末端(各个房间)的温度控制是由一个温控器(如图5.1所示)来实现的,温控器的设计是系统的重点之一。本系统中,中央空调各个房间的温度是靠控制风机盘管的开关来实现的,通过单片机的I/O控制三个继电器实现高速、中速与低速的风机控制,从而实现温度的调节。
按键主要用于各参数设置。设置5个按键,分别为MODE、风机风速挡选择、电源开关、调节温度上升键,调节温度上升键。
图6温控器实物图
按键(如图6所示)说明:MODE键用于选择制冷制热状态;
风速挡键按1,2,3,4下代表风机高速,中速,低速,自动运行;
电源键用于控制空调的运行与停止;
每按一次提高温度键、降低温度键,设定温度相应的增加、降低1摄氏度。
显示采用LCD液晶显示,显示当前温度值、设定温度值、锁机状态、制冷制热状态、风机转速档。这些参数也可由上位统一设置。
芯片选择:由于采集的数据量较少,选用Atmega8。
(2):采集器层
图5.2采集器层结构图
采集器(如图5.2所示)负责采集末端温控器上传的数据及中间站或上位机下传的控制命令。采集器带双串口分别与末端温控器和中间站进行通信。该层设计时一个采集器负责接收8路末端数据,功能类似与集线器。采集器数据采集方式采用轮询。
芯片选择:考虑到采集器必须分别与末端和中间站进行RS485通信,所以选用带双串口接口的Atmega162。
(3)中间站层
图5.3中间层结构图
中间站层(如图5.3所示)负责与采集器和上位机进行通信,接收采集器数据和下传上位机控制命令。中间站增加的目的是为了实现多栋楼宇的远程监控。通过附加以太网控制模块并在主芯片中移植TCP/IP协议,为数据的远传提供了很好的解决方案。
芯片选择:以太网通信模块选择ENC28J60,该以太网控制器与IEEE802.3兼容,集成MAC和10BASE-TPHY,另外该芯片只有28引脚,占空间较小,如图7所示。主芯片选择Atmega64,64KB的FLASH,丰富的外围接口,性价比较高。
(4)上位机层
上位机作为客户端采集各个中间站的数据,并能远程控制各个末端的温度值,实现单个末端的温度控制和一层或多层或一栋楼的温度设定与采集,如表1所示。数据存储选择Access数据库,存储空调采集的数据,考虑到Access数据库2GB的存储容量,选择Access数据库完全能满足数据存储功能。
图7ENC28J60外围电路
表1上位机软件实现的功能
1:选择性设置空调开关机时间 |
2:全设置温度,开关机,制冷制热,锁机 |
3:单发 全发 全收数据 |
4:用户管理 |
5:定时采样(时间须实验确定), 手动采用 |
6:按楼号,楼层,末端,可选择采集末端温度,风速档,开关机,设定,温度值。 |
7:表格图表查询各末端所处各风速挡的时间 |
五关键技术
1TCP/IP协议的移植
为了实现中间站于远程电脑的通信,最终实现远程控制,中间站增加以太网通信模块并在主芯片Atmega64中移植TCP/IP协议,这是设计的重点之一。
2末端温控器的设计
按键功能的合理分配以及软件实现是系统功能完善性的基础。
3上位监控软件的可靠性和可扩展性
为防止由于线路故障或通信出错导致长时间的待机或死机,上位软件中必须加入延时等待超时判断和通信计数方法。
另外考虑到不同场合的楼数、楼层数、楼层房间的差别,上位设计时须具备可选性。
六结束语
本文提出了一种性价比较高的中央空调远程监控系统设计方案,特别适用于末端数量、楼层、楼数较多的场合。设计过程中充分考虑了故障处理措施,大大提高了系统的稳定性和实用性,对楼宇自动化系统中的中央空调远程监控设计有一定的借鉴意义。电子网