Дипломная (вкр): Разработка информационной системы управления отопительным котлом для частного дома

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.

.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

) кнопка включения сети;

) кнопка вызова меню на панели управления;

) индикация температуры теплоносителя в котле;

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

) кнопка ручного включения вентилятора (индикация работы вентилятора);

) индикация работы насоса;

) индикация режима работы;

) термостат (независимая защита от перегрева);

) 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