一種具有智能控制及故障診斷功能的雙制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有智能控制及故障診斷功能的雙 制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，超低溫制冷技術(shù)在制冷領(lǐng)域的地位已經(jīng)越發(fā) 重要。航空航天、電氣電子、醫(yī)用制藥和生物化學(xué)等諸多領(lǐng)域都離不開(kāi)超低溫制冷技術(shù)。現(xiàn) 有技術(shù)中涉及超低溫制冷多數(shù)只有一套完全電路的制冷控制系統(tǒng)，而在實(shí)際應(yīng)用中，一旦 這套制冷控制系統(tǒng)發(fā)生故障，就會(huì)給人們的使用帶來(lái)極大的不便，尤其是對(duì)溫度控制精度 要求高的領(lǐng)域。針對(duì)以上難點(diǎn)，研宄人員開(kāi)展了諸多圍繞雙制冷控制系統(tǒng)的研宄，通過(guò)設(shè)置 兩套獨(dú)立的制冷系統(tǒng)并分別進(jìn)行控制，從而確保即使其中一套系統(tǒng)損壞制冷終端依然可以 正常工作。
[0003] 我國(guó)專(zhuān)利CN104344597A和CN201377954Y中各自公開(kāi)了設(shè)計(jì)合理的雙制冷系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了即使一套制冷系統(tǒng)損壞后制冷終端依然可以正常工作。但現(xiàn)有的雙制冷系統(tǒng)存在以 下問(wèn)題：第一，現(xiàn)有的雙制冷系統(tǒng)均延續(xù)單機(jī)組制冷的原理，控制原理過(guò)于簡(jiǎn)單，同時(shí)單機(jī) 組制冷能力過(guò)低，所以?xún)商字评湎到y(tǒng)必須同時(shí)工作，才能獲取較低的溫度（一般指-80°C以 下），因此每臺(tái)機(jī)組的使用壽命與單機(jī)組的使用壽命基本相差無(wú)幾；第二，由于兩套制冷系 統(tǒng)完全獨(dú)立，系統(tǒng)整體的故障率增加了一杯，因此綜合來(lái)看，整機(jī)壽命反而比單系統(tǒng)超低溫 制冷設(shè)備低；第三，由于兩套制冷系統(tǒng)必須同時(shí)運(yùn)行柜內(nèi)溫度才能達(dá)到_80°C，如果其中任 何一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則制冷性能會(huì)大幅下降，柜內(nèi)溫度只能維持在-65°C，雙制冷系統(tǒng)穩(wěn) 定性差；第四，雙制冷系統(tǒng)協(xié)調(diào)困難，很容易出現(xiàn)溫度波動(dòng)。
[0004] 除了上述不足外，現(xiàn)行的雙制冷系統(tǒng)最大的不足在于多數(shù)采取手動(dòng)控制系統(tǒng)，智 能化程度不足，相應(yīng)制冷程序需提前進(jìn)行預(yù)設(shè)，出現(xiàn)故障也很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因此很可能給用 戶(hù)造成巨大的損失，尤其是在醫(yī)療儲(chǔ)存和精密科研領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中的雙制冷系統(tǒng)必須同時(shí)制冷，使 用壽命短，性能不穩(wěn)定，溫度波動(dòng)較大；本實(shí)用新型要解決的另一問(wèn)題是現(xiàn)有雙制冷系統(tǒng)控 制智能化程度不足，出現(xiàn)故障后無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，故障響應(yīng)需要人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，響應(yīng)速度低。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種具有智能控制及故障診斷功能的雙 制冷系統(tǒng)，并對(duì)其控制原理及故障診斷原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
[0007] -種具有智能控制及故障診斷功能的雙制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)以及溫控系統(tǒng)，制冷 系統(tǒng)包括兩套完全獨(dú)立設(shè)置的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述溫控系統(tǒng) 與兩套制冷系統(tǒng)相連接，根據(jù)實(shí)時(shí)工況參數(shù)自動(dòng)智能選擇啟動(dòng)第一制冷系統(tǒng)或第二制冷系 統(tǒng)或同時(shí)啟動(dòng)兩套制冷系統(tǒng)；所述溫控系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)工況參數(shù)智能判斷兩套制冷系統(tǒng)是否 出現(xiàn)故障以及故障類(lèi)型，并進(jìn)行故障響應(yīng)。
[0008] 進(jìn)一步的，溫控系統(tǒng)包括溫度采集模塊、控制設(shè)置模塊、開(kāi)關(guān)量變送模塊、顯示模 塊、報(bào)警模塊、供電模塊和核心控制模塊；所述溫度采集模塊、顯示模塊、控制設(shè)置模塊、開(kāi) 關(guān)量變送模塊、報(bào)警模塊、供電模塊分別與核心控制模塊相連。
[0009] 再進(jìn)一步的，核心控制模塊為CPU。
[0010] 再進(jìn)一步的，溫度采集模塊包括溫度變送器（Cl)和溫度采集器。
[0011] 再進(jìn)一步的，顯示模塊〇)SP)為7寸觸摸屏；顯示面板上有設(shè)有USB接口（USB)， 可隨時(shí)通過(guò)U盤(pán)拷貝數(shù)據(jù)。
[0012] 再進(jìn)一步的，控制設(shè)置模塊（ST)連接6個(gè)電容觸摸按鍵，用以將6個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號(hào)，傳輸給主控芯片，所述6個(gè)電容觸摸按鍵包括：靜音按鍵（BT1)、燈開(kāi)關(guān)按 鍵（BT2)、設(shè)置按鍵（BT3)、Reset按鍵（BT4)、系統(tǒng)電源開(kāi)關(guān)按鍵（BT5)和電子鎖開(kāi)關(guān)按鍵 (BT6)。
[0013] 再進(jìn)一步的，開(kāi)關(guān)量變送模塊包括開(kāi)關(guān)量變送器（C3)和柜門(mén)開(kāi)關(guān)（S1-S3)。
[0014]再進(jìn)一步的，報(bào)警模塊包括蜂鳴報(bào)警器（ALM)，報(bào)警狀態(tài)直接受CPU控制，通過(guò)BT1 可以消除系統(tǒng)報(bào)警聲音。
[0015] 再進(jìn)一步的，供電模塊的供電方式包括電池供電和交流電源供電。
[0016] 再進(jìn)一步的，所述溫控系統(tǒng)還可以包括壓力采集模塊、時(shí)鐘模塊、通信模塊、和電 壓補(bǔ)償模塊；所述壓力采集模塊、時(shí)鐘模塊、通信模塊和電壓補(bǔ)償模塊分別與核心控制模塊 相連。
[0017] 更進(jìn)一步的，壓力采集模塊包括壓力變送器（C2)和相關(guān)探頭。
[0018] 更進(jìn)一步的，通信模塊（CMN)支持以太網(wǎng)、485有線(xiàn)通訊，支持Zigbee、WIFI和 GPRS無(wú)線(xiàn)通訊；所述通信模塊還具備電話(huà)、短信報(bào)警功能（報(bào)警方式可選），也可以通過(guò) SM卡號(hào)碼隨時(shí)隨地獲取當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
[0019] 更進(jìn)一步的，時(shí)鐘模塊（CLK)在通信模塊有SIM卡時(shí)，可通過(guò)GPRS自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)間 及日期并將其反饋給CPU。
[0020] 更進(jìn)一步的，電壓補(bǔ)償模塊用于在電壓不穩(wěn)時(shí)穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。
[0021] 本實(shí)用新型中溫控系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)工況參數(shù)自動(dòng)智能選擇啟動(dòng)第一制冷系統(tǒng)或第 二制冷系統(tǒng)或同時(shí)啟動(dòng)兩套制冷系統(tǒng)，該智能控制方法包括如下步驟：
[0022] 當(dāng)搭載雙制冷系統(tǒng)的設(shè)備首次運(yùn)行或設(shè)備箱體溫度過(guò)高時(shí)，核心控制模塊（CPU) 控制第一制冷系統(tǒng)（1)的壓縮機(jī)繼電器（VI)和第二制冷系統(tǒng)（2)的壓縮機(jī)繼電器（V2)同 時(shí)閉合，雙制冷系統(tǒng)同時(shí)開(kāi)始工作；當(dāng)柜內(nèi)溫度降至設(shè)定溫度以下，CPU指定某一制冷系統(tǒng) 停止運(yùn)轉(zhuǎn)并進(jìn)入休眠狀態(tài)，CPU控制該制冷系統(tǒng)的繼電器斷開(kāi)，同時(shí)另一制冷系統(tǒng)進(jìn)入激活 狀態(tài)，開(kāi)始輪換周期計(jì)時(shí)（即允許同一制冷系統(tǒng)連續(xù)工作的最長(zhǎng)時(shí)間）；
[0023] 被激活的制冷系統(tǒng)在激活狀態(tài)下，當(dāng)柜內(nèi)溫度不超過(guò)溫度上限時(shí)（溫度設(shè)定值+ 溫度波動(dòng)范圍），該系統(tǒng)中的壓縮機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)；一旦柜內(nèi)溫度高于溫度上限，則該制冷 系統(tǒng)中的壓縮機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)柜溫再次降至設(shè)定溫度，壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，等待下一個(gè)溫度循 環(huán)；
[0024] 直到被激活的制冷系統(tǒng)進(jìn)入激活狀態(tài)的時(shí)間達(dá)到設(shè)定的輪換周期，原先休眠的制 冷系統(tǒng)進(jìn)入激活狀態(tài)并開(kāi)始預(yù)冷卻，當(dāng)預(yù)冷卻達(dá)到一定的時(shí)間后，原先被激活的制冷系統(tǒng) 停止運(yùn)轉(zhuǎn)并進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到下一個(gè)輪換周期。
[0025] 本實(shí)用新型中溫控系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)工況參數(shù)智能判斷兩套制冷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障 以及故障類(lèi)型，并進(jìn)行故障響應(yīng)。該智能故障診斷及故障響應(yīng)包括如下步驟：
[0026] (1)核心控制模塊向相關(guān)模塊發(fā)出狀態(tài)查詢(xún)指令，包括：向溫度探測(cè)模塊發(fā)出溫 度探測(cè)指令；向開(kāi)關(guān)量變送模塊發(fā)出門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)探測(cè)指令；向報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警狀態(tài)探測(cè) 指令；向電源電壓判斷模塊發(fā)出通斷電狀態(tài)探測(cè)指令。
[0027] (2)各模塊采集相關(guān)信息并反饋至核心控制模塊。
[0028] (3)核心控制模塊根據(jù)反饋信息判斷制冷系統(tǒng)是否發(fā)生故障。
[0029] (4)核心控制模塊在故障診斷的基礎(chǔ)上進(jìn)行智能故障響應(yīng)，智能故障響應(yīng)包括強(qiáng) 制切換激活系統(tǒng)、更改雙制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)繼電器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、更改核心控制模塊對(duì)繼電 器指令的控制對(duì)象、關(guān)閉雙系統(tǒng)輪換運(yùn)行和停止系統(tǒng)。
[0030] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果如下：
[0031] 本實(shí)用新型的雙制冷系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)雙制冷系統(tǒng)輪換交替制冷，同時(shí)在制冷系 統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠有效協(xié)調(diào)故障系統(tǒng)與非故障系統(tǒng)正常工作。本實(shí)用新型雙制冷系統(tǒng)的真 正實(shí)現(xiàn)了智能控制和智能故障診斷，大大提高了故障響應(yīng)速度，進(jìn)而提高了雙制冷系統(tǒng)的 穩(wěn)定性。
[0032] 本實(shí)用新型中兩套制冷系統(tǒng)輪換交替制冷，大大延長(zhǎng)了單臺(tái)壓縮機(jī)的使用壽命； 在兩套制冷系統(tǒng)切換過(guò)程中采用了預(yù)冷卻系統(tǒng)，確保在兩套制冷系統(tǒng)相互切換的過(guò)程中依 然可以有效保持柜內(nèi)溫度的穩(wěn)定，解決溫度波動(dòng)大的問(wèn)題；單套制冷系統(tǒng)工作期間，壓縮機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)受柜溫控制，既節(jié)能環(huán)保，同時(shí)也能對(duì)溫度變化有效快速地反饋，解決柜內(nèi)溫差過(guò)大的 問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方