用PIC单片机的燃油热水炉电脑控制器

winnie

燃油热水炉与燃煤锅炉相比具有热效率高、污染小、自动化程度高等优点，正在逐步取代城市中的燃煤生活锅炉。本文介绍的控制器以PIC16C57单片机为核心构成，采用EEPROM，不怕掉电，永久保存用户程序，并可随时更改。系统时钟采用专用时钟芯片，因此抗干扰能力强，功能完善。本控制器已经过数年的实用检验，具有很高的可靠性。
　　本控制器由两块印板组成，图1为CPU板，图2为输入输出板。图1以PIC16C57单片机为核心，用IC1～IC8对CPU串行输出的显示码进行串－并转换，并带动LED1～LED8显示数字。LED1在走时状态下显示星期，在编程状态下显示定时编号，LED2～LED5显示时钟，LED6～LED8显示温度，IC9～IC10用来并－串转换扩展输入口，IC13为EEPROM用来储存用户程序，IC12是时钟日历芯片，在这里仅用了星期、时和分。图2为输入输出板，MK1是专为热水、开水水位检测设计的模块，与冷水不同的是热水的水蒸气会在水位探极固定板上凝水，而产生误动作，MK1既能保证有足够的灵敏度又不受水蒸气凝水的影响，水位信号经IC15～IC21光隔离后送入CPU。MK2为测温模块，将温度进行A/D转换后串行送入CPU。接线端子X1～X4和X7接两个电接点压力表，用来根据用户设的压力范围自动控制两个增压泵的开停，增压泵是炉子位于低处而要往楼上送水时才用。X5～X6接到燃烧机故障输出端，点火失败后，控制器停机并报警。
　　控制器的工作过程如下：系统上电复位后，如时钟还未运行，应首先校时，同时按下AN1和AN3即可进入校时状态，此时LED11灭，LED13亮，按动AN1和AN2可设定星期、时和分。接着输入用户程序，同时按下AN1和AN2即可进入编程状态，此时LED11灭，LED12亮。控制器工作程序按周循环，可设定一周内每一天的开停，每天可设5个不同的工作程序。首先设定一周内哪天工作哪天停机，然后设定每一天的工作程序，每一个工作程序包括开机时间、烧水的温度、关机时间。规定温度设定在90℃以下，执行烧热水程序；设定在90℃以上，100℃以下，执行烧开水程序；设定在100℃以上执行烧蒸汽程序。按动AN1和AN2，即可设定开机时间和温度，设定关机时间时，把温度值设定为“OFF”即可。按此一直设定完5个工作程序，如用不完5个工作程序，其余的应把温度值全部设为“OFF”。最后按一下AN3，LED12灭，LED11亮，回到正常工作状态。只要定时时间一到，即自动开机工作，并执行相应的工作程序。K1为手动/自动转换开关，手动操作是为了方便在所设定的工作程序以外，临时要开机烧水而设置的。合上K1，LED9亮，进入手动操作状态。这时按AN4可设定烧水的温度，然后按一下AN5，炉子即按照所设定的温度自动工作。如要关机，把K1拨到自动位置即可。手动/自动状态可随时切换，两种状态的工作程序互不影响。
　　热水炉主要由炉主体和贮水池构成，两者通过循环泵和管道连接，贮水池和循环泵只在烧热水时使用，因此工作程序分为三种。烧热水时，只要贮水池的水位高于水池缺水位置，循环泵即工作，炉体水位高于炉体缺水位燃烧机即工作，只要水池水位不到高水位位置，进水阀就一直打开。当炉体水位低于缺水水位时，燃烧机停机，水池水位低于缺水时，循环泵停止。当水温到达设定值时，燃烧机停机，热水阀打开，延时数秒后，热水增压泵起动，水位随着用水而降低至低水位时进水阀打开，因冷水的加入，水温降低到温度下限时，燃烧机又重新起动，如此循环到该工作程序结束。烧开水工作程序与烧热水不同，循环泵贮水池不参与工作，只用炉主体烧开水。当水位超过炉体缺水探极时，燃烧机即起动。水烧开后燃烧机停机，开水阀打开，稍后开水增压泵起动。在该工程程序结束前，只要炉体水位高于缺水位置，燃烧机会根据水温变化而开停，保持开水温度不低于85℃，当开水放至低于开水放完水位时，不管工作程序结束与否，都将自动关机。烧蒸汽工作程序与烧开水类似，只是水开后，开水不打开，只要水位不低于炉体缺水位置，燃烧机就不停机。当水低于缺水位置时，进水阀又打开，如此循环至工作程序结束。
　　燃油热水炉在大多数情况下都是安装在楼顶上，这样可以免去增压送水部分，这时为了在楼下方便操作和准确了解楼顶上炉子的工作状况，可在图1、图2电路的基础上稍作改动，用两片单片机加上两片MAX487，如图3所示，组成主从结构。主机装在楼下，从机装在楼顶，通过由两片MAX487组成的RS－485接口，用一根双绞线即可双向传输控制指令和数据，很方便地实现遥控操作。MAX487为差分平衡型RS－485标准通讯接口电路，具有很强的抗共模干扰能力，通讯距离可达1200米。