CN102374580A - 换热站节能与全自动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于ARM9(AT91SAM9261)开发的换热站节能与全自动控制系统，换热站节能与全自动控制系统不仅能实现换热站能随室外温度变化自动调节换热站的换热量，还能将换热站内的一次网的温度、压力和流量、二次网的温度、压力、流量数据进行采集，同时还实现对二次网的循环泵、补水泵、软化水箱液位、排污的自动控制。换热站节能与全自动控制系统具有彩色液晶显示触摸屏，方便用户设定各个控制参数和使用，同时增加了网络通讯接口，可方便实现远程控制功能。

Description

换热站节能与全自动控制系统

所属技术领域：

本发明涉及一种以节能为目的，可实现将供热站内所有运行设备和温度、压力、流量信号实现自动采集和控制，同时还能根据室外温度的变化，通过采集室外温度参数，合理控制调节阀开度，实现换热站按需换热的节能目标的换热站节能与全自动控制系统。

背景技术：

目前，北方供暖区域内大绝大部分是实现集中供热系统，每个实行集中供热的热力公司所供热的面积很大，通用的方法都是通过在各个单位、小区或校区内建设众多的换热站，通过换热站换热后向各个单位供热，换热站是通过将一次网的热源通过热交换器将热交换给用户供暖用的二次网的供水，实现换热过程。通常管理模式是各个热力公司在每个换热站内安排几个工人进行值守，通过人工来调节换热量和换热站内的二次网的循环泵、补水泵、泄压阀、排污泵的启停运行，由于换热站数量多，造成人员成本高，控制管理效率低，也造成一定的能源浪费。同时热力公司的管理者想知道各个站的运行情况也是通过各个换热站的班长汇报才能了解，造成供热信息了解滞后。

发明内容：

为了克服现有的换热站运行的落后管理，热利用浪费的缺点，本发明提供一种基于ARM9(AT91SAM9261)开发的换热站节能与全自动控制系统，换热站节能与全自动控制系统不仅实现换热站能随室外温度变化自动调节换热站的换热量，还能将换热站内的一次网的温度、压力和流量、二次网的温度、压力、流量数据进行采集，同时还实现对二次网的循环泵、补水泵、软化水箱液位、排污泵的自动控制。换热站节能与全自动控制系统具有彩色液晶显示触摸屏，方便用户设定各个控制参数和使用，同时增加了网络通讯接口，可方便实现远程控制功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于ARM9自主设计出专用的采集控制单片机(CPU为TMEL32芯片)电路，具有多任务处理功能，包括控制电路、采集电路、输入电路、输出电路、通讯电路以及自主编写的控制软件。通过采集控制单片机(TMEL32)来控制各个设备，采集、输入并输出。通过将采集来的数据通过通讯口传送到ARM9，通过自主开发的控制程序进行运算并显示，控制程序能根据采集的室外温度和设定的供水温度曲线合理控制电动阀的开度，根据采集的流量、压力信号合理控制循环泵、补水泵、排污泵的启停和运行，泄压阀的启停，达到按需换热、全自动控制的节能控制目标。

本发明的有益效果是，1、用户可以根据各个换热站的供暖设备性能来方便的设定参数。2、根据用户的设定参数和采集的室外温度，通过输出信号来调节电动阀开度来控制换热器的热交换量，达到节能目的。3、根据采集的流量、温度、压力来自动控制循环泵、补水泵和排污泵的启停和运行，控制泄压阀的开启。4、主控制器(CPU)采用ARM9，数据采集控制器(CPU)采用TEMEL32芯片，分别控制采集、存储、显示、输出电路，整体结构一体化。5、发生故障时能自动报警，并停止电动阀，关闭循环泵、补水泵，保证系统的运行安全。6、具有8G的存储空间，能记录半年的采集的数据和故障报警信息。

附图说明：

下面结合附图和实施例子对本发明进一步说明。

图1是本发明的外形结构示意图。

图2是本发明的电路组成图。

图3是本发明中的采集控制单片机电路布局图。

图4是本发明的主程序控制流程图。

图5是本发明的PID控制算法流程图。

图1中的数字标识与图2相对应。图1中，1是液晶触摸屏，2是面板，3是柜体，4是控制接口。

图2中，1是主液晶触摸屏，5是ARM9(AT91SAM9261)，6是采集控制单片机(CPU为TMEL32芯片)。

图3中，7是单片机CPU(TMEL32芯片)电路，8、9是74HC573电路，10、11是74HC254电路，12是I/O输出接口，13是I/O输入接口，14是串口通讯接口，15是扩展接口，16是PWM接口，17是电源接口，18是数据采集电路(共8路)，19是键盘输入电路。

图4是本发明的主程序控制流程图，在通电启用开始后，系统ARM9先初始化，然后采集控制单片机(7)初始化，通过键盘输入电路(19)设置工作参数，再检查通过采集电路(18)采集的信号，不正常返回，正常继续进行控制程序的运行。

图5是本发明的PID控制算法流程图，通过将采集电路(18)采集的信号和通过键盘输入电路(19)设置的参数对比，正确时通过PD算法调节方式调节，通过PWM接口(16)输出控制信号，不正确时通过PID算法调节，通过PWM接口(16)输出控制信号，达到调节控制各个设备目的。

具体实施方式：

本发明由三部分组成，液晶触摸屏(1)、控制器ARM9(AT91SAM9261)(5)和采集控制单片机(TMEL32芯片)(6)。采集控制单片机的CPU(TMEL32芯片)(7)电路布置在中央，右侧布置两个74HC573电路(8、9)、I/O输出接口(12)和键盘输入电路(19)，下侧布置74HC254电路(10、11)和I/O输入接口(13)、串口通讯接口(14)，左侧布置扩展接口(15)、PWM接口(16)和电源接口(17)，上方布置数据采集电路(共8路)(18)。

本发明在通电启用开始后，系统ARM9先初始化，然后采集控制单片机(7)初始化，通过键盘输入电路(19)设置工作参数，再检查通过采集电路(18)采集的信号，不正常返回，正常继续进行控制程序的运行。控制采集通过液晶触摸屏(1)显示，对被控制的设备，通过本发明的控制软件的PID控制算法运算，通过将采集电路(18)采集的信号和通过键盘输入电路(19)设置的参数对比，正确时通过PD算法调节方式调节，通过PWM接口(16)输出控制信号，不正确时通过PID算法调节，通过PWM接口(16)输出控制信号，达到调节控制各个设备处于合理的运行状态。

Claims (4)

1.一种换热站节能与全自动控制系统，由柜体和控制板组成，其特征在于：在柜体(1)的面板(2)上设置有液晶触摸屏(1)，柜体下方右侧设置有控制接口(4)，控制板由ARM9(AT91SAM9261)(5)和采集控制单片机(CPU为TMEL32芯片)(6)组成。

2.根据权利要求1所述的换热站节能与全自动控制系统，其采集控制单片机由CPU控制、采集、输入、输出、通讯口、扩展口、PWM接口组成从。由采集控制单片机采集数据，通过通讯口上传到控制器ARM9，通过运算，将控制命令通过通讯口将控制信号下传采集控制单片机并输出。

3.根据权利要求1所述的换热站节能与全自动控制系统，其特征是：电路中还有数据采集扩展接口、PWM输出接口。

4.根据权利要求1所述的换热站节能与全自动控制系统，其特征在于：所述数据接口包含温度信号、压力信号和反馈信号输入接口及控制输出接口；温度信号和压力信号输入接口包含室外温度、供水温度、回水温度信号和供水压力、回水压力信号的输入接口，反馈信号是被控设备的反馈信号输入接口。

Images