一种商超分体式冷柜控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及一种冷柜控制器及控制方法，尤其是一种商超分体式冷柜控制器及控制方法。

背景技术

商超冷柜是超级市场（超市）用于陈列商品的冷柜，有内藏式及分体式两种结构形式。分体式冷柜有柜体及柜门，在柜体内设置有冷柜控制器及与控制器相接的蒸发风机、温控探头、冷媒管道电磁阀、照明灯、安装于柜体与柜门之间的门磁开关等。而压缩机、冷凝器及蒸发器等制冷系统与柜体分离，制冷系统通过冷媒管道与多个分体式冷柜相接。现有的冷柜控制器是通过设置在柜内的温控探头感知柜内温度信号，当达到设定温度上下限时，控制冷媒管道电磁阀开关对应开启或关闭。但是由于白天（营业时间）与夜间（非营业时间）开启柜门的频率不同，柜内的温控探头感知的温度信号变化较大，使得冷媒管道电磁阀频繁动作，直接影响电磁阀的使用寿命，增加了商超冷柜的使用成本。另外，对电子膨胀阀采用过热度控制法，即通过控制蒸发器出口过热度（蒸发器出口温度与蒸发器出口饱和温度之差），实现对电子膨胀阀的控制。具体方法是当过热度高于设定值，调整电子膨胀阀的开度，以控制制冷剂的流量，否，则对电子膨胀阀不进行调整，依旧保持原有的制冷剂流量。然而，现有控制方法的电子膨胀阀变化速度和开度并非取决于PID控制参数，无法真正使制冷系统处于最佳工作状态。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种商超分体式冷柜控制器及控制方法。

本发明的技术解决方案是：一种商超分体式冷柜控制器，有印制线路板，所述印制线路板上集成有主控板及与主控板相接的通讯接口电路、RS485通讯接口电路、显示器接口电路及电源输入电路，所述印制线路板上还集成有与主控板相接的如下多路通道：

6路温度信号输入通道，分别用于向主控板输入出风温度、回风温度、第一除霜温度、柜内温度、蒸发器出口温度及第二除霜温度信号；

压力信号输入通道，用于向主控板输入蒸发器出口压力信号；

夜间模式开关信号输入通道，用于向主控板输入夜间模式开关状态信号；

远程制冷控制开关状态信号输入通道，用于向主控板输入远程制冷控制开关状态信号；

2路数字信号输入通道，用于向主控板输入数字信号；

2路蒸发风机控制信号输出通道，用于输出控制蒸发风机的指令信号；

柜外照明控制信号输出通道，用于输出控制柜外照明灯的指令信号；

柜内照明控制信号输出通道，用于输出控制柜内照明灯的指令信号；

报警信号输出通道，用于输出控制报警装置的指令信号；

调光控制信号输出通道，用于输出调节柜内照明灯亮度的指令信号；

非冷状态反馈信号输入通道，用于向主控板输入压缩机处于非冷状态的反馈信号；

除霜同步输入输出通道，用于向主控板输入除霜同步信号或者由主板输出除霜同步信号；

除霜继电器控制信号输出通道，用于输出控制除霜器的指令信号；

制冷控制信号输出通道，用于输出控制冷媒电磁阀的信号；

电子膨胀阀控制信号输出通道，用于输出控制电子膨胀阀开度的信号；

防凝露固态继电器调节电源输出通道，用于输出调节与防凝露加热器相接的固态继电器的低压直流控制信号；

模拟量信号输出通道，用于输出0-10V/4-20mA模拟信号，以控制EC节能风机。

优选的技术方案是所述主控板通过设置在印制线路板上的通讯接口电路与IOT板连接。

优选的技术方案是所述IOT模板为NB-IOT模组，LoRa模组，4G模组或5G模组。

优选的技术方案是所述IOT板与远程监控服务器通信，远程监控服务器通过Internet网络与移动/PC设备端通信。

一种上述商超分体式冷柜控制器的控制方法，当有制冷请求时，输出控制电子膨胀阀开度的信号，即如果过热度高于设定值，则PID控制增加电子膨胀阀的开度和变化速度；对于步进式电子膨胀阀和PWM式电子膨胀阀的控制步骤分别如下：

A. 步进式电子膨胀阀

初始上电时：首先将电子膨胀阀关闭，确保电子膨胀阀开度为零时，对应步数为零；

在每次需要制冷时：首先打开电子膨胀阀至初始开度并保持时间延时，时间延时结束后进行PID自动调整电子膨胀阀开度；

不需要制冷时：将电子膨胀阀关闭至停机设定位置，同时关闭电磁阀;

B. PWM式电子膨胀阀

在每次需要制冷时：首先打开电子膨胀阀至初始开度并保持时间延时，时间延时结束后进行PID自动调整电子膨胀阀开度；

不需要制冷时：将电子膨胀阀关闭至停机设定位置，同时关闭电磁阀。

优选的控制方法是有白天模式与夜间模式，具体如下：

白天模式：通过检测回风温度，控制冷媒电磁阀的开关；

当回风温度大于或等于温度设定值与温度上偏差值，开启冷媒电磁阀；当回风温度小于或等于温度设定值，关闭冷媒电磁阀；

夜间模式：通过检测出风温度，控制冷媒电磁阀的开关

当出风温度大于或等于回风温度设定值、回风温度上偏差与夜间模式设定值上浮偏差之和时，开启冷媒电磁阀；当出风温度小于或等于回风温度设定值与夜间模式设定值上浮偏差时，关闭冷媒电磁阀。

本发明设置了6路温度信号输入通道，分别用于向主控板输入出风温度、回风温度、第一除霜温度、柜内温度、蒸发器出口温度及第二除霜温度信号，同时对于电子膨胀法的过热度控制法是采用PID自动调整电子膨胀阀开度和变化速度，真正使制冷系统处于最佳工作状态。另外，分为白天和夜间两种控制模式：白天模式是通过检测回风温度，控制冷媒电磁阀的开关；夜间模式是通过检测出风温度，控制冷媒电磁阀的开关。可实现对冷媒电磁阀的精准控制，避免电磁阀因柜内温度波动大而频繁动作，延长了电磁阀的使用寿命，降低了商超冷柜的使用成本。本发明设置了多路通道，可实现数字量输入、上位机级联以及通过IOT模板进行远程通讯，质量监控更加方便。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种商超分体式冷柜控制器，其商超分体式冷柜的结构与现有技术相同，制冷系统通过冷媒管道与多个分体式冷柜相接，多个分体式冷柜中有一台主柜及多台从柜，主柜及从柜的控制器均如图1所示。有印制线路板，所述印制线路板上集成有主控板（MCU）及与主控板相接的通讯接口电路、RS485通讯接口电路、显示器接口电路及电源输入电路，RS485通讯接口电路支持Modbus通讯协议，可实现数据联网通信及上位机级联，显示器接口电路用于与显示器相接，显示器具有单独外壳安装，包含LED显示单元，用于显示LOGO、温度、湿度、能耗、时间、设置和工作状态等；包含7个触摸按键，用于交互式输入；内置蜂鸣器，用于报警提示等。

所述印制线路板上还集成有与主控板相接的如下多路通道：

6路温度信号输入通道，分别用于向主控板输入出风温度、回风温度、第一除霜温度、柜内温度、蒸发器出口温度及第二除霜温度信号；

压力信号输入通道，用于向主控板输入蒸发器出口压力信号，即在蒸发器出口设置压力传感器，压力传感器检测的压力信号从此通道输入至主控板；

夜间模式开关信号输入通道，用于向主控板输入夜间模式开关状态信号；

远程制冷控制开关状态信号输入通道，用于向主控板输入远程制冷控制开关状态信号，远程制冷控制开关即远程控制压缩机制冷或非冷的开关；

2路数字信号输入通道，用于向主控板输入数字信号，可选择设置外部报警、门开关、门帘开关等数字信号；

2路蒸发风机控制信号输出通道，用于输出控制蒸发风机的指令信号，一路是控制蒸发风机开关的控制信号，另一路是控制蒸发风机转速的信号；

柜外照明控制信号输出通道，用于输出控制柜外照明灯的指令信号，白天关闭，夜间开启；

柜内照明控制信号输出通道，用于输出控制柜内照明灯的指令信号，主控板根据柜门开关状态，控制电插锁及照明灯；

报警信号输出通道，用于输出控制报警装置的指令信号；

调光控制信号输出通道，用于输出调节柜内照明灯亮度的指令信号；

非冷状态反馈信号输入通道，用于向主控板输入压缩机处于非冷状态的反馈信号；

除霜同步输入输出通道，用于向主控板输入除霜同步信号或者由主板输出除霜同步信号；如作为主柜的控制器，此通道用于输出除霜同步信号，而作为从柜的控制器，用于向主控板输入除霜同步信号；

除霜继电器控制信号输出通道，用于输出控制除霜器的指令信号；

制冷控制信号输出通道，用于输出控制冷媒电磁阀的信号；

电子膨胀阀控制信号输出通道，用于输出控制电子膨胀阀开度的信号；

防凝露固态继电器调节电源输出通道，用于输出调节与防凝露加热器相接的固态继电器的低压直流控制信号；

模拟量输出预留通道，用于输出0-10V/4-20mA模拟信号，以控制EC节能风机。

所述主控板通过设置在印制线路板上的通讯接口电路与IOT板连接，所述IOT模板可以是NB-IOT模组，LoRa模组，4G模组或5G模组，IOT板与远程监控服务器通信，远程监控服务器通过Internet网络与移动/PC设备端通信。

上述商超分体式冷柜控制器的控制方法是当有制冷请求（电磁阀继电器启用）时，输出控制电子膨胀阀开度的信号，即如果过热度高于设定值，则PID控制增加电子膨胀阀的开度和变化速度；对于步进式电子膨胀阀和PWM式电子膨胀阀的控制步骤分别如下：

A. 步进式电子膨胀阀

初始上电时：首先将电子膨胀阀关闭，确保电子膨胀阀开度为零时，对应步数为零；

在每次需要制冷（正常工作制冷和除霜结束需要制冷）时：首先打开电子膨胀阀至初始开度并保持时间延时，时间延时结束后进行PID自动调整电子膨胀阀开度；

不需要制冷时：将电子膨胀阀关闭至停机设定位置，同时关闭电磁阀;

B. PWM式电子膨胀阀

在每次需要制冷（正常工作制冷和除霜结束需要制冷）时：首先打开电子膨胀阀至初始开度并保持时间延时，时间延时结束后进行PID自动调整电子膨胀阀开度；

不需要制冷时：将电子膨胀阀关闭至停机设定位置，同时关闭电磁阀。

优选的控制方法分为白天模式与夜间模式，具体如下：

白天模式：通过检测回风温度，控制冷媒电磁阀的开关；

当回风温度大于或等于温度设定值与温度上偏差值，开启冷媒电磁阀；当回风温度小于或等于温度设定值，关闭冷媒电磁阀；

夜间模式：通过检测出风温度，控制冷媒电磁阀的开关

当出风温度大于或等于回风温度设定值、回风温度上偏差与夜间模式设定值上浮偏差之和时，开启冷媒电磁阀；当出风温度小于或等于回风温度设定值与夜间模式设定值上浮偏差时，关闭冷媒电磁阀。