一種多功能聯(lián)網(wǎng)型熱泵控制系統的設計與實(shí)現
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3．2．1 輪詢(xún)法多任務(wù)調度
輪詢(xún)法多任務(wù)調度模仿了實(shí)時(shí)系統(Real-timeOperating System，RTOS)的原理。實(shí)時(shí)系統的特點(diǎn)是，如果邏輯和時(shí)序出現偏差，將會(huì )出現嚴重的后果，這一點(diǎn)與熱泵系統具有繁多任務(wù)的特點(diǎn)相符。輪詢(xún)法多任務(wù)調度的宗旨是使各個(gè)任務(wù)盡快地執行，不要求限定某一任務(wù)在多長(cháng)時(shí)間內完成。輪詢(xún)法多任務(wù)調度中，各個(gè)任務(wù)具有同樣的優(yōu)先級。允許一個(gè)任務(wù)優(yōu)先確認一段時(shí)間，然后切換給另一個(gè)任務(wù)。其中，時(shí)間段的計時(shí)由軟定時(shí)器來(lái)實(shí)現，具體實(shí)施方法如下。
在水箱控制器以及熱泵控制器中，包含多項子設備的控制。該系統針對每個(gè)獨立子設備的控制設計了專(zhuān)門(mén)的軟件控制模塊，工程應用中可根據實(shí)際需要裁剪所需的模塊組合，如圖12所示。每個(gè)軟件功能模塊，都采用狀態(tài)機的方式，每次運行至某一個(gè)模塊，如果該模塊的當
前狀態(tài)未完成，則切換至另一個(gè)模塊，直到下次切換回該模塊，且當前狀態(tài)完成，才進(jìn)入下一狀態(tài)繼續運行。每個(gè)掛載在主程序中的功能模塊，等于是程序中的任務(wù)，對于不同任務(wù)之間的管理與調度，關(guān)乎程序的執行效率。程序中，考慮到任務(wù)切換的問(wèn)題，所以給每個(gè)任務(wù)每一狀態(tài)分配的代碼執行時(shí)間不長(cháng)，任務(wù)內部也并不需要進(jìn)行占用資源較大的運算等操作。大多數時(shí)間任務(wù)處于延時(shí)等待狀態(tài)，因此，當某一任務(wù)進(jìn)入延時(shí)進(jìn)程中，控制程序就可以去查詢(xún)執行其他的任務(wù)，等延時(shí)完成再執行該任務(wù)的處理程序即可。由此可以實(shí)現在短時(shí)間內的任務(wù)循環(huán)切換。功能模塊內部狀態(tài)機結構如圖13所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162187.htm
3．2．2 軟定時(shí)器算法的實(shí)現
在該系統中，延時(shí)也是系統輸出的一個(gè)重要部分。但是在傳統的延時(shí)算法里面，大多是讓CPU執行空語(yǔ)句，這樣非常浪費系統資源。這里采用單循環(huán)隊列定時(shí)器算法。理論上可以把一個(gè)定時(shí)器擴展成任意多個(gè)定時(shí)器，以滿(mǎn)足系統需求。
單循環(huán)隊列計時(shí)原理如下：
可以通過(guò)聲明一個(gè)具有n個(gè)元素的數組來(lái)拓展得到n個(gè)軟件定時(shí)器。同時(shí)，定義一個(gè)指向數組元素的循環(huán)計時(shí)隊列指針。每當定時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，循環(huán)計時(shí)隊列指針所指向的定時(shí)器元素減1，并且移向下一個(gè)元素。當某個(gè)元素(軟件定時(shí)器)的值減到0時(shí)，置位與該元素相應的定時(shí)器標志位，以便在程序中查詢(xún)定時(shí)時(shí)間是否已到。當然，也可以在程序中通過(guò)查詢(xún)該數組元素是否為0來(lái)確定。由上可見(jiàn)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間計算如下：
定時(shí)時(shí)間=中斷時(shí)間間隔×定時(shí)器元素數量
一個(gè)軟件定時(shí)器的簡(jiǎn)單例子如圖14所示。
該系統所采用的這種單循環(huán)隊列定時(shí)器算法，實(shí)現簡(jiǎn)單，而且每個(gè)計時(shí)周期只需進(jìn)行一次減法操作，突破了硬件定時(shí)器中的數量限制。從系統資源占用的角度來(lái)看，是最有效的定時(shí)器算法。
4 系統抗干擾措施
在該系統中，壓縮機、水泵、外風(fēng)機等都是大功率強電設備，而且距離控制器比較近，這就使得控制板工作在一個(gè)比較惡劣的電磁環(huán)境中；另外，各控制器一般都是安裝在戶(hù)外環(huán)境，容易受到環(huán)境因素的影響，一個(gè)突出的影響來(lái)自雷電。因此，增強控制板的抗干擾能力是提高系統穩定性的重要途徑。
為此，該系統采用了隔離技術(shù)，即CPU通過(guò)繼電器隔離控制交流接觸器；而水箱控制板，熱泵控制板分別具有3個(gè)電平區域，包括單片機電平區(5 V)、通信電平區(5 V)、繼電器控制電平區(24 V)，它們之間均設置了光耦進(jìn)行隔離。
另外，該系統中采用了多種保護器件，包括自恢復保險絲PPTC、瞬變電壓抑制器TVS和壓敏電阻MOV。
在RS 485通信模塊中，采用TI公司的75LBC184。該芯片與普通的RS 485收發(fā)器相比的顯著(zhù)特點(diǎn)是片內A、B引腳接有高能量順變干擾保護裝置，可以承受峰值為400 W的過(guò)壓順變，因此能顯著(zhù)提高器件的可靠性。其驅動(dòng)器設計成限斜率方式輸出，使輸出信號邊沿不會(huì )過(guò)陡，有效的抑制傳輸線(xiàn)上的噪聲高頻分量。而且該芯片能承受高達8 kV的靜電放電沖擊，具有一定的防雷能力。對一些環(huán)境比較惡劣的現場(chǎng)，可直接與傳輸線(xiàn)相接而不需要任何外加保護元件。而CAN總線(xiàn)自身抗電磁干擾性高，傳輸距離遠和可靠的錯誤處理和檢測機制，也加強了系統通訊的可靠性。該系統采用自帶CAN總線(xiàn)控制模塊的dspic30F5011，以及PCA82C250作為CAN收發(fā)器。
5 結語(yǔ)
基本完成了整個(gè)熱泵空調控制系統的硬件和軟件的實(shí)現。通過(guò)RS 485或CAN通信實(shí)現了遠距離的通信控制，做到真正的大規模聯(lián)網(wǎng)。對機組外部環(huán)境的多種因素進(jìn)行探測，設計出一套根據實(shí)際情況進(jìn)行模式轉換，關(guān)機報警等動(dòng)作的可靠系統。輪詢(xún)法多任務(wù)調度以及軟件定時(shí)器的引入提高了系統效率，突破了中央處理器的硬件局限。多種抗干擾措施更增強了系統對惡劣外部環(huán)境的適應能力。
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