热水供应自动控制系统的实现

热水供应自动控制系统的实现

作者：崔金辉

来源：《电子世界》2013年第01期

【摘要】本文阐述了如何解决企业集中热水供应中的问题，热水供应自动控制系统的功能、组成结构、重点说明了系统使用单片机控制系统的控制设置及软件编写流程，为企业提供必要的技术服务。

【关键词】热水供应系统；温度；控制

企业集中热水供应是降低成本、减少污染的有效方法，长期以来为人们提供了良好的服务。但在整体热水供应系统中仍然是人工控制各环节，不仅增加工人的劳动强度，同时对控制各环节的准确度也不高。利用单片机实现热水供应的自动控制，可以实现降低工人劳动强度、提高人身安全系数、提高控制准确度、提高劳动效率，大幅度提高经济效益等目的。

一、系统组成与功能概述

热水供应系统的结构如图1所示。该系统有由三部分组成：控制部分、加热部分和用水计量部分。控制部分由相关控制开关、液晶显示器、数码管显示器和相关指示灯等部分组成，其主要功能有：控制炉内水加热的开始、暂停或继续，预设热水温度、指示热水温度和炉内水量等信息。加热部分由燃炉、加热炉、水量检测、温度检测、燃料以及运送等部分组成，其主要功能有：在控制部分指挥下把燃料运到燃炉内，同时将水温、水量等信息传递给控制部分。用水计量部分的主要器件是各出水管的水表，计量每个出水口的用水量，并通过转换查询到每个用户对应的水费。

二、自动控制系统说明

系统使用单片机控制系统进行控制，具体要求如下：

1.数码管显示

使用8位数码管显示器，各位的显示内容与现实位置对应关系见表1。

2.液晶显示

使用128*64液晶显示模块，显示各水表的计量信息。

3.按键功能

设置7个按键从左到右分别设置为“开始”键、“停止”键、“暂停/继续”键、“确认”键、“水量/水费”键、温度设置“+”键和温度设置“-”键。

4.功能指示灯

指示灯从左到右分别设置为：电源指示灯、进水指示灯、加热指示灯和报警指示灯。

5.燃料运送机构

其中工位一、工位二、工位三下方为模拟燃料放置区，工位三上方为燃料入口区。

6.水温指示

指示炉内实时水温值。

7.储水量检测

使用水量检测传感器来检测储水量，并转换相应的控制信号。使用时，手动调节调压电位器得到某一输出电压值，作为水量传感器的起控点。

设加热炉内的最大储水量为1000L，储水量与水量传感器输出电压之间的关系见表2（注：表格中储水量与电压相邻两点之间看作线性关系）。

三、自动控制系统的实现

（一）系统初始化

系统上电后进行初始化，各部分初始状态要求如下：

1.电源指示灯亮，其余指示灯熄灭。

2.数码管显示器各位实时显示内容见表3，炉内水量的检测刷新速度应不低于0.5s。

3.液晶显示的初始界面如图2所示。

4.设初始化炉内水温为25℃。

5.机械手初始化操作：使用前调整好机械手的功能，排除故障，使其能正常工作。

（二）系统运行要求

1.热水加热温度设置

预设的水温值范围应在25～50℃之间变化，否则系统无法进行下一步工作。使用“+”或“—”键预设热水温度值，每按一次“+”或“—”键，数码管显示的预设热水温度值加4℃或减1℃。当设定的水温值达到50℃后再按“+”键，“+”键失效，然后按“—”达到规定的预设温度值；若设定的水温值达到25℃后再按“—”键，“—”键失效，设定的水温值仍为25℃。

2.水加热

在满足25℃≤预设热水温度值≤50℃的条件下，按下“开始”按键，系统进入下面的水加热过程。

进水：根据数码管显示的炉内实时水量，系统进入进水作业工作流程。手动调节电压源，按表2关系模拟加热炉进水，进水指示灯点亮。

投放燃料和温度显示：当炉内水量为200L时按下“确认”按键后，系统进入投放燃料状态。

3.LED报警指示

任何情况下，若炉内水量低于50L，报警指示灯以0.5s的间隔闪烁报警，此时用户不能用水，代表用户水表的按键失效。若炉内水量高于900L。报警指示灯以0.2s的间隔闪烁报警。

若进燃料时燃料区无燃料，则报警以0.5s的间隔闪烁报警，有燃料时自动停止报警。

4.用水量和水费显示（）

每按下表示水表的按键一次，表示该用户的用水量增加3L，用户的用水量在液晶显示器相应的位置显示出来。注：用户用水过程中，数码管实时显示的炉内水量与电压源的电压大小无关。

一次加热过程结束后，系统等待再次按下“开始”按键，系统能重复上述步骤。

5.系统停止

按下“停止”键，系统停止工作，只有电压源指示灯亮。

四、送燃料过程初始化流程图（图4）

参考文献

[1]汪德彪.MCS-51单片机原理及接口技术[M].北京：电子工业出版社，2009，216-218.

[2]刘春龙.单片机控制装置安装于调试备赛指导[M].北京：高等教育出版社，2010，36-39.