控制方式分别存在以下几点问题。
[0005] 1.多档开关控制
[0006] 多档开关，由于控制元件为FFU自带，分布在洁净室吊顶夹层内 的各个位置，当FFU需要进行风量调节的时候，工作人员必须进到安 装FFU的夹层现场，通过拨挡开关来调节FFU，控制起来相当不方便。
[0007] 2.无级调速控制
[0008] 无级调速控制往往采用通用的可控硅调节器，而可控硅的采用， 会使FFU的马达产生啸叫，电机产生的额外发热，牺牲电机效率，影 响FFU电机的使用寿命，还使装有该种控制形式的FFU洁净厂房内的 工作人员的工作效率受到影响。
[0009] 而且可控硅对电流波形的调制，使电流波形失真，造成电源污染， 当大批量FFU同时运行的时候，由于其对电源的污染，会导致洁净厂 房内部或者工厂内部其他设备运行不稳定。
[0010] 另外，这种方式依旧存在风量调整不方便的问题。
[0011] 3.遥控控制方式
[0012] 遥控控制方式的控制信号一般以红外信号或者射频信号传输。前 者信号较弱，需要对准接收天线发送操作命令，对于多台FFU群体控 制需要多次操作，使用不便。后者信号传输较好，但对于某些洁净厂 房，厂房内部有很多设备能产生较强电磁信号的控制信号，接收控制 器会受到干扰，产生自动关机，自动换挡等错误操作。因此遥控控制 方式的应用范围受到生产环境的限制。
[0013] 4.计算机控制
[0014] 计算机控制方式的FFU控制器，即群控控制器目前已经采用在工 程实例上的有：用于直流电机的控制器，用于交流电机的MOS管控制 器和变频控制器等。
[0015] 直流电机控制：由于洁净厂房不允许FFU电机带有电刷，因此， FFU的电机均采用无刷直流电动机，换相问题则由电子换相器解决，而 电子换相器的寿命使得控制系统的使用寿命也大大降低。整套系统造 价昂贵。而且后期维护费用高。
[0016] MOS管控制器：该种控制器实际上是一种采用可控硅的芯片，斩波 方式对输入电压进行控制导致电流波形的失真，会导致电机啸叫和发 热。
[0017] 变频控制器：该控制器主要应用于三相交流电源的FFU，可是目前 绝大部分FFU采用的是单相交流电源，三相交流电源的控制技术移植 到单相交流电源上，还是存在电机额外发热的现象，导致控制系统不 稳定，影响电机的使用寿命。另外，由于采用GTR、GTO、PMOSFET作 为开关器件，因此，变频控制方式整体造价也比较高。同时，中间直 流环节与电动机之间总存在无功功率的交换。鉴于逆变器中的电力电 子开关无法储能，所以无功能量只能靠直流环节中的储能元件(电容 器)来缓冲，电容器的寿命大大限制了变频器的使用寿命。
[0018] 实用新型内容
[0019] 本实用新型旨在解决上述问题，因此本实用新型提供一种FFU交 流多速群控控制器，该控制器使用多个等电压输出档位轮流切换的控 制器接驳多速度抽头的风机来实现速度调节，可以由电脑来控制FFU 开、关、风量调整以及状态监控。
[0020] 为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种FFU 交流多速群控控制器，其特征在于，包括以下单元：
[0021] 通讯电路，其与主控电路电连接；
[0022] 地址设定单元，其输出端与主控电路电连接；
[0023] 输出切换电路，其输入端与主控电路电连接；
[0024] 输出端口，其与输出切换电路电连接；
[0025] 采样电路，其输入端与输出端口的输出端电连接；
[0026] 主控电路，分别与通讯电路、输出切换电路、采样电路及地址设 定单元电连接。
[0027] 作为优选采样电路包括A/D转换器。
[0028] 作为优选地址设定单元包括至少一个码盘。
[0029] 作为优选输出切换电路包括至少一个继电器。
[0030] 作为优选还包括一手动控制电路，其输出端与主控电路输入端电 连接。
[0031] 作为优选还包括一存储芯片，与主控电路电连接。
[0032] 作为优选还包括一状态指示电路，其输入端与主控电路输出端电 连接。
[0033] 作为优选所述状态指示电路包括至少一个状态指示灯。
[0034] 作为优选所述通讯电路包括至少两个通讯接口。
[0035] 作为优选所述通讯接口为R485接口。
[0036] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
[0037] 1、使用方便：可以通过485通讯线由电脑来控制FFU，全面解决 FFU开、关、风量调整及状态监控的问题，使用方便；
[0038] 2、提高可靠性：控制器对FFU速度的控制属于间接控制，不改变 FFU的马达运行所要求的电压电流输入特性，完全利用FFU本身的特性 运行，控制原理简单，运行可靠；
[0039] 3、延长使用寿命：控制器对FFU速度的控制属于间接控制，不改 变FFU的马达运行所要求的电压电流输入特性，完全利用FFU本身的 特性运行，FFU不产生额外的噪音和电机发热，从而延长使用寿命；
[0040] 4、成本较低：该控制器电路简单，并且不需要加装额外的变速器 如可控硅调速单元、变压器等，从而降低成本。
[0041] 附图说明
[0042] 图1为本实用新型FFU交流多速群控控制器功能原理图。
[0043] 图2为本实用新型FFU交流多速群控控制系统实现图。
[0044] 图3为本实用新型FFU交流多速群控控制器的主控电路及手动控 制开关的电路图。
[0045] 图4为本实用新型FFU交流多速群控控制器的地址设定单元的电 路图。
[0046] 图5为本实用新型FFU交流多速群控控制器的通讯电路的电路图。
[0047] 图6为本实用新型FFU交流多速群控控制器的通讯状态指示电路 的电路图。
[0048] 图7为本实用新型FFU交流多速群控控制器的输出切换电路、输 出端口及采样电路的电路图。
[0049] 图8为本实用新型FFU交流多速群控控制器的状态指示电路的电 路图。
[0050] 图9为本实用新型FFU交流多速群控控制器的电源输入端电路的 电路图。
[0051] 图10为本实用新型FFU交流多速群控控制器的存储芯片图。
[0052] 标记说明
[0053] 1-手动控制电路
[0054] 2-状态指示电路 21-状态指示灯
[0055] 3-通讯电路 31-通讯接口
[0056] 4-主控电路
[0057] 5-地址设定单元 51-码盘
[0058] 6-输出切换电路 61-继电器
[0059] 7-输出端口
[0060] 8-采样电路
[0061] 9-电源输入端
[0062] 10-上位计算机
[0063] 11-FFU的马达
[0064] 具体实施方式
[0065] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但 不作为对本实用新型的限定。
[0066] 如图1和图2所示，采取计算机控制FFU交流多速群控控制器的 方式。控制器的地址设定单元5如图1、图2和图4所示，通过该地址 设定单元5上的码盘51，预先设定好控制器的通讯地址，所述控制器 的通讯电路3如图1、图2和图5所示，包括两个R485通讯接口31， 可以实现控制器之间的串联，将所述控制器与上位计算机10连通，然 后将输出端口7如图1、图2和图7所示与FFU的马达11相连。
[0067] 电源接通后，通讯电路3会收到上位计算机10传来的命令信号， 并将命令信号传送给主控电路4如图1、图2和图3所示，若收到的命 令的目标地址与本控制器设定的地址不一致，主控电路4不会对输出 切换电路6如图1、图2和图7所示发出命令。若收到的命令的目标地 址与本控制器设定的地址一致，当命令信号为“开”时，主控电路4 会根据命令中的档位信息命令输出切换电路6将相应的继电器61接 通，通过输出端口7驱动FFU的马达11的相应档位。当命令信号为“关” 时，主控电路4将命令输出切换电路6将所有的继电器61断开，从而 使FFU的马达11停止工作。
[0068] 采样电路8如图1、图2和图7所示与输出端口7相连，对输出端 口7的电流进行采样，并将采样到的电流信息经A/D转换器转换成数 字信号再传送给主控电路4，主控电路4将收到的数字采样信息进行编 译通过通讯电路3传送给上位计算机10，从而实现上位计算机10对 FFU的马达11运行状态的实时监控，同时主控电路4还会将编译信息 传送给工作状态指示电路2如图1、图2和图8所示，由状态指示灯 21的不同状态指示出目前FFU的马达11的运行状态。
[0069] 存储芯片如图10所示，用于存储FFU交流多速群控控制器的地址、 工作模式等，这样，即使发生断电的情况，在电源恢复后也不需要对 FFU交流多速群控控制器进行重新配置，即可按照断电前的工作模式继 续进行工作。
[0070] 采取手动控制控制器的方式，通过该地址设定单元5预先设定好 控制器的通讯地址，需要手动操控时，首先将手动控制单元1如图1、 图2和图3所示的开关打开，然后再根据实际的需要对控制器进行具 体开、关及档位控制的操作。
[0071] 当手动控制开关打开时，手动控制电路1会将手动操控的信号传 送给主控电路4，主控电路4会根据手动操控的信号命令输出切换电路 6进行相应的动作，采样电路8则将输出端口7的电流信号转换为数字 信号传送给主控电路4，主控电路4将采样信息进行编译通过通讯电路 3传送给上位计算机10，从而实现上位计算机10对FFU的马达11运 行状态的实时监控，同时主控电路4还会将编译信息传送给工作状态 指示电路2，由状态指示灯21的不同状态指示出目前FFU的马达11的 运行状态。
[0002] 本实用新型涉及一种风机过滤器单元(即FFU，Fan Filter Unit) 的控制器，尤其涉及一种FFU交流多速群控控制器。
[0003] 背景技术
[0004] 目前FFU一般采用单相交流电机、三相交流电机和直流电机，其 控制方式主要分为多档开关控制、无级调速控制、遥控控制和计算机 控制。所述控制方式分别存在以下几点问题。
[0005] 1.多档开关控制
[0006] 多档开关，由于控制元件为FFU自带，分布在洁净室吊顶夹层内 的各个位置，当FFU需要进行风量调节的时候，工作人员必须进到安 装FFU的夹层现场，通过拨挡开关来调节FFU，控制起来相当不方便。
[0007] 2.无级调速控制
[0008] 无级调速控制往往采用通用的可控硅调节器，而可控硅的采用， 会使FFU的马达产生啸叫，电机产生的额外发热，牺牲电机效率，影 响FFU电机的使用寿命，还使装有该种控制形式的FFU洁净厂房内的 工作人员的工作效率受到影响。
[0009] 而且可控硅对电流波形的调制，使电流波形失真，造成电源污染， 当大批量FFU同时运行的时候，由于其对电源的污染，会导致洁净厂 房内部或者工厂内部其他设备运行不稳定。
[0010] 另外，这种方式依旧存在风量调整不方便的问题。
[0011] 3.遥控控制方式
[0012] 遥控控制方式的控制信号一般以红外信号或者射频信号传输。前 者信号较弱，需要对准接收天线发送操作命令，对于多台FFU群体控 制需要多次操作，使用不便。后者信号传输较好，但对于某些洁净厂 房，厂房内部有很多设备能产生较强电磁信号的控制信号，接收控制 器会受到干扰，产生自动关机，自动换挡等错误操作。因此遥控控制 方式的应用范围受到生产环境的限制。
[0013] 4.计算机控制
[0014] 计算机控制方式的FFU控制器，即群控控制器目前已经采用在工 程实例上的有：用于直流电机的控制器，用于交流电机的MOS管控制 器和变频控制器等。
[0015] 直流电机控制：由于洁净厂房不允许FFU电机带有电刷，因此， FFU的电机均采用无刷直流电动机，换相问题则由电子换相器解决，而 电子换相器的寿命使得控制系统的使用寿命也大大降低。整套系统造 价昂贵。而且后期维护费用高。
[0016] MOS管控制器：该种控制器实际上是一种采用可控硅的芯片，斩波 方式对输入电压进行控制导致电流波形的失真，会导致电机啸叫和发 热。
[0017] 变频控制器：该控制器主要应用于三相交流电源的FFU，可是目前 绝大部分FFU采用的是单相交流电源，三相交流电源的控制技术移植 到单相交流电源上，还是存在电机额外发热的现象，导致控制系统不 稳定，影响电机的使用寿命。另外，由于采用GTR、GTO、PMOSFET作 为开关器件，因此，变频控制方式整体造价也比较高。同时，中间直 流环节与电动机之间总存在无功功率的交换。鉴于逆变器中的电力电 子开关无法储能，所以无功能量只能靠直流环节中的储能元件(电容 器)来缓冲，电容器的寿命大大限制了变频器的使用寿命。
[0018] 实用新型内容
[0019] 本实用新型旨在解决上述问题，因此本实用新型提供一种FFU交 流多速群控控制器，该控制器使用多个等电压输出档位轮流切换的控 制器接驳多速度抽头的风机来实现速度调节，可以由电脑来控制FFU 开、关、风量调整以及状态监控。
[0020] 为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种FFU 交流多速群控控制器，其特征在于，包括以下单元：
[0021] 通讯电路，其与主控电路电连接；
[0022] 地址设定单元，其输出端与主控电路电连接；
[0023] 输出切换电路，其输入端与主控电路电连接；
[0024] 输出端口，其与输出切换电路电连接；
[0025] 采样电路，其输入端与输出端口的输出端电连接；
[0026] 主控电路，分别与通讯电路、输出切换电路、采样电路及地址设 定单元电连接。
[0027] 作为优选采样电路包括A/D转换器。
[0028] 作为优选地址设定单元包括至少一个码盘。
[0029] 作为优选输出切换电路包括至少一个继电器。
[0030] 作为优选还包括一手动控制电路，其输出端与主控电路输入端电 连接。
[0031] 作为优选还包括一存储芯片，与主控电路电连接。
[0032] 作为优选还包括一状态指示电路，其输入端与主控电路输出端电 连接。
[0033] 作为优选所述状态指示电路包括至少一个状态指示灯。
[0034] 作为优选所述通讯电路包括至少两个通讯接口。
[0035] 作为优选所述通讯接口为R485接口。
[0036] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
[0037] 1、使用方便：可以通过485通讯线由电脑来控制FFU，全面解决 FFU开、关、风量调整及状态监控的问题，使用方便；
[0038] 2、提高可靠性：控制器对FFU速度的控制属于间接控制，不改变 FFU的马达运行所要求的电压电流输入特性，完全利用FFU本身的特性 运行，控制原理简单，运行可靠；
[0039] 3、延长使用寿命：控制器对FFU速度的控制属于间接控制，不改 变FFU的马达运行所要求的电压电流输入特性，完全利用FFU本身的 特性运行，FFU不产生额外的噪音和电机发热，从而延长使用寿命；
[0040] 4、成本较低：该控制器电路简单，并且不需要加装额外的变速器 如可控硅调速单元、变压器等，从而降低成本。
[0041] 附图说明
[0042] 图1为本实用新型FFU交流多速群控控制器功能原理图。
[0043] 图2为本实用新型FFU交流多速群控控制系统实现图。
[0044] 图3为本实用新型FFU交流多速群控控制器的主控电路及手动控 制开关的电路图。
[0045] 图4为本实用新型FFU交流多速群控控制器的地址设定单元的电 路图。
[0046] 图5为本实用新型FFU交流多速群控控制器的通讯电路的电路图。
[0047] 图6为本实用新型FFU交流多速群控控制器的通讯状态指示电路 的电路图。
[0048] 图7为本实用新型FFU交流多速群控控制器的输出切换电路、输 出端口及采样电路的电路图。
[0049] 图8为本实用新型FFU交流多速群控控制器的状态指示电路的电 路图。
[0050] 图9为本实用新型FFU交流多速群控控制器的电源输入端电路的 电路图。
[0051] 图10为本实用新型FFU交流多速群控控制器的存储芯片图。
[0052] 标记说明
[0053] 1-手动控制电路
[0054] 2-状态指示电路 21-状态指示灯
[0055] 3-通讯电路 31-通讯接口
[0056] 4-主控电路
[0057] 5-地址设定单元 51-码盘
[0058] 6-输出切换电路 61-继电器
[0059] 7-输出端口
[0060] 8-采样电路
[0061] 9-电源输入端
[0062] 10-上位计算机
[0063] 11-FFU的马达
[0064] 具体实施方式
[0065] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但 不作为对本实用新型的限定。
[0066] 如图1和图2所示，采取计算机控制FFU交流多速群控控制器的 方式。控制器的地址设定单元5如图1、图2和图4所示，通过该地址 设定单元5上的码盘51，预先设定好控制器的通讯地址，所述控制器 的通讯电路3如图1、图2和图5所示，包括两个R485通讯接口31， 可以实现控制器之间的串联，将所述控制器与上位计算机10连通，然 后将输出端口7如图1、图2和图7所示与FFU的马达11相连。
[0067] 电源接通后，通讯电路3会收到上位计算机10传来的命令信号， 并将命令信号传送给主控电路4如图1、图2和图3所示，若收到的命 令的目标地址与本控制器设定的地址不一致，主控电路4不会对输出 切换电路6如图1、图2和图7所示发出命令。若收到的命令的目标地 址与本控制器设定的地址一致，当命令信号为“开”时，主控电路4 会根据命令中的档位信息命令输出切换电路6将相应的继电器61接 通，通过输出端口7驱动FFU的马达11的相应档位。当命令信号为“关” 时，主控电路4将命令输出切换电路6将所有的继电器61断开，从而 使FFU的马达11停止工作。
[0068] 采样电路8如图1、图2和图7所示与输出端口7相连，对输出端 口7的电流进行采样，并将采样到的电流信息经A/D转换器转换成数 字信号再传送给主控电路4，主控电路4将收到的数字采样信息进行编 译通过通讯电路3传送给上位计算机10，从而实现上位计算机10对 FFU的马达11运行状态的实时监控，同时主控电路4还会将编译信息 传送给工作状态指示电路2如图1、图2和图8所示，由状态指示灯 21的不同状态指示出目前FFU的马达11的运行状态。
[0069] 存储芯片如图10所示，用于存储FFU交流多速群控控制器的地址、 工作模式等，这样，即使发生断电的情况，在电源恢复后也不需要对 FFU交流多速群控控制器进行重新配置，即可按照断电前的工作模式继 续进行工作。
[0070] 采取手动控制控制器的方式，通过该地址设定单元5预先设定好 控制器的通讯地址，需要手动操控时，首先将手动控制单元1如图1、 图2和图3所示的开关打开，然后再根据实际的需要对控制器进行具 体开、关及档位控制的操作。
[0071] 当手动控制开关打开时，手动控制电路1会将手动操控的信号传 送给主控电路4，主控电路4会根据手动操控的信号命令输出切换电路 6进行相应的动作，采样电路8则将输出端口7的电流信号转换为数字 信号传送给主控电路4，主控电路4将采样信息进行编译通过通讯电路 3传送给上位计算机10，从而实现上位计算机10对FFU的马达11运 行状态的实时监控，同时主控电路4还会将编译信息传送给工作状态 指示电路2，由状态指示灯21的不同状态指示出目前FFU的马达11的 运行状态。
[0072] 该实用新型可以由电脑来控制，因此FFU开、关、档位调整和状 态监控不再需要工人进入到FFU的安装夹层，使用非常方便，并且不 需要加装额外的变速器如可控硅单元、变压器等，从而降低了成本， 由于该控制器对FFU速度的控制是通过对FFU的马达不同档位的控制 实现的，属于间接控制，不改变FFU的马达运行所要求的电流、电压 输入特性，不会使FFU产生额外的噪音和额外的电机发热，控制原理 简单，运行可靠，使FFU的使用寿命延长。
来源：网络
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上一条：一种轿车棚顶洁净剂技术参考下一条：工业铝型材洁净棚有什么优势呢？
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