燃?xì)鉄崴餍畔⒉杉c遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王治國(guó)

摘 要：在燃?xì)鉄崴餍畔⒉杉c遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，采用高精度智能傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)用計(jì)算機(jī)，完成數(shù)據(jù)的顯示、控制、分析、采集等工作。根據(jù)具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)，選擇整體方案，明確系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)智能傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、控制系統(tǒng)等硬件外圍電路，并完成相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而滿足實(shí)際應(yīng)用要求。

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄崴?信息采集;遠(yuǎn)程監(jiān)控;設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

前言：燃?xì)鉄崴魇且环N常見的熱水器類型，燃料選擇了燃?xì)?，燃燒行為，在燃燒室發(fā)生，將產(chǎn)生的熱量，用于加熱冷水。而燃?xì)鉄崴髟谑褂弥芯哂幸欢ǖ奈ｋU(xiǎn)性，因此需要采取有效地保護(hù)措施。信息采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，是燃?xì)鉄崴髦兄匾臋z測(cè)系統(tǒng)，能夠在熱水器應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，以保障熱水器的使用安全，具有重要的意義和價(jià)值。

1 燃?xì)鉄崴骺刂葡到y(tǒng)

在燃?xì)鉄崴骺刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，具有一定的設(shè)計(jì)要求，對(duì)溫度、水路壓力、氣路壓力、水路流量、燃?xì)饬髁康确秶右悦鞔_。同時(shí)滿足耐壓、安規(guī)、熱水、壓力、啟動(dòng)、氣密、熄火等性能要求。檢測(cè)熱水器運(yùn)行中氣密性，對(duì)熱水器排煙系統(tǒng)故障加以模擬，檢測(cè)工作性能。檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成方面，有3個(gè)傳感器負(fù)責(zé)測(cè)試燃?xì)?、出水、進(jìn)水溫度，電磁閥對(duì)管路通斷和工作狀態(tài)等加以控制，并且其它電磁閥發(fā)揮輔助作用。同時(shí)，還有很多相關(guān)的設(shè)備，如增壓缸、空氣壓縮機(jī)、燃?xì)饬髁吭O(shè)備、電磁式水流量計(jì)等。在系統(tǒng)當(dāng)中，采用了工控機(jī)和采集卡，分別選擇IEIPC-600和PCI-1711L型號(hào)。采集卡連接傳感器，提取數(shù)據(jù)。對(duì)各個(gè)執(zhí)行器件，通過數(shù)字I/O口，將控制信號(hào)發(fā)出。安規(guī)性能的綜合分析儀器，選用的型號(hào)是AN9640U，項(xiàng)計(jì)算機(jī)中，通過串口通信，傳入被測(cè)參數(shù)。調(diào)節(jié)水箱液位，使用的磁感應(yīng)液位開關(guān)，和PLC控制方式配合控制。軟件方面，采用C++ Builder6.0版本開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)[1]。在高壓下，對(duì)熱水器管路耐壓測(cè)試，以壓力信號(hào)為測(cè)試項(xiàng)目，主要采集處理液體壓力、管路加壓等信號(hào)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)熱水器安規(guī)項(xiàng)目，包括絕緣電阻或漏電流等，利用測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，并用計(jì)算機(jī)讀取檢測(cè)數(shù)據(jù)[2]。規(guī)定時(shí)間當(dāng)中，對(duì)熱水器出熱水的量、溫度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)測(cè)試相關(guān)指標(biāo)。主要采集處理相關(guān)的信號(hào)。對(duì)熱水器在運(yùn)行當(dāng)中，燃燒室中燃燒產(chǎn)生的二次壓力變化進(jìn)行檢測(cè)，滿足熱水器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，主要采集處理氣體壓力信號(hào)。如果供水不足，熱水器運(yùn)行中，對(duì)水流變化加以檢測(cè)，滿足熱水器設(shè)計(jì)需求，對(duì)低壓水流量穩(wěn)定提供，主要采集處理流量信號(hào)。

2 燃?xì)鉄崴鲾?shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制

數(shù)據(jù)卡的型號(hào)是PCI-1711L，具有強(qiáng)大的功能，該數(shù)據(jù)卡，具有多樣的功能，有交直流轉(zhuǎn)換器，采樣速率很高，單獨(dú)模擬量輸入，為16路，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入通道增益可編程。自動(dòng)通道，增益掃描，有16路輸入輸出。編程方面，包括行使其和觸發(fā)器。此外，包括了接線端子板。該系統(tǒng)對(duì)單端模擬量用8路輸入，事件計(jì)數(shù)器1個(gè)，用于采集數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)工作。辦卡對(duì)光盤附帶，提供DLL驅(qū)動(dòng)，位數(shù)是32為。通過對(duì)驅(qū)動(dòng)程序的應(yīng)用，編程人員能夠在多種變成換金中，利用相應(yīng)接口編程控制硬件系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，涉及到的功能及特點(diǎn)，主要是即插即用，對(duì)于計(jì)數(shù)器，在編程中，能在卡上完成，并且具有16路輸入輸出[3]。工控機(jī)，就是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也叫做IPC，其與個(gè)人計(jì)算機(jī)的區(qū)別在于，進(jìn)行了加固增強(qiáng)，使其工作環(huán)境得到拓展，能滿足工業(yè)需求，用于工業(yè)控制。針對(duì)工業(yè)環(huán)境中的種種特點(diǎn)，在工控機(jī)當(dāng)中，采用了全鋼結(jié)構(gòu)、雙風(fēng)扇、專用底板、專門電源等，其防沖擊、防塵、仿瓷能力強(qiáng)，正壓對(duì)流排風(fēng)，設(shè)置濾塵網(wǎng)，增加ISA、PCI插槽，過流保護(hù)能力、過壓保護(hù)能力、抗干擾能力強(qiáng)。所選工控機(jī)型號(hào)是IPC610，具有14槽，能夠?qū)Ω邷?、振?dòng)、沖擊等不良環(huán)境加以承受，對(duì)PCI、OSA底板能夠支持。配置的硬盤為3.5寸，軟驅(qū)也相同，同時(shí)選擇了冷卻風(fēng)扇，帶有空氣過濾器，可切換電源。前面板可上鎖，保護(hù)設(shè)備安全。過濾冷卻風(fēng)扇，能保證機(jī)箱內(nèi)空氣循環(huán)流通，有驅(qū)動(dòng)器托架、板卡固定條等，提高穩(wěn)定性能[4]。

3 燃?xì)鉄崴鬟h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控燃?xì)鉄崴鞯倪^程中，界面通過圖形化的方式，將各個(gè)管路暢通性、水泵工作狀態(tài)、電磁閥打開狀態(tài)、熱水器燃燒狀態(tài)等加以體現(xiàn)。通過人機(jī)交互圖形界面，操作人員能夠直觀的感受整個(gè)系統(tǒng)，清楚明確的掌握熱水器燃燒狀態(tài)，為操作控制提供方便[5]。隨著編程技術(shù)的發(fā)展，在界面設(shè)計(jì)中，人機(jī)交互圖形化，逐漸成為主要的工控設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)?；诖?，顯示界面采用C++ Builder，以及Iocomp空間完成，能歐對(duì)不同的開發(fā)環(huán)境加以支持。數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中，采集卡PCI-1711L，可以通過不同方法提取數(shù)據(jù)，包括DMA、中斷、軟件觸發(fā)等方式。其中，DMA方法復(fù)雜性較高，不過無需CPU參與，該方法在大量數(shù)據(jù)，有較高采集速度要求的情況下，應(yīng)用比較合適。傳輸當(dāng)中，運(yùn)用的方法是DMA，對(duì)于DMA級(jí)別，應(yīng)當(dāng)明確指定。對(duì)控制板卡，對(duì)DMA控制寄存器操作，同時(shí)對(duì)Intel DMA控制器，也要操作，不過，這種方法，對(duì)內(nèi)存，會(huì)造成影響。

在燃?xì)鉄崴鬟h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，結(jié)合了軟硬件，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)是可靠準(zhǔn)確的硬件設(shè)備，而對(duì)復(fù)雜功能的實(shí)現(xiàn)，需要上位機(jī)軟件加以實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用中斷方法，編寫ISR程序，并加以運(yùn)用，對(duì)于內(nèi)存變量，是預(yù)先完成定義的，對(duì)板卡中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行傳輸。完成A/D轉(zhuǎn)換，由EOC信號(hào)產(chǎn)生硬件中斷，ISR將數(shù)據(jù)傳輸完成，在運(yùn)行中，需要對(duì)中斷級(jí)別加以設(shè)置。軟件觸發(fā)方式的精度能達(dá)到毫秒級(jí)，周期查詢寄存器，完成數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，但速度相對(duì)較慢，在低速數(shù)據(jù)采集中比較適用。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試流程中，需要根據(jù)設(shè)定步驟執(zhí)行。程序控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將測(cè)試熱水器鎖在測(cè)試臺(tái)上。如果測(cè)試結(jié)果未鎖定，則測(cè)試程序?qū)⒔Y(jié)束，操作員將檢查原因。如果系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控到熱水器處于鎖定狀態(tài)，則通過掃描序列號(hào)的熱水器進(jìn)行測(cè)試，確定熱水器被測(cè)試的類型根據(jù)不同的序列號(hào)，并以編號(hào)為唯一依據(jù)。讀取設(shè)置的數(shù)據(jù)參數(shù)。在后續(xù)的測(cè)試流程當(dāng)中，將其作為判斷是否合格的依據(jù)。主要流程步驟包括臺(tái)架鎖定、控制電磁閥、掃描序列號(hào)、安規(guī)測(cè)試、耐壓測(cè)試、產(chǎn)品信息配置、小流量啟動(dòng)、設(shè)置燃燒器最小壓力、設(shè)置燃燒器最大壓力、出水溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。

4 小結(jié)

燃?xì)鉄崴鞯膽?yīng)用中，信息采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)十分重要，對(duì)此，分析了其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求確定系統(tǒng)構(gòu)成，分析數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制，包括工控機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡等，然后對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)軟件加以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，滿足燃?xì)鉄崴鞯臏y(cè)試需求，保障使用安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]何哲峰， 高世飛， 楊煥誠(chéng). 天然氣流量計(jì)檢測(cè)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)， 2015（21）：103-103.

[2]路燈杰， 黃恒慶， 楊釗，等. 一種裝有燃?xì)庑蜔崴髟∈业陌踩雷o(hù)系統(tǒng)[J]. 信息通信， 2016（4）：149-150.

[3]胡國(guó)霞， 瞿燕. 太陽(yáng)能與燃?xì)鉄崴髀?lián)合供熱水系統(tǒng)在村鎮(zhèn)中的應(yīng)用[J]. 電力與能源， 2014， 35（5）：639-642.

[4]李輝， 嚴(yán)育才， 王玉勤，等. 一種新型節(jié)能燃?xì)鉄崴餮h(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 時(shí)代農(nóng)機(jī)， 2017（10）：131-131.

[5]劉志鵬， 朱耀麟. 空氣源熱水器恒溫控制器數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 西安工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2015（1）：110-114.