单片机与MCGS组态软件在全自动中央供暖系统中的应用

利用单片机与MCGS组态软件组成监控平台，实现对整个中央供暖系统的动态测试、检测与报警，具有直观、调控容易、技术先进和价格低等优点。

中央供暖热水器一般使用于北方地区需要采暖系统和热水供应的场所，是方便、安全、节能的时尚产品。除可对采暖系统进行供热外，还可多点供应热水，具有供热量充足的特点。特别是其单片机控制系统配上全中文MCGS组态软件，可迅速构成上位机监控系统，运行嵌入式实时操作系统，可以完成复杂逻辑控制，并可根据实际工况灵活组态，形成良好的人机界面，具有直观、操作方便、控制灵活等优点，可有效地对系统进行监控和管理。

1 系统的性能与原理

系统工作示意图如图1所示。本系统是在中央热水系统的基础上增加恒温供暖功能，既可作为提供生活用水的中央热水系统，也可作为供热水和采暖供热的多功能系统。

1.1采暖热水器

采暖热水器配有循环泵，将热水反复送到各个散热器，达到热水循环供暖的目的。

1.2 储水内胆及恒温供热循环蓄水系统

该系统是配有专业设计的不锈钢储水内胆及恒温供热循环蓄水的系统，系统设定：当罐内水温低于设定温度时，恒温水泵工作，将罐内的水送进热水器加热，循环加热后，罐内的水温将逐步升高，到设定温度时，水泵停止工作，热水器也同时停止工作，热水器加温至默认的温度后进入自动恒温状态。

1.3 中央供热/供暖系统

该系统主要采用快速热水器为基本加热源，配优质发热管作辅助热体，整机安全、可靠。

2 控制技术要求

本设备有供热、供暖两项控制要求，具有自动、手动两种控制功能。

2.1自动控制功能

执行默认设置，热水器进入加热状态，加温至默认的75°C后，停止加热。水温温度低至55°C时，快速热水器自动加热，温度达到75°C时停止加热。

2.2 手动功能

可按用户的要求设置，可自行设定温度。

· 供暖控制功能：当选择供暖功能时，首先将内胆水温加热至默认的75°C，停止加热，5分钟后，再检测回流水温度，回流水温降至50°C时，再加热并启动循环泵，将回流温度控制在50°C~75°C的范围内，周而复始，不断对采暖系统进行供热。

· 定时开关机控制功能：用户可在24小时范围内任意设置定时开机与关机功能。

· 时间显示控制功能：4位数码屏显示，按△、▽键可设置小时数、分钟数。

3 控制系统的设计方案与实现

3.1 总体方案

全自动中央供暖热水器的控制与检测系统包括上位机和下位机两部分。下位机是一个以89S51单片机为核心的数据采集系统。温度测量采用AD7416数字温度传感器、JWS温度变送器，输出信号为标准0~5V的直流电压信号。89S51单片机的接口为标准I2C总线接口。通信采用75LBC180全双工485芯片。上位机由一台微机构成，采用VB6.0完成组态软件设计。上位机和下位机直接通过485并行总线连接。

3.2 功能模块的硬件实现

图2为系统部分功能模块的电路原理图，其中，AD7416完成温度采样。AT24C01完成温度门限值的存储，系统掉电后数据不会丢失。MAX485是RS485通信的电平转换器件。按键1~4完成温度门限值的设定，12V继电器及相关的外围电路完成通道的控制。TLC1543 11通道A/D转换器完成直流电压、交流电压以及房间恒温的测量，与单片机89S51通过4线SPI总线接口，24小时时钟显示，依靠单片机中的定时器完成计时。

3.3 主程序流程设计

图3是温度控制系统的主程序流程图。主程序首先对各个数据寄存器及外围接口芯片进行初始化，然后通过读EEPROM数据存储器AT24C01将原先通过键盘设定的温度门限值存入到温度门限寄存器中;随后调用AD7416温度采样和TLC1543模/数转换子程序，并将结果经数值转换后通过4位LED数码管显示。程序运行当中可随时通过调用键盘子程序来更改温度上下限值，并将该限值保存到AT24C01数据存储芯片中。当测量的温度值超过预先设定的门限值时，调用后向通道控制子程序启动继电器打开各种负载。

4 上位机监控系统设计

4.1监控界面设计

全中文工控组态软件MCGS是一套基于Windows的平台，快速构成上位机监控系统，可运行于Microsoft Windows9598MENT2000等操作系统，MCGS有宠大标准的工业器件、设备、图形库，通过接口设计，支持各类型单片机等硬件设备。MCGS软件使用简单，操作方便，Windows图形功能完备，界面一次性好。本系统设计了五个界面，分别是主界面、流程监控、故障报警、报表输出、操作规程。图4所示的是中央供热/供暖系统流程监控界面。其中，流程监控是系统的整个工作流程的动态显示，包括每个接口的水温显示、流水的方向等;报表输出是通过组态软件的报表功能实现运行