CN1108376A - 采暖、通风与空调系统的错误检测 - Google Patents

Abstract

公开了一种对HVAC系统中的控制器从各个 装置接收到的信息进行核对的方法。该方法包括存 储该信息，然后把每个已存储的信息与该特定信息的 允许值范围加以核对。只有当被核对的信息落在允 许值的范围之内时，该信息才能被控制器采用。当某 个特定装置的信息在核对时出现与允许值范围不一 致时，就进行计数，而当某个装置接连送出不能接受 的信号值时，就发出一警告。

Description

本发明涉及采用一个或多个编程微处理器的采暖和冷却系统的编程控制。本发明特别涉及微处理器的编程控制与采暖和冷却系统各个装置之间的接口方式。

由Arthur Friday，Jr.，Chi-Pin Chan和Brett Desmarais提出，其名称为“HVAC系统的构成控制”的美国专利申请公开了一种编程微处理器控制系统，该系统具有分开的硬件接口和软件接口。硬件接口规定了与实现取暖和冷却功能的HVAC系统硬件装置间的信息通道。软件接口规定了许多软件变量，这些变量出现在存在于微处理器的控制程序中。在存储器中存储的与微处理器相关联的配置数据至少把这些软变量的一部分变换至由硬件接口规定的信息通道。由进一步的软件来利用配置数据，从而允许信息在接口之间传递。

上述的接口之间的信息传递并没有考虑到由一个硬件装置到硬件接口的信息可能是错误的。如果信息错误，则必有一个硬件装置出了毛病，或者是来自该装置的信息联系暂时发生了困难。不管出现哪种情形，都不适于进一步从硬件接口到软件接口传递信息值。当硬件控制装置出现严重问题时，也不适于继续运行。

本发明的一个目的是提供一种HVAC系统，它能够避免把从系统的硬件装置收到的可疑值传递到系统的编程控制部分。

本发明的另一个目的是提供一种HVAC系统，该系统能够在检测到任何从系统的硬件装置收到的可疑值时作出反应。

通过在HVAC系统中提供一个编程微处理器，可以达到本发明的上述目的和其他目的，该微处理器可以读出并存储由HVAC系统的硬件装置传送来的值。把如此读得的值与这些装置的值的可能范围进行核对。当每个被核对的值都落在该特定硬件装置的允许值的范围之内时，就把这些值传递至另一组存储单元。存储在第二组存储单元的值被程序控制取用，以控制HVAC系统。当有一个被核对的值没有落在允许值的范围之内时，就指示出一个错误，并开始对硬件的值发生错误的次数逐次进行计算。当对错误的计数达到一预定值时，就对该持续的错误发出警告。

由结合下面的附图所作的描述，可以明白本发明的其他目的和优点，在这些图中：

图1示出多个分别加以控制的致冷装置，每个装置具有在各自的控制单元的控制下工作的多个压缩机级和风扇装置;

图2示出图1的控制单元中的一个微处理器结构;

图3A至3C示出对图1的每个控制单元的配置数据;以及

图4A和4B示出由图1的控制单元中的每个微处理器执行的配置程序。

参见图1，相对于冷却剂回流管道16和冷却剂供给管道18，示出了多个平行的致冷装置10、12和14。冷却剂通过一系列热交换器（图中未示出）循环，由这些热交换器来有效地冷却一个或多个空间。冷却剂通过冷却剂回流管道回到系统。应该明白，虽然用别的冷却剂时系统将同样良好地工作，但在下文中，冷却剂指的是冷水。典型地，对于致冷装置10、12和14要求保持流出的冷却剂处于同一温度。

可以看到，每个致冷装置包括各自的压缩机级，例如致冷装置10的20和22;致冷装置12的24、26和28;以及致冷装置14的30、32、34和36。每个致冷装置还包括风扇，例如致冷装置10的38和40;致冷装置12的42、44和46;以及致冷装置14的48、50、52和54。在每个致冷装置中，压缩机级和风扇由各自的装置控制器分别加以控制，例如致冷装置10的56;致冷装置12的58;以及致冷装置14的60。每个装置的控制器从各自的进水温度传感器62、64或68接收到进水温度。每个装置的控制器还从各自的出水温度传感器70、72或74接收到出水温度。可以明白，每个致冷装置的控制器使致冷装置中的若干压缩机级工作起来，从而使得图1所示的系统的各自的分支获得所需的出水温度。为获得所需的出水温度，这种局部控制可以采用多种已知控制方法中的任何方法来使压缩机和与它相关的风扇工作或不工作。每个致冷装置的控制器除了控制各自的致冷装置外，还与系统控制器76通过信息总线78来传送信息。

系统控制器76通过信息总线78把控制程序装入各个致冷装置的控制器56、58和60。这些控制程序中的每一个都包含了相同的算法来控制每个致冷装置中的风扇和压缩机。靠对每个致冷装置的控制器分别输入配置数据，来使装入的控制程序配置于各个致冷装置。如将在下文中详细解释的，各自输入的配置数据规定了每个致冷装置控制器共同的控制程序中的软件变量与在每个致冷装置中被控制的实际硬件装置之间的关系。这就允许执行在每个致冷装置控制器中共同的控制程序，而不必考虑在每个致冷装置中风扇和压缩机的实际个数。注意，响应于来自与系统控制器76相关联的使用者界面80的指令，可以对各个致冷装置控制器装入各种软件模块。

图2更详细地示出了一个致冷装置控制器。每个致冷装置控制器包括一个编程微处理器82，它通过信息总线78接收从系统控制器76送来的软件。送来的软件存入存储器83以供微处理器执行。微处理器82还与示于图2中的各个数-模接口沟通信息。特别地，微处理器82从进水温度接口84或者出水温度接口86接收温度信息。应该懂得，每个接口与该特定控制单元的一个出水温度传感器或者一个进水温度传感器相连。当有一温度修改要提供给微处理器82时，每个接口将如此工作，以在中断信息线88上产生一个中断信号。微处理器将通过硬件输入线90或92读得温度值。

微处理器也连到风扇控制接口94。风扇控制接口94通过线96、98、100和102从微处理器接收输出信号，这些信号通过风扇控制接口94使致冷装置中的各自的风扇工作。微处理器还通过一组输出线106、108、110和112以及一组反馈线114、116、118和120与一个压缩机控制接口104相连。在有必要将反馈送到微处理器82时，压缩机控制接口104将如此工作，以在线88上送出一中断信号。否则，压缩机控制接口将通过线106至112接收来自微处理器82的信号。

可以懂得，接口84、86、94和104中的每一个都直接连到图1中相应的硬件装置。如前面已经指出的，致冷装置的控制器所连接的硬件装置的个数根据致冷装置的具体情况而改变。这样，致冷装置10和12的风扇和压缩机都比致冷装置14来得少。这就意味着，与致冷装置14的控制器60相比，在致冷装置10和12的控制器56和58中，风扇控制接口94和压缩机控制接口104实际连接的风扇和压缩机个数较少。

尽管各自实际连接的风扇和压缩机的个数不同，还是以在每个致冷装置的控制器中包括相同类型的微处理器，而在微处理器的存储器中存有相同的控制程序为好。控制程序将有一组完整的软件变量，这些变量支配着对最大数目的温度传感器、风扇和压缩机的控制。为使控制程序能对不同个数的传感器、风扇和压缩机的控制。为使控制程序能对不同个数的传感器、风扇和压缩机进行控制，由系统控制器76对微处理器82提供配置数据。配置数据存储在本机存储器83中，以供使用。参看图3A，图中详细地示出了致冷装置14的配置数据。可以看到，配置数据包括一列软件变量，在这列中包括出水温度LWT、进水温度EWT、风扇软件控制变量FAN1至FAN4、压缩机控制变量COMP_1至COMP_4以及COMP_FD_BK_1至COMP_FD_BK_4。每个软件变量用一个特定的软件通道标号（index number）来表示。而每个软件通道标号又与一个硬件通道标号相联系。在图2中，硬件通道相应于到不同接口84、86、94和104的不同的连接线，这些接口依次与特定的硬件装置相连，如图3A所示。例如，出水温度传感器74的硬件通道1是图2中的92。这一硬件通道被变换至表示软件变量LWT的软件通道1。与此类似，压缩机控制装置104有输入线106至112，这些输入线相应于硬件通道7至10，这些硬件通道变换为软件通道7至10，而这些软件通道即是确定压缩机变量COMP_1至COMP_4的。

参看图3B，图中详细表示出了致冷装置12的配置数据。应该记得，致冷装置12不包含第四个风扇或第四个压缩机。对于第四个风扇控制变量FAN4，以及第四个压缩机变量COMP_4和COMP_FD_BK_4所规定的硬件通道标号在数值上都以零值为编码。此外，从软件变量COMP_1开始，硬件通道标号规定的数值不直接与软件通道标号规定的数值相对应。这意味着，从这点开始，软件通道标记号码将变换至不同的硬件通道标号。

参看图3C，致冷装置10的配置数据在硬件通道标号的数值和软件通道标号的数值之间有更大的差异。特别地，由于致冷装置10只有二个风扇和二个压缩机，所以第三个和第四个风扇以及第三个和第四个压缩机的硬件通道标号都等于零。由此可以意识到，在与致冷装置10相关联的致冷装置控制器56中执行的控制程序中;非零的硬件通道标号要明显地比致冷装置控制器58和60中的少。

如前面已经指出的，每一个各自的致冷装置的配置数据被装入与相应致冷装置控制器的微处理器82相关联的存储器83。在存储器中，最好把配置数据以两种方式来编组。首先，为每个软件通道标号连同由软件通道标号所代表的特定软件变量的值和相应的硬件通道标号设置存储单元。其次，为每个硬件通道标号连同向该硬件通道标号对应的A/D接口传送或者从该接口接收的当前值设置存储单元。软件通道标号也存储在与硬件通道标记号码相联系的存储单元中。这样，可以通过任一组标记号码来完成对合适的配置数据的查寻。

参看图4A，在该图中详细说明了利用存储有配置数据的程序。此程序从步骤122开始，在该步骤中查询控制程序的执行是否完成。应该明白，通常在执行控制程序时，程序将使微处理器计算软件控制变量的各种值。完成这些计算将使微处理器从步骤122进至步骤124，并把软件通道标号设置为1。在步骤126中，读出相应于此软件通道标号的软件变量的值。接着在步骤128中对于软件通道标号读出规定的硬件通道标号。在步骤130中检查这样读得的硬件通道标号是否为零。在硬件通道规定为零的情形下，微处理器由步骤130进至步骤132，而使软件通道标号加1。在硬件通道标号不等于零的情形下，微处理器进至步骤134而把在步骤126中读出的软件通道值传至存储器83中一个存储单元，该单元与在步骤128中确定的硬件通道相对应。此后在步骤132中，软件通道标号加1。并在步骤136中检查增大以后的软件通道标号是否等于15。可以意识到，将依次读出与每个软件通道标号对应的值并传至存储器83中与规定的硬件通道标号相关联的存储单元。这一过程将继续进行，直到在步骤132中软件通道标号由14增加至15。当发生这一情形时，微处理器将从步骤136转至步骤138并重新开始执行该特定致冷装置的控制程序。此时，控制程序将再次计算与各个软件通道标号相关的任何软件变量值。同时，接口84、86、94和104中的每一个将取得存储于存储器83中的更新了的硬件通道值，以由各自的硬件装置使用。

参看图2，可以记得，当一个接口要与微处理器82互通信息时，该接口就在线88上产生一个中断信号。这在执行控制程序的任何时刻都可能发生。

参看图4A，在执行控制程序时，线88的状态由步骤140不断加以监视。当没有记下中断时，微处理器就继续执行控制程序，如步骤141所指明的那样。当从接口之一接收到中断时，微处理器进至步骤142而中止执行控制程序。控制程序的中止是以这样的方式作出的，它要让控制程序完成在程序终止前必需执行的任何特定的一系列步骤。例如，这可以包括在终止控制前对于一特定的软件变量值进行完整的计算并把它的计算结果加以存储。当控制程序发出信号表明，它已经完成了终止过程，微处理器将进至步骤144而读入硬件控制输入信号线。这些线是在一给定的致冷装置中，相应于出水温度传感器、进水温度传感器以及来自各自的压缩机的反馈信号的信号线。例如，致冷装置14的1号压缩机的反馈信号将存储在与硬件通道标号11相关联存储单元中，而对于致冷装置12，同样是第一个压缩机反馈信号值将存储在与硬件通道标号9相关联的存储单元中，而对于致冷装置10，这个值将存储在与硬件通道标号7相关联的存储单元中。在把所有的硬件通道输入数据更新之后，微处理器将进至步骤148而将软件通道标号设置为1。微处理器接着将在步骤150中读出该特定的软件通道标号下可以取的最大值和最小值。这些值最好与给定的软件通道标号相关连地存储。然后在步骤152读出软件通道标号所规定的硬件通道标号。接着在步骤154中读出与该硬件通道标号相关连地存储的硬件数据值。接着把在步骤154中读得的硬件数据在步骤156中与最大允许值比较，并在步骤158中与最小允许值比较。当硬件数据值落在由最大允许值和最小允许值确定的范围之内时，微处理器将进至步骤160。参看步骤160，对于该特定软件通道标号的软件通道错误计数将设置为零。然后，在步骤162中采用读出在该硬件通道标号下存储的值，并把该值在相应的软件通道标号下加以存储的做法来更新软件通道数据值。接着在步骤164中把软件通道标号加1，并在步骤166中查询软件通道标号是否等于15。如果还有软件通道数据要更新，微处理器将沿着“否”的路径由步骤166回至步骤150而重新开始读取和存储适当的软件和硬件通道值并在将硬件通道数据作为新的软件数据值传递之前，查询该值是否在允许的偏差范围之内。在对所有的软件通道输入数据更新后，微处理器将进至步骤138而开始重新执行控制程序。通常，从先前控制被中断的点开始在控制程序内重新执行。

再参看步骤156和158，当硬件数据值没有落在由最大允许值和最小允许值所确定的范围之内时，微处理器将从步骤156或158沿一“否”的路径出来，并将软件通道错误计数加1。当把配置数据装入每个致冷装置控制器时，对于每个通道的软件通道错误计数起始时都设置为零。如果该硬件通道下一个读出值落在允许值的范围之内，则在步骤160中，这些软件通道错误计数也设置为零。结果，只有当某个特定的硬件通道数据接连三次读数都在允许值的范围之外时，软件通道错误计数才可能达到3。

参看步骤170，如果在步骤168中，软件通道错误计数已经增至3，则微处理器将进至步骤172，而提醒系统控制器76在使用者界面80上显示出与该特定致冷装置有关的错误。操作者可根据这一信息采取适当措施。同时，微处理器从步骤172退出，而在步骤164中把软件通道标号加1，再在步骤166中查询是否所有的软件通道标号都被加过1了。

再一次参看步骤170，当软件错误计数没有达到3时，微处理器只是进至步骤164，接着再到步骤166。可以懂得，如果在硬件标号下存储的硬件数据值没有落在该硬件通道允许值的范围之内，则不管错误计数是多少，特定的软件通道将不被更新。

当全部硬件通道的数据值至少已被核对，并且相应的软件通道数据被更新或者未被更新时，微处理器将从步骤166退出而到步骤138，在由线88，或者作为读出显示的错误的结果，由系统控制器76经信息总线78传来信息这两种方式之一对微处理器作进一步的中断之前，重新开始执行控制程序。在后一种情形中，如果认为显示的错误对于系统的继续工作很关键，则系统控制器76将响应在使用者界面处提供的适当的指令。

可以懂得，已经描述了本发明的一个特殊实施例。但对于本领域中的熟练技术人员而言，对它的改动、变更和改进是很容易实现的。例如，硬件装置的允许范围将依赖于被测量或被检测的特定参数。这些范围甚至会随该特定参数在任一时刻的数值而改变。指明当前使用的参数值是多少以及根据该值得出的允许范围是多少，能够取用这些范围。虽然这里没有对这些改动、变更和改进作特别的叙述，但仍然认为它们是本公开的一部分。因而，上面的叙述仅起着举例的作用。本发明只受下述的权利要求以及其等价要求所确定的范围的限制。

Claims (18)

1、一种在利用由采暖或冷却系统的控制单元接收到的信息来控制采暖或冷系统之前，先把该信息加以核对的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

把当前从控制单元接收到的信息存储于第一存储单元；

把从特定的控制单元当前接收到的和已存储的信息与该特定控制单元允许值的范围作比较；以及

在当前接收到的和已存储的信息落在控制单元允许值的范围之内时，把当前接收到的和已存储的信息传递至一个不同的存储单元，以供随后控制采暖或冷却系统使用。

2、如权利要求1的方法，其特征在于，所述把当前接收到的和已存储的信息与控制单元允许值的范围作比较的步骤包括下述步骤：

读取该控制单元的最大允许值和最小允许值;以及

把接收到的信息与控制单元的最大允许值和最小允许值作比较。

3、如权利要求1的方法，其特征在于，它进一步包括下述步骤：

当比较步骤表明当前接收到和已存储的值不落在控制单元允许值的范围内时，就作出记录;以及

从过程退出，而不触发所述传递先前接收到和已存储的值的步骤。

4、如权利要求1的方法，其特征在于，它进一步包括下述步骤：

把从特定的控制单元接收到的信息进行比较，对接收到的信息不落在特定控制单元的允许值范围内的逐次次数进行计数。

5、如权利要求4的方法，其特征在于，它进一步包括：

在比较一特定的控制单元的当前接收到的和已存储的信息而作的逐次计数达到一预定时数值时，就发出一警告。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，采暖或冷却系统的控制由存在于可编程处理器中的控制程序所支配，控制程序中包括了多个与采暖或冷却系统的控制单元相关联的控制变量，而且把当前接收到的和已存储的信息传递至一个不同的存储单元的步骤包括下述步骤：

对与控制单元相关联的控制变量加以识别;以及

在当前接收到的和已存储的信息落在控制单元允许值范围之内时，将信息传递至已识别的控制变量相关联的存储单元，供控制程序随后使用。

7、如权利要求6的方法，其特征在于，所述把当前由特定控制单元接收到的和已存储的信息与该特定控制单元的允许值范围作比较的步骤包括：

识别与控制单元相关联的控制变量;

从与被识别的控制变量相关联的存储单元读取控制单元的最大允许值和最小允许值;以及

把接收到的信息与读得的控制单元最大值和最小值进行比较。

8、如权利要求7的方法，其特征在于，它进一步包括下述步骤：

当比较步骤指出当接收到的和已存储的值不落在控制单元允许值的范围之内时，就作出记录;以及

从过程退出，而不触发所述传递先前接收到的和已存储的信息的步骤。

9、如权利要求7的方法，其特征在于，它进一步包括了下述步骤：

在把从特定的控制单元接收到的信息进行比较时，对接收到的信息不落在特定控制单元的允许值范围内的次数逐次计数。

10、如权利要求9的方法，其特征在于，它进一步包括下述步骤：

对于一特定的控制单元，在对当前接收到的和已存储的信息所作比较的逐次计数达到一预定的数值时，就发出一警告。

11、如权利要求7的方法，其特征在于，多个控制变量通过由可编程处理器存储以供使用的配置数据而与控制单元相关联，并且每一个所述识别与控制单元相关联的控制变量的步骤包括如下的步骤：

读取配置数据以识别与控制单元相关联的特定控制变量。

12、如权利要求6的方法，其特征在于，可编程处理器通过可识别的信息通道从采暖或冷却装置接收信息，并且把当前由控制单元接收到的信息存储于第一存储单元的步骤包括下述的步骤：

对控制单元识别其信息通道;以及

把信息存入与信息通道的识别相关联的存储单元中。

13、如权利要求6的方法，其特征在于，多个控制变量通过由可编程处理器存储以供使用的配置数据而与控制单元相关联，并且识别与控制单元相关联的控制变量的所述步骤包括如下的步骤：

读取配置数据以识别与控制单元相关联的特定的控制变量。

14、一种在使用从HVAC系统的控制单元接收到的信息来控制HVAC系统之前，先把该信息加以核对的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

从HVAC系统中的至少一个控制单元接收信息;

把接收到的信息与该控制单元的允许值范围作比较;以及

当接收到的信息落在控制单元的允许值范围之内时，使接收到的信息可供HVAC系统的控制器使用。

15、如权利要求14的方法，其特征在于，把接收的信息与控制单元允许值范围作比较的步骤包括下述的步骤：

读取控制单元的最大允许值和最小允许值;

把接收到的信息与控制单元的最大允许值和最小允许值作比较。

16、如权利要求15的方法，其特征在于，它进一步包括如下的步骤：

在把从控制单元接收到的信息进行比较时，对信息不落入控制单元的允许值范围之内的次数逐次计数。

17、如权利要求16的方法，其特征在于，它进一步包括如下的步骤：

当比较的逐次计数达到了控制单元的一预定数值时，就发出一警告。

18、如权利要求16的方法，其特征在于，它进一步包括如下的步骤：

当从控制单元接收到的信息再次落入控制单元允许值的范围之内时，就把比较的逐次计数设置为零。

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