μC/OS-II与ARM在中央空调机组控制器中的应用
1 空调系统简介及控制要求
中央空调由集中制冷/加热站和空调机组两大部分组成。前者提供系统所需要的冷热源，后者通过调节冷冻水/热蒸汽的流量及空气风量来调节温度，调节加湿阀来调节房间的湿度。机组的控制任务是自动调节空气温湿度、风速、送风量及空气的洁净度。系统中所需检测与控制的参量为：自动检测新风、送风、回风及被控房间温、湿度及正压值，表冷器/加热器的供、回水温度；自动检测送、回风机及故障报警；中低效过滤器压差状态及超差报警；根据室外空气状态和室内正压值自动调节新风、回风、排风阀开度 ；根据被控参数及设定参数自动调节表冷器、加湿器的电动调节阀的开度[2-3]。
2 现场控制器硬件结构
如图1所示，整个系统可分为ARM处理器模块、电源模块、各总线接口模块、存储模块、人机交互模块、模拟量输入输出模块及数字量输入输出模块等。
主处理器选用Philips公司生产的ARM7芯片LPC2210，该芯片是基于支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-S CPU的微控制器，最高工作频率可达60 MHz，内部带有16 KB RAM，多达122个通用I/O口（可承受5 V电压），具有两个带16 B收发FIFO的UART，两个完全独立的同步串行接口SPI等丰富的外设。本系统中，存储模块由扩展的2 MB NOR Flash(SST39VF160)与8 MB PSRAM(MT45W4MW16)构成，分别使用LPC2210外部存储器接口的Bank0和Bank1地址空间；人机交互模块包含键盘和LCD两部分，显示和设置空调机组的运行参数及状态。控制器设有8个按键输入，使用I2C接口的接盘与LED驱动芯片ZLG7290进行键盘扫描；从USB接口用于控制器与调试计算机的通信；控制平台设计了以RTL8019AS芯片为核心的以太网接口电路，实现控制器与上位监控级计算机之间的通信；CAN总线接口可用于现场设备的通信；ISP接口、JTAG口为程序下载调试接口；A/D模块采用LPC2210自带的8路10位ADC转换器，检测各路温度及湿度模拟量的输入，构成反馈控制。D/A模块的输出信号作为比例放大器的输入，控制各个调节阀门的开度大小，实现风量和流量控制。数字量输入通道检测风机的运行状态及过滤网压差报警信号；数字量输出通道输出风机、加湿器的开关控制信号。控制器通过对整个空调系统新风、回风的温湿度、送风风机运行状态、初中效过滤段的压差等信号的采集，控制送风风机的变频调速、加湿器的加湿、新风及回风阀门的开度、冷热水阀的开度大小，以达到设定的空气状态[4]。
3 现场控制单元的软件设计
3.1 软件层次与功能
控制器软件由3部分组成：实时操作系统、硬件驱动程序和运行在操作系统之上的应用程序[5]。实时操作系统采用源码公开的μC/OS-II,基于其内核扩展的实时操作系统的整体结构如图2所示。
评论