單片機與MCGS組態(tài)軟件在全自動(dòng)中央供暖系統中的應用

利用單片機與MCGS組態(tài)軟件組成監控平臺，實(shí)現對整個(gè)中央供暖系統的動(dòng)態(tài)測試、檢測與報警，具有直觀(guān)、調控容易、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需要采暖系統和熱水供應的場(chǎng)所，是方便、安全、節能的時(shí)尚產(chǎn)品。除可對采暖系統進(jìn)行供熱外，還可多點(diǎn)供應熱水，具有供熱量充足的特點(diǎn)。特別是其單片機控制系統配上全中文MCGS組態(tài)軟件，可迅速構成上位機監控系統，運行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，可以完成復雜邏輯控制，并可根據實(shí)際工況靈活組態(tài)，形成良好的人機界面，具有直觀(guān)、操作方便、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，可有效地對系統進(jìn)行監控和管理。

1 系統的性能與原理

系統工作示意圖如圖1所示。本系統是在中央熱水系統的基礎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，也可作為供熱水和采暖供熱的多功能系統。

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(gè)散熱器，達到熱水循環(huán)供暖的目的。

1.2 儲水內膽及恒溫供熱循環(huán)蓄水系統

該系統是配有專(zhuān)業(yè)設計的不銹鋼儲水內膽及恒溫供熱循環(huán)蓄水的系統，系統設定：當罐內水溫低于設定溫度時(shí)，恒溫水泵工作，將罐內的水送進(jìn)熱水器加熱，循環(huán)加熱后，罐內的水溫將逐步升高，到設定溫度時(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

該系統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

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

2.1自動(dòng)控制功能

執行默認設置，熱水器進(jìn)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(shí)，快速熱水器自動(dòng)加熱，溫度達到75°C時(shí)停止加熱。

2.2 手動(dòng)功能

可按用戶(hù)的要求設置，可自行設定溫度。

· 供暖控制功能：當選擇供暖功能時(shí)，首先將內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(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，周而復始，不斷對采暖系統進(jìn)行供熱。

· 定時(shí)開(kāi)關(guān)機控制功能：用戶(hù)可在24小時(shí)范圍內任意設置定時(shí)開(kāi)機與關(guān)機功能。

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

3 控制系統的設計方案與實(shí)現

3.1 總體方案

全自動(dòng)中央供暖熱水器的控制與檢測系統包括上位機和下位機兩部分。下位機是一個(gè)以89S51單片機為核心的數據采集系統。溫度測量采用AD7416數字溫度傳感器、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(xiàn)接口。通信采用75LBC180全雙工485芯片。上位機由一臺微機構成，采用VB6.0完成組態(tài)軟件設計。上位機和下位機直接通過(guò)485并行總線(xiàn)連接。

3.2 功能模塊的硬件實(shí)現

圖2為系統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，系統掉電后數據不會(huì )丟失。MAX485是RS485通信的電平轉換器件。按鍵1~4完成溫度門(mén)限值的設定，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(guò)4線(xiàn)SPI總線(xiàn)接口，24小時(shí)時(shí)鐘顯示，依靠單片機中的定時(shí)器完成計時(shí)。