單片機(jī)與MCGS組態(tài)軟件在全自動(dòng)中央供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

利用單片機(jī)與MCGS組態(tài)軟件組成監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)中央供暖系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測(cè)試、檢測(cè)與報(bào)警，具有直觀、調(diào)控容易、技術(shù)先進(jìn)和價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。

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(yīng)的場(chǎng)所，是方便、安全、節(jié)能的時(shí)尚產(chǎn)品。除可對(duì)采暖系統(tǒng)進(jìn)行供熱外，還可多點(diǎn)供應(yīng)熱水，具有供熱量充足的特點(diǎn)。特別是其單片機(jī)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以完成復(fù)雜邏輯控制，并可根據(jù)實(shí)際工況靈活組態(tài)，形成良好的人機(jī)界面，具有直觀、操作方便、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，可有效地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(fù)送到各個(gè)散熱器，達(dá)到熱水循環(huán)供暖的目的。

1.2 儲(chǔ)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(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的不銹鋼儲(chǔ)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(dāng)罐內(nèi)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，恒溫水泵工作，將罐內(nèi)的水送進(jìn)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(shí)，水泵停止工作，熱水器也同時(shí)停止工作，熱水器加溫至默認(rèn)的溫度后進(jìn)入自動(dòng)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(jī)安全、可靠。

2 控制技術(shù)要求

本設(shè)備有供熱、供暖兩項(xiàng)控制要求，具有自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制功能。

2.1自動(dòng)控制功能

執(zhí)行默認(rèn)設(shè)置，熱水器進(jìn)入加熱狀態(tài)，加溫至默認(rèn)的75°C后，停止加熱。水溫溫度低至55°C時(shí)，快速熱水器自動(dòng)加熱，溫度達(dá)到75°C時(shí)停止加熱。

2.2 手動(dòng)功能

可按用戶(hù)的要求設(shè)置，可自行設(shè)定溫度。

· 供暖控制功能：當(dāng)選擇供暖功能時(shí)，首先將內(nèi)膽水溫加熱至默認(rèn)的75°C，停止加熱，5分鐘后，再檢測(cè)回流水溫度，回流水溫降至50°C時(shí)，再加熱并啟動(dòng)循環(huán)泵，將回流溫度控制在50°C~75°C的范圍內(nèi)，周而復(fù)始，不斷對(duì)采暖系統(tǒng)進(jìn)行供熱。

· 定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)控制功能：用戶(hù)可在24小時(shí)范圍內(nèi)任意設(shè)置定時(shí)開(kāi)機(jī)與關(guān)機(jī)功能。

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

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)

3.1 總體方案

全自動(dòng)中央供暖熱水器的控制與檢測(cè)系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。下位機(jī)是一個(gè)以89S51單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。溫度測(cè)量采用AD7416數(shù)字溫度傳感器、JWS溫度變送器，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)0~5V的直流電壓信號(hào)。89S51單片機(jī)的接口為標(biāo)準(zhǔn)I2C總線接口。通信采用75LBC180全雙工485芯片。上位機(jī)由一臺(tái)微機(jī)構(gòu)成，采用VB6.0完成組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。上位機(jī)和下位機(jī)直接通過(guò)485并行總線連接。

3.2 功能模塊的硬件實(shí)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(mén)限值的存儲(chǔ)，系統(tǒng)掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。MAX485是RS485通信的電平轉(zhuǎn)換器件。按鍵1~4完成溫度門(mén)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(cè)量，與單片機(jī)89S51通過(guò)4線SPI總線接口，24小時(shí)時(shí)鐘顯示，依靠單片機(jī)中的定時(shí)器完成計(jì)時(shí)。