單片機與MCGS組態(tài)軟件在全自動中央供暖系統(tǒng)中的應用

利用單片機與MCGS組態(tài)軟件組成監(jiān)控平臺，實現(xiàn)對整個中央供暖系統(tǒng)的動態(tài)測試、檢測與報警，具有直觀、調(diào)控容易、技術(shù)先進和價格低等優(yōu)點。

中央供暖熱水器一般使用于北方地區(qū)需要采暖系統(tǒng)和熱水供應的場所，是方便、安全、節(jié)能的時尚產(chǎn)品。除可對采暖系統(tǒng)進行供熱外，還可多點供應熱水，具有供熱量充足的特點。特別是其單片機控制系統(tǒng)配上全中文MCGS組態(tài)軟件，可迅速構(gòu)成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，運行嵌入式實時操作系統(tǒng)，可以完成復雜邏輯控制，并可根據(jù)實際工況靈活組態(tài)，形成良好的人機界面，具有直觀、操作方便、控制靈活等優(yōu)點，可有效地對系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。

1 系統(tǒng)的性能與原理

系統(tǒng)工作示意圖如圖1所示。本系統(tǒng)是在中央熱水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加恒溫供暖功能，既可作為提供生活用水的中央熱水系統(tǒng)，也可作為供熱水和采暖供熱的多功能系統(tǒng)。

1.1采暖熱水器

采暖熱水器配有循環(huán)泵，將熱水反復送到各個散熱器，達到熱水循環(huán)供暖的目的。

1.2 儲水內(nèi)膽及恒溫供熱循環(huán)蓄水系統(tǒng)

該系統(tǒng)是配有專業(yè)設(shè)計的不銹鋼儲水內(nèi)膽及恒溫供熱循環(huán)蓄水的系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)定：當罐內(nèi)水溫低于設(shè)定溫度時，恒溫水泵工作，將罐內(nèi)的水送進熱水器加熱，循環(huán)加熱后，罐內(nèi)的水溫將逐步升高，到設(shè)定溫度時，水泵停止工作，熱水器也同時停止工作，熱水器加溫至默認的溫度后進入自動恒溫狀態(tài)。

1.3 中央供熱/供暖系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要采用快速熱水器為基本加熱源，配優(yōu)質(zhì)發(fā)熱管作輔助熱體，整機安全、可靠。

2 控制技術(shù)要求

本設(shè)備有供熱、供暖兩項控制要求，具有自動、手動兩種控制功能。

2.1自動控制功能

執(zhí)行默認設(shè)置，熱水器進入加熱狀態(tài)，加溫至默認的75°C后，停止加熱。水溫溫度低至55°C時，快速熱水器自動加熱，溫度達到75°C時停止加熱。

2.2 手動功能

可按用戶的要求設(shè)置，可自行設(shè)定溫度。

· 供暖控制功能：當選擇供暖功能時，首先將內(nèi)膽水溫加熱至默認的75°C，停止加熱，5分鐘后，再檢測回流水溫度，回流水溫降至50°C時，再加熱并啟動循環(huán)泵，將回流溫度控制在50°C~75°C的范圍內(nèi)，周而復始，不斷對采暖系統(tǒng)進行供熱。

· 定時開關(guān)機控制功能：用戶可在24小時范圍內(nèi)任意設(shè)置定時開機與關(guān)機功能。

· 時間顯示控制功能：4位數(shù)碼屏顯示，按△、▽鍵可設(shè)置小時數(shù)、分鐘數(shù)。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計方案與實現(xiàn)

3.1 總體方案

全自動中央供暖熱水器的控制與檢測系統(tǒng)包括上位機和下位機兩部分。下位機是一個以89S51單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。溫度測量采用AD7416數(shù)字溫度傳感器、JWS溫度變送器，輸出信號為標準0~5V的直流電壓信號。89S51單片機的接口為標準I2C總線接口。通信采用75LBC180全雙工485芯片。上位機由一臺微機構(gòu)成，采用VB6.0完成組態(tài)軟件設(shè)計。上位機和下位機直接通過485并行總線連接。

3.2 功能模塊的硬件實現(xiàn)

圖2為系統(tǒng)部分功能模塊的電路原理圖，其中，AD7416完成溫度采樣。AT24C01完成溫度門限值的存儲，系統(tǒng)掉電后數(shù)據(jù)不會丟失。MAX485是RS485通信的電平轉(zhuǎn)換器件。按鍵1~4完成溫度門限值的設(shè)定，12V繼電器及相關(guān)的外圍電路完成通道的控制。TLC1543 11通道A/D轉(zhuǎn)換器完成直流電壓、交流電壓以及房間恒溫的測量，與單片機89S51通過4線SPI總線接口，24小時時鐘顯示，依靠單片機中的定時器完成計時。