Разработка информационной системы управления отопительным котлом для частного дома

стандартные цвета можно задавать при помощи идентификаторов:

-VGA_BLACK - черный, 

-VGA_SILVER - серебряный

-VGA_GRAY - серый

-VGA_WHITE - белый

-VGA_MAROON - красно-коричневый

-VGA_RED - красный

-VGA_PURPLE - пурпурный

-VGA_FUCHSIA - фуксия

-VGA_GREEN - зеленый 

-VGA_LIME - лайм

-VGA_NAVY - темно-синий

-VGA_BLUE - синий

-VGA_TEAL - сине-зеленый

-VGA_AQUA - морская волна

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-fillScr - очищает дисплей, стирая всю отображаемую на дисплее информацию и заливая его указанным в качестве параметра цветом фона;

-setColor - устанавливает цвет «чернил» для всех команд печати и рисования графических примитивов. В качестве параметра указывается необходимый цвет;

-getDisplayXSize - возвращает значение ширины дисплея в пикселях при выбранной ориентации. Параметров не имеет;

-setBackColor - устанавливает цвет фона для команд печати. В качестве параметра указывается необходимый цвет;

-getColor - возвращает текущее значение цвета «чернил». Параметров не имеет;

-getDisplayYSize - возвращает значение высоты дисплея в пикселях при выбранной ориентации. Параметров не имеет;

-------------------------------------------------------------------------------------------------

Внешние шрифты:

-SmallFont - 95 символов 8х12;

-BigFont - 95 символов 16х16;

-SevenSegNumFont - 10 цифровых символов 32х50;

-------------------------------------------------------------------------------------------------

Простые примитивы:

-drawPixel - выводит на дисплей точку. Цвет точки определяется текущим значением цвета, устанавливаемым командой setColor();

-drawRect - выводит на дисплей прямоугольник, заданный координатами двух противоположных углов;

-drawRoundRect - выводит на дисплей прямоугольник со скругленными углами, заданный координатами двух противоположных углов;

-fillRect - выводит на дисплей закрашенный прямоугольник, заданный координатами двух противоположных углов;

-fillRoundRect - выводит на дисплей закрашенный прямоугольник со скругленными углами, заданный координатами двухпротивоположных углов;

-drawCircle - выводит на дисплей окружность, определяемую координатами центра и радиусом;

-fillCircle - выводит на дисплей, закрашенный текущим цветом круг, определяемый координатами центра и радиусом;

-drawBitmap - выводит на дисплей специально подготовленное растровое графическое изображение;

-------------------------------------------------------------------------------------------------параметры дисплея

-lcdOff - отключает дисплей. Параметров не имеет;

-lcdOn - включает дисплей. Параметров не имеет;

-setContrast - устанавливает контраст дисплея. Параметр - величина контраста;

-------------------------------------------------------------------------------------------------

Теперь мы можем построить формальную модель графического интерфейса.

Графический интерфейс будет иметь несколько вкладок окон и выводиться на экран дисплея слайдами в компоновке «дерево» модель изображена на рисунке 11.1.1.

Рисунок11.1.1 - формальная схема уровней GUI

Ниже приведем описание окон меню:

-Основное меню включает индикаторы оповещения работы силовых агрегатов. посредством вывода цветовых сигналов кнопок управления, расположенные в нижней части дисплея изменяя свой цвет):

-зеленый цвет работа агрегата;

-красный цвет работа агрегата остановлена;

Кнопки навигации и ввода данных расположены в верхней части дисплея, по середине осуществлен вывод информации о текущей температуре, статут работы. Начальное, сформированное меню графического интерфейса будет иметь следующий вид, изображенный на рисунке 11.1..2

Рисунок 11.1.2- основное меню

Окно выбора опций\настроек пользовательского и инженерного меню по центру отображает ряд кнопок выводящих на окна необходимых параметров настройки системы:

-режим;

-выбор программы;

-настройки;

Окно выбора опций\настроек изображено на рисунке 11.1.3

Рисунок 11.1.1 - меню выбора опций

Окно выбора режимов вызывается выбором кнопки «режим» в окне опций

Окно выбора режимов позволяет пользователю выбрать следующие режимы:

- режим выбора энергоносителя (пеллеты);

- режим выбора энергоносителя (дрова);

Окно выбора режимов изображено на рисунке 11.1.4.

Рисунок11.1.4 -меню выбора

Окно выбора программы вызывается выбором кнопки «программы» в окне опций (смотреть рисунок 3). Окно выбора порграммы позволяет пользователю выбрать следующие программы:

-программа 1;

-программа 2;

-программа 3;

Окно выбора режимов изображено на рисунке 11.1.5.

Рисунок 11.1.5 - меню выбора программ

Окно выбора настроек вызывается выбором кнопки «настройки» в окне опций (смотреть рисунок 3). Окно выбора настроек позволяет пользователю выбрать необходимый параметр из списка настроек и ввести нужное значение.

11.2 Разработка исполнительной программы

Программа должна осуществлять управление процессом и контролировать входные данные с датчиков, хранить необходимые настройки для корректной работы системы позволять изменять настройки программы посредством графического интерфейса.

Входне данные для работы программы осуществляют контроль всего процесса регулирования системы, вывода и обработки информации. Данные необходимые чтоб система понимала, как ей работать.

Входные данные представляют собой:

-разрядность центрального процессора;

-диапазон рабочего напряжения для работы всех периферийных устройств;

-типы входных сигналов;

-погрешности в измерениях;

- система счислений.

Выходными данными для нашей системы являются:

-аналоговые сигналы, для работы с простыми устройствами;

-цифровые сигналы, для передачи информации между устройствами системы.

Информационная система автоматического регулирования отопительным котлом управляется рабочей программой, система разработана путем сопряжения друг с другом различных модулей отвечающие исключительно конкретным задачам.

Каждая логическая самостоятельная функция (процедура) реализуется как отдельная подпрограмма и представляет собой отдельно подключаемую библиотеку в коде рабочей программы, таким образом улучшается возможность более упрощенной модернизации отдельных узлов системы управления.

структурная схема всех модулей изображена на рисунке 11.10.

Рисунок 11.10 структурная схема

В начале рабочей программы объявляются все используемые библиотеки, для дальнейшей инициализации блоков и модулей информационной системы управления. Библиотеки включают в себя всю информацию о подключаемых модулях, алгоритмы работы процедуры и т.д. Затем происходит инициализация LCD дисплея, инициализация датчиков температуры и управляющих реле, объявляются все необходимые переменные.

Все циклы функций отрабатываются в теле рабочей программы. Задаются элементы графического интерфейса, формируются процессы и процедуры вызова подпрограмм, задаются алгоритмы, связи и передача необходимых данных.

Весь комплекс подпрограмм и процедур осуществляющие формирование управляющих сигналов можно считать драйверами управления модулями.

Код рабочей программы приведен в приложении Б.

12. ТЕСТИРОВАНИЕ «ИСУ» И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

Тестирование и анализ проекта, один из важных шагов к успешному выполнению задачи. На этом этапе в ходе тестирования выявляются недоработки баги, и многие непредсказуемые препятствия для корректной работы устройства.

Задача тестирования выявить как можно больше ошибок повысить надежность системы.

Итак, начиная тестирование следует дать описание системы и её компоненты, Информационная система автоматического регулирования отопительными котлами «ИСУ», предназначена упростить обслуживание и процесс управления отопительным котлом. Для ввода\вывода необходимой информации пользователю, система имеет графический интерфейс, который выводится с помощью LCDdisplay модуля со встроенной сенсорной панелью. Для хранения необходимых данных и её обработки использован много функциональный микроконтроллер, позволяющий реализовать все необходимые процессы для стабильного управления системой. Также не мало важными являются активные устройства периферии, органы управления и получения необходимой информации. Для управления системой предусмотрено два силовых агрегата, подача твердого топлива и система подачи воздуха в горелку котла. Для получения необходимой информации о состоянии в реальном времени, предусмотрены 3 типа датчиков температуры, каждый из которых отвечает за свою область наблюдения (горение топлива, перегрев оборудования и температура энергоносителя).

Составим список всех компонентов:

- графический интерфейс пользователя;

- отладочная плата микроконтроллера;

- система подачи воздуха;

-система подачи твердого топлива;

-температурные датчики;

Задачей тестирования графического интерфейса выявить функциональные ошибки в функционировании системы, выявить существует ли потеря или искажение данных между пользователем и регулирующей программой.

Тест графического интерфейса производится в ручном режиме по сценарию реальной работы системы включающий: [2]

-ввод данных регулирования системы;

-запуск;

-экстренная остановка системы;

Примечание: силовые агрегаты проверяются и тестируются в процессе тестирования графического интерфейса.

Описание процесса тестирования в реальном времени.

Включив в сеть блок управления котлом, автоматически производится включение микроконтроллера и выводится на дисплей информация о состоянии системы согласно инструкции, на дисплее горит звездочка означающая холодный старт системы (позиция 9 смотреть рисунок 12.1), в центре отображена фактическая температура теплоносителя в котле (позиция 3 смотреть рисунок 12.1), корректность температуры проверена ручным лазерным термометром, наведённым на выходную трубу малого контура теплообменника.

Проверим работоспособность кнопок управления силовых агрегатов,расположенных в нижней части дисплея в стартовом меню (позиция 4,5,6 на рисунке 12.1). Наблюдаем корректное отображение состояния силовых агрегатов, насос и вентилятор не работают и горят красным цветом, а циркуляционный насос горит зеленым цветом, насос включается автоматически и работает в постоянном режиме. [2]

Следующим шагом перейдём в меню выбора опций нажатием клавиши меню расположенной в верхнем левом углу стартового меню позиция 2 смотреть рисунок 12.1.

Рисунок 12.1 - стартовое меню

Рассмотрим функциональность меню выбора опций, изображенный на рисунке12.2.

Рисунок12.2 -меню выбора опций

По сценарию нам необходимо выбрать режим используемого вида подачи топлива, предусмотрено использование паллет или дров, выбранный режим отображается в нижнем правом углу позиция 12 рисунок 12.2, на всех вкладках меню.

Навигация по меню производится посредством кнопок (+), (-), (ввод), (вых) расположенных в верхней части дисплея смотреть рисунок 2. Также можно выбрать необходимый пункт меню простым нажатием. [2]

Итак, выбираем вкладку режим, в центре дисплея пропадают пункты выбора настроек и появляется два пункта выбора режима. Смотреть рисунок 12.3

Рисунок 12.3 -меню выбора режима подачи топлива

На рисунке 3 видим, что выбранный пункт вида подачи топлива светится красным цветом, это означает что система настроена на этот тип топлива. Нам необходимо переключить систему на пеллеты, с помощью навигации нажимаем кнопку (-) чтобы опуститься вниз на одну строчку выбранная строка подсветится красным контуром, для подтверждения выбора режима, необходимо нажать кнопку (ввод). Система переключилась в режим подачи пеллет и строка подсветилась красным цветом. Настройка режима завершена корректно и теперь необходимо ввернуться в меню выбора опций, жмем кнопку (вых) расположенную в верхнем правом углу, и система перемещается в меню выбора опций. [2]

Следующим шагом необходимо ввести в меню настроек необходимые данные для корректирования автономной работы системы, которые приведены в пользовательской инструкции. Все значения выставлены по умолчанию, необходимые значения следует изменять в процессе эксплуатации, тем самым подвести автономную работу к требуемому результату. Так как сразу невозможно учесть все влияющие факторы на производительность системы, такие как коэффициент рассеивания теплоты, объем отапливаемого помещения и его тепло изолированность. Для перехода в меню ввода параметров регулирования системы, необходимо в меню выбора опций выбрать пункт настройка программы перейти в меню ввода настроек. Вид меню настроек изображен на рисунке 12.4.

Рисунок12. 4 - меню настроек

Для ввода необходимых параметров, следует пользоваться кнопками навигации, дополнительно для выбора необходимого пункта добавлена полоса лифта прокрутки списка вверх и вниз.

Мы будем пользоваться кнопками навигации, нажимаем кнопку минус загорается красным первая строка параметра. Видим название параметра Р0, номер программы и заданный параметр,

Для изменения необходимо нажать один раз кнопку (ввод), видим в строке загорелся белым цветом выбор программы для этой строки, выбираем необходимый номер программы и нажимаем еще раз кнопку (ввод). Теперь загорается белым следующий пункт в этой строке для редактирования выбранной программы, выставляем нужное значение иснова нажимаем кнопку (ввод), строка возвращается в положение выбора. Таким образом вводим все необходимые параметры, описанные в инструкции по настройке и эксплуатации системы. [2]

После проверки корректности сохранения водимых параметров можно перейти к запуску системы.

Запуск производится удержанием в течении 5 секунд кнопки (ввод).

Подтверждение запуска сопровождается индикацией на дисплее статуса работа, запускается вентиляция и подача шнека в настроенном пользователем режиме. В камере сгорания вручную зажигается горелка, горелка сконструирована таким образом, что при остановке котла на некоторое время, пеллеты способны тлеть очень длительное время.

После прохода цикла розжига и стабилизации процесса горения, котел переходит в основной режим работы.

В основном режиме работы проверим правильность работы силовых агрегатов и показания датчиков.

Засекая время работы системы подачи топлива, убедимся, что интервалы соответствуют заданным параметрам.

При проверке работы системы подачи воздуха, соответствия регулирования мощности, выявилось конструктивная не доработка диметра, при увеличении мощности двигателя происходит посадка силы тока в сети и сильный нагрев проходного транзистора в цепи элктропитаниядиммера, в следствии было принято решение заменить перегретый транзистор и установить на радиатор.

для того чтобы запустить процесс остановки котла необходимо удерживать кнопку (вых) в любом состоянии меню удерживая в течении 15 секунд, затем котел перейдет в режим остановки котла, по завершении режима остановки котла система перейдет в режим ожидания, затухая существует вероятность прогорания пеллет внутрь системы подачи пеллет, хоть и предусмотрено конструктивное решение остановки прогорания пеллет в бункер хранилище, в системе предусмотрена защита от прогорания, она включается когда срабатывает датчик нагрева системы подачи и включает подачу пеллет в горелку, тем самым продавливая прогоревшие пеллеты обратно в горелку.

Чтобы проверить срабатывание защиты прогорания в системе подачи топлива, принудительно нагреем датчик температуры. Система автоматически протолкнула пеллеты в горелку и остановилась.

12.1 Анализ результатов тестирования системы «ИСУ»

В ходе выполнения тестирования были проверены, все функции графического интерфейса, произведена проверка передачи данных между графическим интерфейсом и рабочей программой. Проведены испытания работы всех силовых агрегатов и датчиков.

В ходе испытания была обнаружена техническая неисправность диммерамощности двигателя, выбранный транзистор не справился с задачей и перегрелся, было принято решение заменить на более мощный аналог и поставить на радиатор что устранило проблему.

Разработанная система показала не плохие результаты выполнила все требуемые операции, разработанный графический интерфейс интуитивно понятен пользователю и не требует долгих поисков нужного параметра для изменения.

Тестирование считаю удовлетворительным.

13. РАЗРАБОТКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ ИНСТРУКЦИИ

Блок управления «ИСУ» предназначен для управления твердотопливными пеллетными котлами. Блок управления осуществляет управление котлом и системой отопления посредством управляющих сигналов, получаемых с установленных датчиков, и настроек, установленных пользователем и специалистом по наладке. Установка параметров работы котла осуществляется через меню. Изменением соответствующих параметров пользователь может:

- Адаптировать систему отопления под определённый вид тепловой нагрузки и отапливаемого помещения.

- Использовать блок управления для широкого ряда мощностей котлов. Далее будут изложены значения различных параметров и информация о настройках.

Вид лицевой панели блока управления, клавиши, световая индикация и дисплей представлен на рисунке 13.1.

Рисунок 13.1 - стартовое меню

1) кнопка включения сети;

2) кнопка вызова меню на панели управления;

3) индикация температуры теплоносителя в котле;

4) кнопка ручного включения подачи пеллет в горелку (индикация работы шнека);

5) кнопка ручного включения вентилятора (индикация работы вентилятора);

6) индикация работы насоса;

7) индикация режима работы;

8) термостат (независимая защита от перегрева);

9) индикация работы котла.

Кнопка индикатор, поз 4 «шнек» на рисунке 13.1 при удержании в течении 3 сек включает подачу пеллет в горелку. автоматически горит зеленым в режиме включен, горит красным в режиме выключен.

- кнопка индикатор, поз «5-вентилятор» на рисунке 13.1 при удержании в течении 3 сек включает максимальную нагрузку подачи воздуха. автоматически горит зеленым в режиме включен, горит красным в режиме выключен.

- кнопка индикатор, поз «6 насос» на рисунке 13.1 отображает работу насоса. автоматически горит зеленым в режиме включен, горит красным в режиме выключен.

-кнопка индикатор, поз 7 « дрова» на рисунке 13.1 отображает выбранный пользователем режим работы котла. автоматически горит зеленым.

- кнопка меню поз 2 на рисунке 13.1: Выход на уровень выбора опций.

Параметры блока управления котлом устанавливаются через меню.

Меню имеет два уровня доступа:

- Пользовательское меню;

- Защищённое меню; (в данное меню может входить только наладчик, имеющий соответствующую квалификацию). Меню представлено на рисунке 13.2.

Рисунок 13.2-пользовательское меню

Вход в пользовательское меню осуществляется нажатием клавиши «меню» на блоке управления котлом. вы можете перемещаться по меню, выбрав один из пунктов меню. открывается вкладка с надстройками параметров выбранного пункта меню при этом текущее значение обозначается на экране.

Для изменения какого-либо из параметров работы котла необходимо выполнить следующие действия:

- Выбрать соответствующий параметр, который вы желаете изменить после входа в меню с помощью клавиш «+» и «-», для определения, текущего параметра ориентируйтесь по световой индикации на шкале индикации.

- Нажать клавишу «ввод» для активации режима изменения соответствующего параметра, при этом отображаемое цифровое значение на дисплее должно замигать.

- Установить требуемое значение, используя клавиши - / +;

- повторно нажать клавишу «ввод» для подтверждения, установленного значения.

- Нажать клавишу «вых» для выхода из меню.

- В случае отсутствия каких-либо действий пользователя, система сама выйдет из меню через 30 сек.

Замечание: в нормальном состоянии на дисплее блока управления отображается текущая температура котла.

Редактируемые параметры пользовательского меню.

Приведённые в описании параметры настраиваются пользователем или наладчиком в зависимости от типа используемого топлива и мощности котла. В таблице 1 приведены диапазоны возможного изменения данных параметров и стандартные значения, которые могут быть установлены на новом котле и требуют обязательной настройки. o Память блока управления котлом позволяет сохранять три программы. Каждая из трёх программ может регулироваться и редактироваться пользователем в любое время. Таблица настройки параметров представлена в таблице 13.1.

Таблица 13.1- доступные пользовательские настройки

Наименование	Обозначение	Описание	Время\%	Мин\макс значение
P norm	время работы вентилятора	режим 1	10сек	0сек
		режим 2	10сек	0сек
		режим 3	10сек	0сек
V norm	время работы вентилятора	режим 1	70%	V min
		режим 2	70%
		режим 3	70%
		дрова	70%
температура воды в котле	температура перехода в автоматический режим поддержания	60°C	А12
время задержки подачи шнека	время паузы шнека в режиме автоматического поддержания	1 мин	300мин

Вход в режим просмотра и редактирования защищённого меню выполняется одновременным нажатием и удержанием двух клавиш «меню» и клавиши «-» в течение 5 секунд. После входа в защищённое меню навигация по нему осуществляется клавишами «+» и «-». Для входа в режим редактирования какого-либо из параметров необходимо нажать клавишу «Ввод».

Список редактируемых параметров может изменяться в зависимости от режима, в котором находится блок управления в момент входа в защищённое меню, для корректного редактирования параметров, защищённого меню перед началом редактирования необходимо перевести котёл в выключенное состояние. Котёл переводится в выключенное состояния по-разному, в зависимости от текущего режима работы. Если котёл работает в режиме сжигания дров, выключение производится нажатием и удержанием в течение 5 секунд клавиши «-», если котёл работает в режиме сжигания пеллет, выключение производится нажатием и удержанием в течение 5 секунд клавиши «+». Для редактирования параметров защищённого меню необходимо выполнить следующую последовательность действий:

- Выбрать необходимый для редактирования параметр нажатием клавиш «-» или «+» (на дисплее будет показан код выбранного параметра)

- Нажмите клавишу «ввод» при этом на дисплее отобразится текущее значение выбранного параметра, и он станет доступным для редактирования.

- установите нужное значение нажатием клавиш «-» и «+»

- нажмите клавишу «ввод» для сохранения нового значения.

- чтобы выйти без сохранения, нажмите клавишу «вых».

- чтобы выйти из режима редактирования параметров защищённого меню нажмите клавишу «вых».

- в случае бездействия в течение 60 секунд система сама выйдет из режима редактирования параметров защищённого меню.

Параметры защищённого меню настроек, приведена в таблице 13.2.

Таблица 13.2 - расширенного меню настроек

Наименование	Обозначение	Описание	Время\%	Мин\макс значение
P00	время работы шнека в режиме розжига	режим1	10сек	0\300сек
		режим2	10сек
		режим3	10сек
		дрова	-
P01	время работы шнека в режиме стабилизации	режим 1	10сек	0\300 сек
		режим 2	10сек
		режим 3	10сек
		дрова	-
Р02	время работы шнека в рабочем режиме	режим 1	10сек	0\300сек
		режим 2	10сек
		режим 3	10сек
		дрова	-
PР00	время паузы шнека в режиме розжига	режим 1	10сек	0\300сек
		режим 2	10сек
		режим 3	10сек
		дрова	-
PР01	время паузы шнека в режиме стабилизации	режим 1	10сек	0\300 сек
		режим 2	10сек
		режим 3	10сек
		дрова	-
РР02	время паузы шнека в рабочем режиме	режим 1	10сек	0\300сек
		режим 2	10сек
		режим 3	10сек
		дрова	-
Uv00	процент мощности вентилятора (от полной) в режиме розжига	режим 1	70 %	100 %
		режим 2	70 %
		режим 3	70 %
		дрова	70 %

Приложение к таблице 13.2

Uv01	процент мощности вентилятора (от полной) в режиме стабилизации	режим 1	70 %	100 %
		режим 2	70 %
		режим 3	70 %
		дрова	70 %
Uv02	процент мощности вентилятора (от полной) в рабочем режиме	режим 1	70 %	100 %
		режим 2	70 %
		режим 3	70 %
		дрова	70 %
Uv03	процент мощности вентилятора (от полной) в режиме дожигания при выключении	режим 1	40 %	100 %
		режим 2	40 %
		режим 3	40 %
		дрова	40 %
tg01	температура уходящих газов при которой система переводит котёл в режим остановки котла	-	45° C	30\50° C
tg02	температура уходящих газов для выхода из режима розжига	-	100° C	-
tg03	температура уходящих газов, при достижении которой котёл переходит в режим стабилизации по уходящим газам.	-	280° C	-
tg04	температура уходящих газов, при достижении которой котёл переходит в рабочий режим с по уходящим газам.	-	280° C	-
tg05	температура уходящих газов, при достижении которой котёл переходит в режим стабилизации по уходящим газам.	-	250° C	-
tv04	температура воды в котле при которой система переходит в режим аварии по перегреву котла	-	90° C	80\95° C
tv05	нижнее ограничение устанавливаемой температуры воды в котле	-	60° C	50° C
tv06	верхнее ограничение устанавливаемой температуры воды в котле	-	95° C	95° C
tp01	температура срабатывания датчика нагрева шнека	-	50° C	50\100° C
tg05	температура уходящих газов, при достижении которой котёл полностью останавливает работу	-	30° C	20\45° C

Подключение устройств к блоку управления предусмотрена панель подключения.

На задней части блока управления находятся разъёмы для подключения устройств котла, которые имеют следующие графические обозначения. Обозначение на рисунке 13.3.

Рисунок 13.3 - задняя панель блока управления

Назначение:

А - Питание и штекер с плавким предохранителем.

Б -Насос системы отопления.

С -Вентилятор, подающий воздух на горение.

Д -Привод шнека.

Штекер обозначенный символом «А» имеет гнездо в котором установлен плавкий предохранитель номинальным током 6,3 А.

В случае перегорания предохранителя откройте маленькую крышечку, расположенную в гнезде «А» с помощью отвёртки или иного острого предмета, извлеките перегоревший предохранитель и установите на его место новый указанного номинала. При перегорании предохранителя настоятельно рекомендуем обратиться в сервисный центр за выяснением и устранением причин перегорания.

Примечание:Все отслеживающие датчики подключаются к блоку управления внутри корпуса.

Питание электронного блока управления осуществляется напряжением 220 В,с обязательным использованием стабилизатора напряжения или источника бесперебойного питания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проекта разработали информационную систему управления отопительного котла для частного дома. разработан алгоритм и программа управления системой. Программа написана для микроконтроллеров фирмы Atmel с архитектурой AVR на языке C.

В ходе проектирования информационной системы управления отопительным котлом для частного дома, одним из главных вопросов стоял в выборе оборудования. Решение данного вопроса стала платформа микроконтроллеров с риск архитектурой, позволяющая без особого труда подобрать и обучить выполнять требуемые задачи проекта.Была выбрана элементная база технического уродования.

Следующим не маловажным аспектом встала задача реализации связующего интерфейса между пользователем и системой. Было принято решение разработать графический интерфейс с поддержкой ввода вывода необходимой информации и передачи данных системе, на базе TFTLCDдисплея с встроенной сенсорной панелью, для удобства коммуникации с системой.

В ходе проектирования возникало множество маленьких, но коварных проблем, связанных с реализацией поставленных задач. К примеру инициализация нестандартных модулей, решались подобные проблемы написанием под них алгоритмов, для корректной инициализации с устройством контроля системы.

Проверка стабильности выполнения системой поставленных задач показало удовлетворительные результаты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1) Магда, Ю. С. Программирование и отладка C/C++ приложений для микроконтроллеров AVR / Ю.С. Магда. - Москва.: ДМК Пресс, 2012. - 168 c.

2) Файл pdf. тестирование интерфейсов: http://delta-course.org/docs/Delta2014S-T2-L7.

3) Мясников, В.А. Микропроцессоры: системы программирования и отладки: моногр. / В.А. Мясников, М.Б. Игнатьев, А.А. Кочкин, и др.. - Москва.:Энергоатомиздат, 1985. - 272 c.

4) Предко, М. PIC-микроконтроллеры. Архитектура и программирование / М. Предко. - Москва.: Книга по Требованию, 2009. - 512 c

5) официальный сайт для разработчиков платформ ардуино: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM.

6) Мортон Дж. Микроконтроллеры AVR. Вводный курс. /Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2006. - 272 с.: ил. (Серия «Мировая электроника»).

7) Гарет П. Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини-ЭВМ. - Москва.: Мир,1981

8) Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике Москва.: Энергоатомиздат,1987. (с 262- 269).

9) российский форум программистов и разработчиков микроконтроллеров: http://forum.avr.ru.

10) Анкудинов В.Б. Технические средства автоматизации и управления:ВоГТУ-2012(с 12- 79).

11)кибер-форум - раздел микроконтроллеры: http://www.cyberforum.ru/microcontrollers/

12)сайт-магазин радио деталей в Вологде: http://35radio.ru.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное приложение)

Программа инициализации LCD дисплея, данная программа написана под конкретный котроллер TFTLCDдисплея без использования в коде специальной библиотеки инициализации LCD дисплея.

реализация отправки команд/данных на С.

#define D0 PORTA //так данные передаются по 16 битной шине,

#define D7 PORTD //под это дело мы используем два порта

#define COMMAND_PORT PORTB //управляющий порт

#definelcd_dc 0 //так же может называться RS(comm - 0; data - 1)

#define lcd_res 1 // (active - 0)

#define lcd_rd 2 // (read_active - 0)

#define lcd_cs 3 // (chip_select_active - 0)

#define lcd_wr 5 // (write_active - 0)

voidLcd_Write_Index(uint16_t index)

{

COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_dc); //будем слать команду

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_rd); //выставляем на ножке, отвечающей за чтение 1

COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_cs); //активируемчип

D0 = (index& 0X00FF); //через D0 шлем младший байт

D7 = (index& 0XFF00)>>8; //затем через D7 старший

COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_wr); //теперь стробируем битом записи

_delay_us(5);

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_wr);

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_cs); //деактивируем чип

}

voidLcd_Write_Data(uint16_t data) //все то же самое только DC устанавливаем в единицу

{

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_dc) ;

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_rd);

COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_cs);

D0 = (data & 0X00FF);

D7 = (data & 0XFF00)>>8;

COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_wr);

_delay_us(5);

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_wr);

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_cs);

}

voidLcd_Write_Reg(uint16_t lcd_reg, uint16_t lcd_data) //для записи данных

{

COMMAND_PORT &= ~(1<<lcd_cs);

Lcd_Write_Index(lcd_reg);

Lcd_Write_Data(lcd_data);

COMMAND_PORT |= (1<<lcd_cs);

}

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное приложение)

В приложении Б представлен фрагмент кода рабочей программы информационной системы регулирования отопительным котлом.

#include <UTFT.h>

#include <UTach.h>

#include <OneWire.h>

#include "U8glib.h"

#define nasosKranKotel 47 // Реле 4 - верхнее - НЦ1, КЭ1

#define nasosPotrebiteli44 // Реле 3 - второесверху - НЦ2, НЦ3, НЦ4

#definekranTA 45 // Реле 2 - третье сверху - КЭ2

#definezaslonkaVozduha 46 // Реле 1 - нижнее - МЗ

#definetxa 8 // Аналоговый вход A8 ТХА (Датчик термопары дыма).

UTouchmyTouch( 6, 5, 4, 3, 2);

extern uint8_t BigFont[];

int x, y;

charstCurrent[20]="";

intstCurrentLen=0;

charstLast[20]="";

char sensor1Id[] = "1_Dymovaya_Truba"; // ТХА

char sensor2Id[] = "2_Kotel_Vyhod"; // ДТ2

char sensor3Id[] = "3_Kotel_Obratka"; // ДТ3

XivelyDatastreamdatastreams[] = {

XivelyDatastream(sensor0Id, strlen(sensor0Id), DATASTREAM_FLOAT),

XivelyDatastream(sensor1Id, strlen(sensor1Id), DATASTREAM_FLOAT),

XivelyDatastream(sensor2Id, strlen(sensor2Id), DATASTREAM_FLOAT),

XivelyDatastream(sensor3Id, strlen(sensor3Id), DATASTREAM_FLOAT),

XivelyDatastream(sensor4Id, strlen(sensor4Id), DATASTREAM_FLOAT),

XivelyDatastream(sensor5Id, strlen(sensor5Id), DATASTREAM_FLOAT),

};

// Finally, wrap the datastreams into a feed

XivelyFeedfeed(feedId, datastreams, 6/* number of datastreams */);

EthernetClient client;

XivelyClientxivelyclient(client);

U8GLIB_ST7920_128X64_1X u8g(24, 22, 23); // SPI Com: SCK = en = 24, MOSI = rw = 22, CS = di = 23

//inttempCelsVal[6], tempCelsPre[6], txaCode;

inttxaCode;

floattempCels[6], txaTemp;

booleanreactorActive=0, accumulatorWarm=0,systemCRIHot=0, systemVeryHot=0,postplenieGar=0, sensorOnline[5];

OneWire ds1(28); // Неиспользуемый датчик

OneWire ds2(29); // Температура воды Котел подача ДТ2

OneWire ds3(30); // Температура воды Котел обратка ДТ3

//----------------------------------------

void draw(void) {

u8g.setFont(u8g_font_freedoomr10r);

//-------------------Котел Подача--------------

u8g.drawFrame(0,15,33,48); // прямоугольник

tempOutGraph(2, 3, 32); // Определяет положение индикации ds2 "Температура воды Котел подача ДТ2"

u8g.drawVLine(25,0,15); // труба левая часть

u8g.drawVLine(29,0,15); // труба правая часть

if(!digitalRead(zaslonkaVozduha)) {u8g.drawLine(24,9,30,3);} // вывод изображения заслонки, если она включена

//------------------- --------

u8g.drawEllipse(67,32,4,10,U8G_DRAW_UPPER_LEFT|U8G_DRAW_LOWER_LEFT);

u8g.drawEllipse(110,32,4,10);

u8g.drawHLine(69,21,41); // верхняялиния

u8g.drawHLine(69,42,41); // нижняя линия

tempOutGraph(4, 79, 21); // Определяет положение индикации ds4 "Температура воды ТА Верхняя часть ДТ4"

//----------------Аккумулятор Низ----------

tempOutGraph(5, 79, 59); // Определяет положение индикации ds5 "Температура воды ТА Нижняя часть ДТ5"

//--------------------Трубы-------------

u8g.drawHLine(33,17,16); // выход котла

u8g.drawHLine(33,48,16); // вход котла

u8g.drawFrame(50,2,74,62); // рамка ТА

u8g.drawVLine(80,2,20); // вход аккумулятора

u8g.drawDisc(122,26,3); // насос система

u8g.drawDisc(49,26,3); // насос обратка

u8g.drawCircle(42,48,2); // кран обратка

u8g.drawCircle(79,2,2); // кран аккумулятора

tempOutGraph(3, 3, 62); // Определяет положение индикации ds3 "Температура воды Котел обратка ДТ3"

//--------------------------------------

if (!digitalRead(nasosKranKotel)) u8g.drawHLine(39,21,6);

u8g.drawVLine(44,21,10); // обратка

u8g.drawHLine(39,31,6);

u8g.drawLine(39,31,41,29);

u8g.drawLine(39,31,41,33);

}

//------------

if (!digitalRead(nasosPotrebiteli))

{ // рисуем

u8g.drawHLine(104,5,14); //

u8g.drawLine(118,5,116,3);

u8g.drawLine(118,5,116,7);

//------------

u8g.drawVLine(119,37,12);

u8g.drawLine(119,49,117,47);

u8g.drawLine(119,49,121,47);

//------------

/* u8g.drawVLine(66,40,12);

u8g.drawLine(66,40,64,42);

u8g.drawLine(66,40,68,42);*/

if (!digitalRead(nasosKranKotel))

{ // рисуем

u8g.drawVLine(46,3,12); // выход в меню

u8g.drawLine(46,3,44,5);

u8g.drawLine(46,3,48,5);

//------------

u8g.drawHLine(59,5,14);

u8g.drawLine(73,5,71,3);

u8g.drawLine(73,5,71,7);

//------------

u8g.drawHLine(51,34,12);

u8g.drawLine(51,34,53,36);

if (!digitalRead(kranTA))

u8g.drawVLine(110,15,12);

u8g.drawLine(110,27,108,25);

u8g.drawLine(110,27,112,25);

}

}

else if (!digitalRead(kranTA))

{ // рисуем

u8g.drawVLine(110,15,12);

u8g.drawLine(110,15,108,17);

u8g.drawLine(110,15,112,17);

}

}

//--------------------------------------

u8g.setPrintPos(0, 12); // Вывод показаний датчика

u8g.print((int)txaTemp); // температуры дыма

//--------------------------------------

}

//----------------------------------------

void setup()

{

pinMode(zaslonkaVozduha, OUTPUT); // Назначаемпорт "Выходом"

pinMode(kranTA, OUTPUT); // Назначаем порт "Выходом"

pinMode(nasosPotrebiteli, OUTPUT); // Назначаем порт "Выходом"

pinMode(nasosKranKotel, OUTPUT); // Назначаем порт "Выходом"

digitalWrite(zaslonkaVozduha, HIGH); // Назначаем первичное состояние ячейки Воздушой заслонки "HIGH" - подача воздуха включена

digitalWrite(kranTA, HIGH); // Назначаем первичное состояние ячейки Крана ТА "HIGH"

digitalWrite(nasosPotrebiteli, HIGH); // Назначаем первичное состояние ячейки Насос "HIGH"

digitalWrite(nasosKranKotel, HIGH); // Назначаем первичное состояние ячейки Насоса "HIGH"

u8g.setRot180();

u8g.setColorIndex(1); // pixel on

Serial.begin(9600);

Serial.println("Starting single datastream upload to Xively...");

Serial.print("IP address: ");

for (byte thisByte = 0; thisByte< 4; thisByte++)

{

Serial.print(Ethernet.localIP()[thisByte], DEC);

Serial.print(".");

}

Serial.println();

Serial.println();

}

voidloop()

{

txaCode=analogRead(8); // считывание показаний ТХА (код от 0 до 1023, 4.9 мВ/ед)

txaTemp=txaCode*1.0+1; // вычисление температуры дыма и добавление примерной температуры холодного спая 1 гр.С

tempCels[1] = txaTemp;

//-----------------------------

if (tempCels[2] > 93 || txaTemp> 120){ // если температура воды

reactorActive=1;} //навыходеизкотла

if (tempCels[2] < 93 &&txaTemp< 110){

reactorActive=0;} // температура дыма менее 110 град. С

//-----------------------------

if (tempCels[4] > 26){ // есть ли в аккумуляторе тепло (больше чем 26С)

accumulatorWarm=1;}

if (tempCels[4] <25){ // есть ли в аккумуляторе холодно (мньше чем 25С)

accumulatorWarm=0;}

//-----------------------------

if (tempCels[2] > 95){ // если котел нагрет, более 95 градусов

systemCRIHot=1;}

if (tempCels[2] < 94){ // если котел нагрет, менее 94 градусов

systemCRIHot=0;}

//-----------------------------

if (tempCels[2] > 85){ // если температура котла более 85 градусов

systemVeryHot=1;}

if (tempCels[2] < 84){ // если температура котла меньше 84 градусов

systemVeryHot=0;}

//---------------------

if (reactorActive){

on(nasosKranKotel);

on(nasosPotrebiteli);

// if (tempCels[3] > 55) { еслиreactorActive и температура воды на входе в котел более 55 градусов }

// else {off (nasosPotrebiteli);}

if (systemVeryHot) { on(kranTA); } // в случае нагрева котла до 85 градусов открыть кран подачи в ТА

else { off(kranTA); }

if (systemCRIHot) { // Есликотелперегретболее 95 градусов

on(zaslonkaVozduha);} // остановить подачу воздуха в котел

else {off (zaslonkaVozduha);}

}

else {

off(nasosKranKotel);

on(zaslonkaVozduha); // остановить подачу воздуха в котел

if (accumulatorWarm) { // если в аккумуляторе есть тепло

on(kranTA); // обогрев

delay (1000); // от

on(nasosPotrebiteli); } // накопителя

else {

off(nasosPotrebiteli);

delay (1000);

off(kranTA);

}Размещено на Allbest.ru