ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРОВ
ELECTRONIC CONTROL SYSTEM FOR SEVERAL ELECTRICAL FILTERS

Область техники
Изобретение касается электронной системы управления для нескольких электрофильтров системы вентиляции здания для здания большого размера. Такие системы вентиляции зданий в области кондиционирования и вентиляции называются также моноблоками.
Основание для изобретения
Электрофильтры могут отфильтровывать частицы, содержащиеся в потоке газа или воздуха. Они, хотя и могут применяться в вентиляционных устройствах, устройствах кондиционирования и системах кондиционирования, однако не добились признания в секторе вентиляции. В секторе вентиляции, в частности в системах вентиляции зданий, все еще применяются мешочные фильтры. В моноблоке, в зависимости от размера здания, различное количество мешочных фильтров расположены рядом друг с другом и друг над другом. Когда мешочные фильтры заменяются электрофильтрами одинакового типоразмера, то требуется электронная система управления, которая может управлять множеством электрофильтров.
В основе изобретения лежит задача, разработать электронную систему управления для множества электрофильтров, которая, наряду с выполнением своей основной задачи, а именно, управления электрофильтрами, обеспечит возможность простого монтажа и технического обслуживания, включая простой обмен и замену дефектных частей.
Краткое описание изобретения
Названная задача в соответствии с изобретением решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления указаны в зависимых пунктах 2-5 формулы изобретения.
Изобретение касается электронной системы управления для нескольких электрофильтров, которые расположены в вентиляционном канале системы вентиляции здания. Электронная система управления включает в себя по меньшей мере одно ведущее устройство и узловые устройства, при этом к каждому из электрофильтров может подключаться одно узловое устройство. Ведущее устройство или, соответственно, ведущие устройства представляет собой/представляют собой вышестоящее устройство централизованного управления для электрофильтров и к тому же снабжает/снабжает подключенные узловые устройства питающим напряжением для электрофильтров.
Один из оптимальных вариантов осуществления ведущего устройства и узловых устройств содержит следующие признаки, которые могут быть осуществлены по отдельности или в комбинации, а именно:
1. Указанное или, соответственно, каждое ведущее устройство и каждое узловое устройство имеет вычислительный блок, и эти устройства выполнены следующим образом: к ведущему устройству или, соответственно, к каждому из ведущих устройств могут подключаться одна или несколько цепей узловых устройств, при этом в каждой цепи первое узловое устройство может подключаться к соответствующему ведущему устройству, а дополнительные узловые устройства цепи могут подключаться каждое к предшествующему узловому устройству, так чтобы узловые устройства были соединены друг с другом последовательно. При этом ведущее устройство является предшествующим элементом первому узловому устройству подключенной цепи или, соответственно, первых узловых устройств или, соответственно, подключенных цепей. Каждому из узловых устройств одной цепи присвоен уникальный номер места. Вычислительный блок ведущего устройства или, соответственно, ведущих устройств предназначен для того, чтобы в режиме конфигурации побуждать вычислительный блок первого узлового устройства каждой подключенной цепи выполнять конфигурационную программу, которая предназначена для того, чтобы:
принимать номер места своего предшествующего элемента и присваивать самому себе номер места, повышенный на 1, и сохранять в узловом устройстве;
констатировать, подключено ли другое узловое устройство, и если это так, побуждать вычислительный блок последующего узлового устройства выполнять конфигурационную программу.
2. Электрофильтры могут содержать кодировку, которая, например, образована постоянными магнитами. Для определения кодировки узловое устройство имеет предпочтительно один или несколько датчиков, а конфигурационная программа дополнительно предназначена для того, чтобы из выходного сигнала датчика или, соответственно, из выходных сигналов датчиков определять кодировку подключенного электрофильтра.
3. Каждое из узловых устройств имеет гальванический разделительный элемент для передачи питающего напряжения от узлового устройства к подключенному электрофильтру. Это обеспечивает возможность управления ступенью ионизации и ступенью коллектора электрофильтра в соответствии с принципами, описанными в заявке PCT №PCT/EP2018/050093.
Электронная система управления предназначена, к тому же, предпочтительно для управления электрофильтрами различного типоразмера, при этом каждый из электрофильтров имеет предопределенный типоразмер и включает в себя ступень ионизации и ступень коллектора. Управление каждым из электрофильтров осуществляется, в частности, с помощью уставки текущего через ступень ионизации тока ионизации и подаваемого на ступень коллектора постоянного высокого напряжения, при этом ток ионизации, в частности, адаптирован к текущему через воздушный канал объемному расходу воздуха и типоразмеру электрофильтра. Также подаваемое на ступень коллектора постоянное высокое напряжение предпочтительно адаптировано к объемному расходу воздуха.
Указанное или, соответственно, каждое ведущее устройство может подключаться к устройству управления зданием, причем это устройству управления зданием передает указанному или, соответственно, указанным ведущим устройствам управляющий сигнал, который является мерой текущего через систему вентиляции объемного расхода воздуха. Указанное или, соответственно, указанные ведущие устройства может/могут быть также частью устройства управления зданием. Указанное или, соответственно, указанные ведущие устройства предназначено/предназначены, чтобы передавать переданный устройством управления зданием управляющий сигнал или производный от него управляющий сигнал узловым устройствам. Узловые устройства предпочтительно предназначены для того, чтобы определять ток ионизации и/или постоянное высокое напряжение на основании указанного по меньшей мере одного управляющего сигнала и факультативно определять другие параметры, такие как, например, типоразмер электрофильтра, и передавать подключенным электрофильтрам.
Изобретение поясняется подробнее ниже на примерах осуществления и с помощью чертежа.
Описание фигур
фиг.1-3 показывают в каждом случае схему предлагаемой изобретением электронной системы управления для электрофильтров системы вентиляции зданий.
Детальное описание изобретения
На фиг.1 показана схема предлагаемой изобретением электронной системы управления для электрофильтров системы вентиляции зданий согласно первому примеру осуществления. Электрофильтры включают в себя ступень ионизации и ступень коллектора и одно или два устройства питания высоким напряжением для снабжения ступени ионизации и ступени коллектора постоянными высокими напряжениями. Электронная система управления включает в себя центральное ведущее устройство 1 и по одному узловому устройству 2 для каждого электрофильтра. Узловое устройство 2, предпочтительно посредством закрепляемых без помощи инструмента и снова отсоединяемых механических средств, может крепиться на соответствующем электрофильтре и может электрически подключаться. Оно снабжает соответствующий электрофильтр электрической энергией и управляет указанным или указанными устройствами питания высоким напряжением для ступени ионизации и ступени коллектора соответствующего электрофильтра. Ведущее устройство 1 и каждое узловое устройство 2 имеет вычислительный блок. Вычислительные блоки представляют собой, например, микроконтроллеры, микрокомпьютеры и тому подобное.
Узловые устройства 2 через одну или несколько цепей 3 подключены к ведущему устройству 1. В каждой цепи 3 первое узловое устройство 2 может подключаться к ведущему устройству 1, а другие узловые устройства 2 могут подключаться каждое к предшествующему узловому устройству 2, так чтобы узловые устройства 2 одной и той же цепи 3 были соединены друг с другом последовательно. Ведущее устройство 1 является предшествующим элементом первому узловому устройству 2 цепи 3. Ведущее устройство 1 и узловые устройства 2 соединены соединительными кабелями, оснащенными штекерами. Соединительные кабели включают в себя, например, два провода для снабжения узловых устройств 2 первым питающим напряжением, например, 12 В, два других провода для снабжения электрофильтров вторым питающим напряжением, например, 24 В, или переменным напряжением сети, например, 230 В, и одну или несколько линий передачи данных для передачи данных и команд. Провода 12 В и 24 В предпочтительно гальванически отделены друг от друга. Первое питающее напряжение служит для снабжения электрической энергией электронной системы ведущего устройства 1 и узловых устройств 2. Второе питающее напряжение служит для снабжения электрической энергией электрофильтров.
Каждому из узловых устройств 2 одной цепи 3 присвоен уникальный номер места. Узловые устройства 2 при выходе с завода не конфигурированы, т.е. их номер места либо еще не определен, либо установлен на высокое значение, которого на практике не бывает, и они также не содержат никаких относящихся к системе здания данных. Присвоение номера места осуществляется автоматически после подключения узлового устройства 2 к одному из электрофильтров системы вентиляции здания и соединения с ведущим устройством 1 в соответствии с изображенной на фиг.1 схемой, т.е. без необходимости присвоения номера места оператором.
Конфигурация электронной системы управления электрофильтров системы вентиляции здания осуществляется с помощью ведущей конфигурационной программы, которая инсталлирована в вычислительном блоке ведущего устройства 1, и узловой конфигурационной программы, которая инсталлирована в вычислительном блоке узловых устройств 2.
Вычислительный блок ведущего устройства 1 предназначен для того, чтобы в режиме конфигурации выполнять ведущую конфигурационную программу, которая побуждает вычислительный блок первого узлового устройства 2 каждой подключенной цепи 3 выполнять узловую конфигурационную программу, причем узловая конфигурационная программа предназначена для того, чтобы:
принимать номер места своего предшествующего элемента и присваивать узловому устройству 2 номер места, повышенный на значение 1, и сохранять в узловом устройстве 2;
констатировать, подключено ли последующее узловое устройство 2, и если это так, заставлять вычислительный блок последующего узлового устройства 2 выполнять узловую конфигурационную программу.
Если последующего узлового устройства 2 нет, то узловая конфигурационная программа последнего подключенного узлового устройства 2 цепи 3 передает свой номер места своему предшествующему узловому устройству 2, а оно, с возможностью отсоединения, своему предшествующему узловому устройству 2, и т.д. Таким образом, ведущее устройство 1 получает номер места последнего узлового устройства 2 от каждой из цепей 3, и тогда ему известно количество узловых устройств 2 каждой цепи 3.
Ведущее устройство 1 в данном способе конфигурации рассматривается как предшествующий элемент первому узловому устройству 2 цепи 3. Поэтому конфигурационная программа ведущего устройства 1 предназначена для того, чтобы передавать первому узловому устройству 2 цепи 3 номер места, который затем повышается конфигурационной программой первого узлового устройства 2 цепи 3 на значение 1. Переданный ведущим устройством 1 номер места имеет, например, для всех цепей 3 значение 0. Тогда номер места каждого узлового устройства 2 цепи 3 имеет значение, которое соответствует месту узлового устройства 2 в цепи 3. Т.е. первое узловое устройство 2 цепи 3 имеет номер места 1, второе узловое устройство 2 цепи 3 имеет номер места 2, и т.д. Такое присвоение номеров мест узловым устройствам 2 электрофильтров изображено на фиг.1 числами, которые расположены в правом нижнем углу узловых устройств 2.
Но номер места ведущего устройства 1 может также представлять собой другой номер места для каждой из цепей 3, например, для первой цепи 3 число 0, а для последующих цепей 3 номер места последнего узлового устройства 2 предшествующей цепи 3. Таким образом могут пронумеровываться узловые устройства 2 всех цепей 3.
Ведущее устройство 1 и узловые устройства 2 содержат одну или несколько других программ, с помощью которых ведущее устройство 1 может запрашивать у каждого узлового устройства 2 его номер места и его номер цепи (или один только его номер места) и может обмениваться с ним командами и данными.
Электрофильтры предусмотрены в нескольких, предпочтительно трех типоразмерах, которые обозначаются как типоразмер 1/1, 1/2 и 3/4. Электрофильтры предпочтительно содержат кодировку типоразмера и, во всяком случае, другие параметры, а узловые устройства 2 содержат один или несколько датчиков, чтобы находить кодировку подключенного электрофильтра и определять из нее типоразмер и при необходимости другие параметры. Кодировка осуществляется, например, посредством двух расположенных на электрофильтре на расстоянии магнитов и двух установленных соответственно им на узловом устройстве 2 датчиков магнитного поля. Выходной сигнал первого датчика магнитного поля указывает, имеется ли первый магнит. Выходной сигнал второго датчика магнитного поля указывает, имеется ли второй магнит. Следующая таблица показывает возможную кодировку:
Магнит 1
Магнит 2
Кодировка
Нет
Нет
Нет электрофильтра
Есть
Нет
Электрофильтр 1/1
Нет
Есть
Электрофильтр ½
Есть
Есть
Электрофильтр 3/4
Управление ступенью ионизации электрофильтров осуществляется предпочтительно с помощью уставки тока ионизации, который должен течь через ступень ионизации, а управление ступенью коллектора электрофильтров осуществляется с помощью уставки коллекторного высокого напряжения, которое должно подаваться на ступень коллектора. Ведущее устройство 1 предпочтительно может подключаться к вышестоящему устройству 4 управления зданием или части устройства управления зданием, а электронная система управления предназначена для того, чтобы управлять токами ионизации и коллекторным высоким напряжением соответственно рабочему состоянию всей системы вентиляции здания. Пример: объемный расход воздуха может настраиваться посредством вентилятора между нолем и некоторым максимальным объемным расходом воздуха. Для этого устройство 4 управления зданием поддерживает связь с ведущим устройством 1 и передает ему управляющий сигнал, который относится к текущему объемному расходу воздуха, предпочтительно в процентах максимального объемного расхода воздуха, или соответствующей ему величине. Ведущее устройство 1 предназначено, чтобы передавать управляющий сигнал или производный от него управляющий сигнал узловым устройствам 2, которые определяют и настраивают или регулируют рабочие параметры подключенного электрофильтра на основе управляющего сигнала. Ведущее устройство 1 может быть, в частности, предназначено для того, чтобы пересчитывать полученный от устройства 4 управления зданием управляющий сигнал, который представляет текущий объемный расход воздуха, текущий через вентиляционный канал, в котором расположены электрофильтры, в производный от него управляющий сигнал, который представляет текущий объемный расход воздуха, текущий через электрофильтр типоразмера 1/1. Рабочими параметрами являются, в частности, ток ионизации и коллекторное высокое напряжение. Настраиваемый ток ионизации зависит предпочтительно не только от текущего объемного расхода воздуха, но и от типоразмера электрофильтра. Поэтому узловое устройство 2 определяет настраиваемый ток ионизации на основании переданного управляющего сигнала и определенного из зарегистрированной кодировки типоразмера подключенного электрофильтра, а настраиваемое коллекторное высокое напряжение на основании переданного управляющего сигнала. Устройство 4 управления зданием и ведущее устройство 1 могут быть также предназначены для передачи других или дополнительных управляющих команд.
Узловое устройство 2 может быть предназначено для того, чтобы передавать типоразмер и при необходимости другие найденные параметры электрофильтра соответствующему ведущему устройству 1. Эта передача может осуществляться, например, в режиме конфигурации с помощью конфигурационной программы.
Узловые устройства 2, как описано выше, могут быть предназначены для того, чтобы посредством программного обеспечения констатировать, подключено ли последующее узловое устройство 2 или нет. Но узловые устройства 2 могут быть также оснащены компонентами аппаратного обеспечения, которые поддерживают эту задачу. Так, входы и выходы узловых устройств 2 могут, например, содержать логические компоненты, которые служат для того, чтобы имеющаяся между двумя узловыми устройствами 2 линия соединительного кабеля имела бинарное значение «0», когда последующее узловое устройство 2 не подключено, и имела бинарное значение «1», когда последующее узловое устройство 2 подключено.
На фиг.2 показана схема предлагаемой изобретением электронной системы управления для электрофильтров системы вентиляции здания по второму примеру осуществления. В этом примере осуществления для каждой цепи 3 имеется отдельное ведущее устройство 1. Каждое из ведущих устройств 1 предпочтительно от отдельного сетевого блока питания снабжается вторым питающим напряжением, в этом примере 24 В. Первое питающее напряжение, в этом примере 12 В, в отличие от этого, может предоставляться одним единственным, общим сетевым блоком питания. Ведущие устройства 1 соединены друг с другом через шину. Первое ведущее устройство 1 выполнено с возможностью подключения к устройству 4 управления зданием.
Ведущие устройства 1 при выполнении способа конфигурации рассматриваются как предшествующие элементы первому узловому устройству 2 соответствующей цепи 3. Присвоение номеров мест узловым устройствам 2 каждой из цепей 3 осуществляется описанным выше на основе первого примера осуществления образом.
Ведущие устройства 1 каждое отдельно, однако через одну общую шину, осуществляют связь с устройством 4 управления зданием, или они осуществляют связь с главным ведущим устройством, которое осуществляет связь с устройством 4 управления зданием. Главное ведущее устройство может быть ведущим устройством 1 первой цепи 3 или дополнительным ведущим устройством без сетевого блока питания 24 В (или, соответственно, сетевого блока питания 230 В).
Сетевой блок питания 24 В (или, соответственно, сетевой блок питания 230 В) во всех примерах может быть интегрирован в ведущее устройство 1 или представлять собой отдельный компонент.
На фиг.3 показана схема предлагаемой изобретением электронной системы управления для электрофильтров системы вентиляции зданий по третьему примеру осуществления. В этом примере осуществления имеются несколько ведущих устройств 1, и к каждому ведущему устройству 1 могут подключаться одна или несколько цепей 3 узловых устройств 2.
Во всех примерах осуществления узловые устройства 2 каждой цепи 3 могут быть пронумерованы от 1 до n, при этом число n обозначает количество узловых устройств 2 соответствующей цепи, или узловые устройства 2 всех цепей 3 могут быть пронумерованы от 1 до m, при этом число m обозначает общее число узловых устройств 2 электронной системы управления, или узловые устройства 2 всех цепей 3, которые подключены к одному и тому же ведущему устройству 1, могут быть пронумерованы от 1 до k, при этом число k обозначает общее число всех подключенных к одному и тому же ведущему устройству 1 узловых устройств 2.
Изобретение позволяет индивидуально запрашивать и параметрировать каждое узловое устройство 2 и тем  самым каждый электрофильтр одной большой матрицы электрофильтров. При этом возможна локализация и, возможным образом, автоматическое устранение с помощью соответствующих управляющих команд, ошибки, возникающей в любом узловом устройстве 2, соответственно, электрофильтре.
Узловое устройство 2 снабжает соответствующий электрофильтр вторым питающим напряжением (например, 24 В DC или 230 В AC). Это питающее напряжение передается предпочтительно через гальванический разделительный элемент, т.е. узловое устройство 2 и соответствующий электрофильтр предпочтительно гальванически разделены, как это описано в заявке PCT №PCT/EP2018/050093.
При том, что были показаны и описаны варианты осуществления этого изобретения, для специалиста является очевидным, что возможно осуществить больше модификаций, чем упомянуто выше, без отклонения от изобретательской идеи. Поэтому изобретение ограничено только пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.