基于远程监控与在线编程的中央空调通用控制器的研究

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随着社会进步和人们生活水平的不断提高,中央空调已被广泛应用到了工业、商业、家庭等多个领域,成为人们生产、生活过程中不可缺少的一部分。目前,我国的中央空调控制系统主要采用PLC作为系统控制器,其普遍存在着通用性差、维护成本高的弊病。因此,如何设计出通用性好、具有在线编程和远程监控功能的控制器,是许多厂商科研人员的重要研究课题。通用性好的中央空调控制器不仅能够满足各种机型的硬件需求,也为软件的快速开发提供了便利。当用户的控制对象及其控制要点发生改变时,在线编程技术则能方便地实现软件的远程更新;远程监控功能有助于实现楼宇自动化控制和降低维护成本。随着信息化时代的到来,网络技术得到了飞速发展,其在安全性、可靠性、实时性等多方面优势突出,使之越来越多的被应用于控制领域;另一方面,嵌入式技术发展日新月异,嵌入式处理器在具有高速率、低功耗、低价格的同时,其功能越来越强大,外设资源越来越丰富,为其应用领域的拓展提供了强有力的支撑。论文分析了当前中央空调控制器的现状和发展趋势,针对其在通用性、实时监控和在线编程等方面的不足,将网络技术和嵌入式技术相结合,对中央空调控制器做了很大改进,设计了基于远程监控与在线编程技术的中央空调通用控制器。首先,基于课题的系统需求,论文提出了基于远程监控与在线编程技术的中央空调通用控制器的总体设计方案,该控制器包括主板、网络装置与文本显示器三部分,并对方案的可行性和实现做了多方面的探讨研究。然后,论文结合STM32嵌入式处理器硬件资源,设计出适合大多数中央空调机组的控制器硬件,对其电源电路、开关量的输入接口、开关量输出接口、电压测量输入接口、电流测量输入接口、温度测量输入接口、模拟量输出接口和以以太网网卡芯片RTL8019AS为核心的网络装置电路进行了深入探索和研究。论文还介绍了中央空调控制器的软件实现,对嵌入式实时操作系统μC/OS-II和网络协议栈uIP的移植、现场总线协议Modbus协议的实现都做了详尽的剖析。同时,在嵌入式实时操作系统中实现了任务化编程方式,提出了基于μC/OS-II的空调控制器通用流程以及个性化编程过程,实现了软件通用性。论文对电磁兼容性(EMC)测试下的电路设计做了深入研究,结合实际硬件电路设计,提出了本次电路设计中遵循的若干设计法则。最后,对整个中央空调控制系统进行了实验性的测试与分析,找出不足之处并且提出新的改进方案。
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