空氣處理機組DDC主要由主控電路、溫度傳感器信號采集電路、直流電壓電流信號采集電路、開關量狀態檢測電路、開關量輸出控制電路、模擬量輸出電路、時鐘電路、顯示/按鍵電路、數據存儲電路及RS-485通信電路等組成,如圖2所示。
(1)主控電路主要由STM32單片機組成。單片機外掛有數據采集、數據存儲模塊,通過軟件可完成數據采集、數據分析、狀態判斷和控制執行功能。
(2)溫度傳感器信號采集電路如圖3所示。溫度傳感器信號采集電路將其采集到的Pt1000傳感器的電阻信號輸入到恒流源電路轉化為電壓信號后,再經RC濾波電路接入CPU內部12位A/D通道,通過采樣計算后得到當前對應的溫度值。為了避免溫度測量精度受到傳感器外部引線的影響,Pt1000傳感器采用三線制接法來消除引線電阻誤差。溫度傳感器信號可用于監測新風、回風、送風及典型房間的溫度。
(3)直流電壓電流信號采集電路將采集到的直流信號通過電阻分壓、運放放大、RC濾波后接入CPU內部A/D通道。
(4)開關量狀態檢測電路采用光耦隔離方式監測外部輸入節點。
(5)模擬量輸出電路如圖4所示。利用單片機PWM功能輸出的脈沖信號經光耦隔離、三極管擴流、RC整流濾波后輸出可控的直流0~10V或4~20mA信號。該直流信號可用來調節風閥、水閥的開度比例,也可根據需求調節風機頻率。
(6)開關量輸出控制電路由單片機的I/O口通過三極管擴流后控制多路繼電器輸出,增加了對繼電器的驅動能力,保證了控制的穩定性。
(7)控制器帶有128×64LCD顯示屏和按鍵單元,可實現參數的設置和查詢,同時也能對控制器系統參數進行實時調整。控制器提供了RS-485端口,便于與上位機進行通信。
3.2 軟件設計
空氣處理機組控制流程如圖5所示。空氣處理機組是一個典型的存在著純滯后的大慣性系統。它與室內人員流動情況、室內物體、室外氣候條件有很大關聯,因而難以用精確的數學模型來描述,用傳統的條件方式也難達到最佳的控制、節能目的。