μC/OS-II與ARM在中央空調機組控制器中的應用
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1 空調系統簡介及控制要求
中央空調由集中制冷/加熱站和空調機組兩大部分組成。前者提供系統所需要的冷熱源，后者通過調節冷凍水/熱蒸汽的流量及空氣風量來調節溫度，調節加濕閥來調節房間的濕度。機組的控制任務是自動調節空氣溫濕度、風速、送風量及空氣的潔凈度。系統中所需檢測與控制的參量為：自動檢測新風、送風、回風及被控房間溫、濕度及正壓值，表冷器/加熱器的供、回水溫度；自動檢測送、回風機及故障報警；中低效過濾器壓差狀態及超差報警；根據室外空氣狀態和室內正壓值自動調節新風、回風、排風閥開度 ；根據被控參數及設定參數自動調節表冷器、加濕器的電動調節閥的開度[2-3]。
2 現場控制器硬件結構
如圖1所示，整個系統可分為ARM處理器模塊、電源模塊、各總線接口模塊、存儲模塊、人機交互模塊、模擬量輸入輸出模塊及數字量輸入輸出模塊等。
主處理器選用Philips公司生產的ARM7芯片LPC2210，該芯片是基于支持實時仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S CPU的微控制器，最高工作頻率可達60 MHz，內部帶有16 KB RAM，多達122個通用I/O口（可承受5 V電壓），具有兩個帶16 B收發FIFO的UART，兩個完全獨立的同步串行接口SPI等豐富的外設。本系統中，存儲模塊由擴展的2 MB NOR Flash(SST39VF160)與8 MB PSRAM(MT45W4MW16)構成，分別使用LPC2210外部存儲器接口的Bank0和Bank1地址空間；人機交互模塊包含鍵盤和LCD兩部分，顯示和設置空調機組的運行參數及狀態。控制器設有8個按鍵輸入，使用I2C接口的接盤與LED驅動芯片ZLG7290進行鍵盤掃描；從USB接口用于控制器與調試計算機的通信；控制平臺設計了以RTL8019AS芯片為核心的以太網接口電路，實現控制器與上位監控級計算機之間的通信；CAN總線接口可用于現場設備的通信；ISP接口、JTAG口為程序下載調試接口；A/D模塊采用LPC2210自帶的8路10位ADC轉換器，檢測各路溫度及濕度模擬量的輸入，構成反饋控制。D/A模塊的輸出信號作為比例放大器的輸入，控制各個調節閥門的開度大小，實現風量和流量控制。數字量輸入通道檢測風機的運行狀態及過濾網壓差報警信號；數字量輸出通道輸出風機、加濕器的開關控制信號。控制器通過對整個空調系統新風、回風的溫濕度、送風風機運行狀態、初中效過濾段的壓差等信號的采集，控制送風風機的變頻調速、加濕器的加濕、新風及回風閥門的開度、冷熱水閥的開度大小，以達到設定的空氣狀態[4]。
3 現場控制單元的軟件設計
3.1 軟件層次與功能
控制器軟件由3部分組成：實時操作系統、硬件驅動程序和運行在操作系統之上的應用程序[5]。實時操作系統采用源碼公開的μC/OS-II,基于其內核擴展的實時操作系統的整體結構如圖2所示。
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