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。
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