CN217467511U - 具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器。BACnet控制器包括：电力测量单元，配置为测量负载设备的电力参数，电力参数包括电压、电流、功率以及功率因数中至少之一；继电器控制单元，配置为切换负载设备；主控单元，其采用BACnet通讯协议，分别与电力测量单元和继电器控制单元连接，配置为根据电力参数得到负载设备的运行状态，并根据运行状态控制继电器控制单元切换负载设备，从而实现了对负载设备的监测功能以及故障诊断、分析以及处理功能，并且成本较低，适于大规模应用。

Description

具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器

技术领域

本实用新型涉及建筑自动化控制技术领域，特别是涉及一种具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器。

背景技术

楼宇自动控制网络数据通讯协议(A Data Communication Protocol forBuilding Automation and Control Networks，简称BACnet)可以使不同厂商的控制产品集成到统一的***中，例如，BACnet协议可以将暖通空调、照明、消防、门禁和安全防范等设备进行集成。因此，符合BACnet协议的控制器广泛地应用于楼宇空调、热力管网、洁净室、实验室、手术室、煤矿地热利用等领域。

楼宇中常见的机电设备如风机、水泵、冷机等都是大功率设备，当这类设备老旧之后，若需要输出同样的功率，不仅会增大电力消耗，而且会带来安全问题，因此需要监视它们的电力数据，例如电压、电流和功率等，并根据检测的电力数据对他们进行故障诊断和分析。但是，目前的直接数字控制***(Direct Digital Control，简称DDC)缺少电力检测功能，更没有故障诊断和分析功能，无法满足需要。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器。

本实用新型的一个目的是要提供一种能够对负载设备的运行状态进行监测和故障分析的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器。

特别地，根据本实用新型的一方面，本实用新型提供了一种具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，包括：

电力测量单元，配置为测量负载设备的电力参数，所述电力参数包括电压、电流、功率以及功率因数中至少之一；

继电器控制单元，配置为切换所述负载设备；以及

主控单元，其采用BACnet通讯协议，分别与所述电力测量单元和所述继电器控制单元连接，配置为根据所述电力参数得到所述负载设备的运行状态，并根据所述运行状态控制所述继电器控制单元切换所述负载设备。

可选地，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，还包括：

电源转换单元，与所述主控单元连接，配置为将指定电源的电压转换为所述主控单元所需要的电压。

可选地，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，还包括：

BACnet接口单元，与所述主控单元连接，配置为连接BACnet网络。

可选地，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，还包括：

Modbus接口单元，与所述主控单元连接，配置为连接Modbus总线。

可选地，所述BACnet接口单元的接口类型为RS-485；

所述Modbus接口单元的接口类型为RS-485。

可选地，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，还包括：

信号输入单元，与所述主控单元连接，配置为输入开关量和/或模拟量。

可选地，所述信号输入单元包括输入拨码开关，所述输入拨码开关配置为将所述信号输入单元调节为下列输入模式之一：

开关量、0-10V、0-20mA和NTC的热电阻型温度探头。

可选地，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，还包括：

信号输出单元，与所述主控单元连接，配置为输出模拟量。

可选地，所述信号输出单元包括输出拨码开关，所述输出拨码开关配置为将所述信号输出单元调节为0-10V或0-20mA输出模式。

本实用新型的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的电力测量单元可以测量负载设备的电力参数，主控单元可以根据预先写入的故障诊断和分析的逻辑对电力参数进行处理得到负载设备的运行状态，运行状态可以包括故障状态、正常状态以及告警状态等，主控单元可以根据运行状态控制继电器控制单元切换负载设备，例如，断开这个负载设备，或者连接这个负载设备等，从而实现了对负载设备的监测功能以及故障诊断、分析以及处理功能，并且成本较低，适于大规模应用。

进一步地，信号输入单元可包括输入拨码开关，输入拨码开关可用于将信号输入单元调节为下列输入模式之一：开关量、0-10V、0-20mA和NTC的热电阻型温度探头，实现了输入模式的多样化，提高了通用性。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的结构示意图；

图2是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的主控单元的结构示意图；

图3是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的继电器控制单元的部分结构示意图；

图4是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的电源转换单元结构示意图；

图5是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的电源转换单元结构示意图；

图6是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的信号输入单元的结构示意图；

图7是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的信号输出单元的结构示意图；

图8是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的下载端口的结构示意图；

图9是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的看门狗的结构示意图；

图10是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的拨码开关的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1是根据本实用新型一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的结构示意图。参见图1，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器100可包括电力测量单元102、继电器控制单元103以及主控单元101。电力测量单元102用于测量负载设备的电力参数。电力参数可包括电压、电流、功率以及功率因数中至少之一。继电器控制单元103用于切换负载设备。主控单元101采用BACnet通讯协议，分别与电力测量单元102和继电器控制单元103连接，用于根据电力参数得到负载设备的运行状态，并根据运行状态控制继电器控制单元103切换负载设备。

在本实施例中，负载设备可以包括风机、水泵、冷机、楼宇空调、照明灯等。BACnet控制器100的电力测量单元102可以测量负载设备的电力参数，主控单元101可以根据预先写入的故障诊断和分析的逻辑对电力参数进行处理得到负载设备的运行状态，运行状态可以包括故障状态、正常状态以及告警状态等，主控单元101可以根据运行状态控制继电器控制单元103切换负载设备，例如，断开这个负载设备，或者连接这个负载设备等，从而实现了对负载设备的监测功能以及故障诊断、分析以及处理功能，并且成本较低，适于大规模应用。主控单元101可以仅包括主芯片，例如，可以采用单片机作为主芯片，一般情况下，可以优选32位单片机作为主芯片，当然，还可以采用其他位的单片机作为主芯片。并且，主控单元101还可以包括辅助存储芯片、扩展接口芯片、复位芯片等。例如，主控单元101可以参见图2，图2是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的主控单元的结构示意图，本领域的技术人员能够理解图2中芯片的具体功能，这里不再一一介绍。图3是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的继电器控制单元的部分结构示意图；输出回路OUT0、输出回路OUT1和输出回路OUT2分别控制继电器K1、继电器K2和继电器K3三路继电器。当OUT0对地接通，继电器K1线包通电，产生磁力，继电器K1触点闭合，BO0-1与BO0-2接通。当OUT0对地断开，继电器K1线包断电，磁力消失，继电器K1触点断开，BO0-1与BO0-2断开。继电器K2与继电器K3继电器的控制原理依次类推，不再赘述。电力测量单元102可以采用成熟的三相电力检测模块，例如，IM3331三相交流电能计量模块，该产品技术性能符合IEC62053-21国标标准中1级三相有功电能表的相关技术要求，能直接精确地测量额定频率为50HZ或60HZ三相交流电网中的电压、电流、功率、功率因数、电量及电能总量等用电相关参数，它内置1路TTL通讯接口和能量脉冲输出接口，并支持Modbus-RTU/DLT645-2007通讯协议，方便与各种AMR***连接，具有可靠性好、体积小、重量轻、外形美观以及安装方便等特点。

继续参见图1，在本实用新型一个实施例中，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器100还可包括电源转换单元104。电源转换单元104与主控单元101连接，用于将指定电源的电压转换为主控单元101所需要的电压。

在本实施例中，指定电源可以为AC24V电源，或者其他类型的电源。电源转换单元104与指定电源连接，将指定电源的电压转换为主控单元101所需要的电压，例如，将指定电源的电压转换为直流3.3V和/或直流12V的电压。一般情况下，直流3.3V可以为主控单元101中的芯片供电，直流12V可以为主控单元101中的继电器供电。具体地，BACnet控制器100可以放到强电箱，采用AC24V电源供电。例如，参见图4，图4是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的电源转换单元结构示意图。图4中是以LM2596T-12为核心的开关电路，输入AC24V，输出DC12V，SMD1812是自恢复保险，防止电流过载，S560KD10RZ1是压敏电阻，SMBJ36CA是TVS管，三者共同构成过载保护电路。D2(S2G)是镇流二极管，将交流转换为脉动直流，LM2596T-12是开关电路的核心芯片，可以高效率地产生DC12V。参见图5，图5是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的电源转换单元结构示意图，图5中电路用来产生2路恒压：3.3V和3.3V-AI。通过基准二极管Z1和电位器RT1K在节点net3.3处产生一个基准电压。运放IC13A和三级管Q5实现对3.3V的扩流，电阻R167和电阻R168实现对3.3V的限流，运放IC13B和三级管Q6实现对3.3V-AI的扩流，电阻R171和电阻R172实现对3.3V-AI的限流。电源转换单元104可以包括图4和/或图5中所示的部分。

在本实用新型一个实施例中，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器100还可包括BACnet接口单元105。BACnet接口单元105与主控单元101连接，用于连接BACnet网络。

在本实施例中，BACnet接口单元105与主控单元101连接，用于连接BACnet网络，从而使BACnet控制器100和不同厂商的产品集成到一个***中。

在本实用新型一个实施例中，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器100还可包括Modbus接口单元106。Modbus接口单元106与主控单元101连接，用于连接Modbus总线。

在本实施例中，Modbus接口单元106与主控单元101连接，用于连接Modbus总线，从而向外部提供数据。一般情况下，可以通过Modbus总线向多个负载设备分别提供数据。

在本实用新型一个实施例中，BACnet接口单元105的接口类型可以为RS-485。Modbus接口单元106的接口类型可以为RS-485。

在本实用新型一个实施例中，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器100还可包括信号输入单元107。信号输入单元107与主控单元101连接，用于输入开关量和/或模拟量。

在本实施例中，信号输入单元107可以输入开关量和/或模拟量至主控单元101。

在本实用新型一个实施例中，信号输入单元107可包括输入拨码开关。输入拨码开关可用于将信号输入单元107调节为下列输入模式之一：

开关量、0-10V、0-20mA和NTC的热电阻型温度探头。

在本实施例中，输入拨码开关可用于将信号输入单元107调节为上述输入模式之一，实现了输入模式的多样化，提高了通用性。例如，参见图6，图6是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的信号输入单元的结构示意图，右侧的CON4表示一排针座，1个跳线帽决定不同的信号输入类型。如果针脚1与针脚2短接，IN0可以接入开关量，对地的通与断分别表示为ON和OFF。IN0也可以接入NTC热敏电阻，与电阻R33的串联分压上拉，可以逆向推算出热敏电阻上的电压和电阻，最终算出温度。如果针脚2与针脚3短接，IN0接入4～20mA电流，流过采样电阻R34，产生电压信号。如果针脚3与针脚4短接，针脚4处于悬空状态，IN0接入0～10V信号。电阻R27和电阻R21的分压电路产生3:1的衰减，AI0进入单片机的AI采集管脚。

在本实用新型一个实施例中，具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器100还可包括信号输出单元108。信号输出单元108与主控单元101连接，可用于输出模拟量。

在本实用新型一个实施例中，信号输出单元108可包括输出拨码开关。输出拨码开关可用于将信号输出单元108调节为0-10V或0-20mA输出模式。

在本实施例中，输出拨码开关可用于将信号输出单元108调节为0-10V或0-20mA输出模式，实现了输出模式的多样化，提高了通用性。例如，参见图7，图7是根据本实用新型另一个实施例的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的信号输出单元的结构示意图，图7中PWM0是单片机给出的PWM信号(以占空比表示模拟量大小)，电阻R69、电阻R70、电阻R71和电容C34、电容C35、电容C41构成三级RC滤波单元，到IC7的3脚的电压信号已是稳定的电压信号。右侧排针接入跳线帽有2种选择，如果1与2短接，AO0输出0～10V电压信号，如果2与3短接，AO0输出4～20mA电流信号。电阻R102用以分担12V超出AO0的压差部分，起到分压作用。限流电阻FS(SMD1206)起到限流作用，防止电流过载。

在本实用新型一个实施例中，主控单元101还可包括下载端口、看门狗电路以及拨码开关中的至少之一。下载端口、看门狗电路以及拨码开关均可以与主芯片连接。参见图8至图10，下载端口可以是1组4根排针，用于为主芯片烧写程序，看门狗电路要求主芯片定期发送"喂狗"信号，如果一定时限内监视不到喂狗信号，则判断主芯片死机，便给出复位信号，强制主芯片复位重启，拨码开关SW1-DIP7是7位拨码开关，表达一种用户的设置状态，在本方案中表示7位二进制地址，范围为0～127。

上述各个实施例可以任意组合，根据上述任意一个优选实施例或多个优选实施例的组合，本实用新型实施例能够达到如下有益效果：

本实用新型的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器的电力测量单元可以测量负载设备的电力参数，主控单元101可以根据预先写入的故障诊断和分析的逻辑对电力参数进行处理得到负载设备的运行状态，运行状态可以包括故障状态、正常状态以及告警状态等，主控单元101可以根据运行状态控制继电器控制单元103切换负载设备，例如，断开这个负载设备，或者连接这个负载设备等，从而实现了对负载设备的监测功能以及故障诊断、分析以及处理功能，并且成本较低，适于大规模应用。

除非另有限定，本本实施例的描述中所使用的全部术语(包含技术术语与科学术语)具有与本申请所属的技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。

在本实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，包括：

电力测量单元，配置为测量负载设备的电力参数，所述电力参数包括电压、电流、功率以及功率因数中至少之一；

继电器控制单元，配置为切换所述负载设备；以及

主控单元，其采用BACnet通讯协议，分别与所述电力测量单元和所述继电器控制单元连接，配置为根据所述电力参数得到所述负载设备的运行状态，并根据所述运行状态控制所述继电器控制单元切换所述负载设备。

2.根据权利要求1所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，还包括：

电源转换单元，与所述主控单元连接，配置为将指定电源的电压转换为所述主控单元所需要的电压。

3.根据权利要求1所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，还包括：

BACnet接口单元，与所述主控单元连接，配置为连接BACnet网络。

4.根据权利要求3所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，还包括：

Modbus接口单元，与所述主控单元连接，配置为连接Modbus总线。

5.根据权利要求4所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，

所述BACnet接口单元的接口类型为RS-485；

所述Modbus接口单元的接口类型为RS-485。

6.根据权利要求1所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，还包括：

信号输入单元，与所述主控单元连接，配置为输入开关量和/或模拟量。

7.根据权利要求6所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，

所述信号输入单元包括输入拨码开关，所述输入拨码开关配置为将所述信号输入单元调节为下列输入模式之一：

开关量、0-10V、0-20mA和NTC的热电阻型温度探头。

8.根据权利要求1所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，还包括：

信号输出单元，与所述主控单元连接，配置为输出模拟量。

9.根据权利要求8所述的具有电力测量及诊断功能的BACnet控制器，其特征在于，

所述信号输出单元包括输出拨码开关，所述输出拨码开关配置为将所述信号输出单元调节为0-10V或0-20mA输出模式。

Images