電力線載波通信的誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：提出了基于電力線載波通信的誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并給出了基于ARM7的控制器電路圖，包括電力線載波通信、CO檢測、煙霧檢測、時(shí)鐘、存儲等模塊電路；討論了主／從通信過程、風(fēng)機(jī)控制流程及詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)流程。該設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)的總線式智能通風(fēng)控制系統(tǒng)相比，具有系統(tǒng)構(gòu)建簡單、成本低、調(diào)試維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電力線通信；誘導(dǎo)通風(fēng)；LPC220O；煙霧檢測；C0檢測；PL2102

引言

誘導(dǎo)通風(fēng)是采用誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)噴射出高速氣體，誘導(dǎo)和帶動周圍氣體向前運(yùn)動，從而達(dá)到空氣流通和換氣的目的。目前，多采用智能型控制系統(tǒng)，布線復(fù)雜，成本高，系統(tǒng)調(diào)試及維護(hù)不便。電力線載波通信具有成本低、調(diào)試維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)。

1 電力線通信誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

電力線通信誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，系統(tǒng)由多個(gè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器組成，控制器之間采用電力線通信，每個(gè)控制器都具有檢測周邊空氣質(zhì)量狀況(煙霧檢測、CO檢測)的功能，并能夠根據(jù)檢測結(jié)果控制一臺誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)工作�？刂破鞣种鳎瘡目刂破鳎�主控制器在完成本身所帶誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制的同時(shí)，要獲取各從控制節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)，并控制從控制器工作。從控制控制器根據(jù)檢測結(jié)果控制自身所帶誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)工作，同時(shí)向主控制器匯報(bào)當(dāng)前工作狀態(tài)并受到主控制器控制，當(dāng)自身控制與主控制器控制命令發(fā)生沖突時(shí)，以主控制器控制命令為準(zhǔn)，例如自身需要開啟風(fēng)機(jī)，而控制命令需要關(guān)閉風(fēng)機(jī)，則控制關(guān)閉風(fēng)機(jī)。

2 電力線通信誘導(dǎo)通風(fēng)控制器硬件設(shè)計(jì)

2．1 誘導(dǎo)通風(fēng)控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖

電力線通信誘導(dǎo)控制器硬件結(jié)構(gòu)分為煙霧檢測、CO檢測、電力線載波通信、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制、電源單元、時(shí)鐘單元、存儲單元、看門狗復(fù)位及鍵盤顯示等功能單元，如圖2所示。鍵盤主要進(jìn)行系統(tǒng)控制參數(shù)(如CO濃度閾值、主／從節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、風(fēng)機(jī)起／停延時(shí)等)設(shè)定及時(shí)鐘校準(zhǔn)，顯示單元可以指示用戶參數(shù)設(shè)定過程，并顯示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，便于系統(tǒng)的安裝調(diào)試及維護(hù)。參數(shù)設(shè)定后，將參數(shù)寫入存儲器中，控制器開始進(jìn)行煙霧檢測、CO檢測、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制等工作；主控制器需要定時(shí)查詢各從控制器工作狀態(tài)，并控制從控制器工作。

由于誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)工作環(huán)境(如車庫)內(nèi)供氧不充分，如果發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，在火災(zāi)初期為陰燃狀態(tài)，若此時(shí)開啟誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，會助燃為明火，因此控制器有必要進(jìn)行煙霧檢測(檢測陰燃狀態(tài))，避免誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)誤動作造成重大損失，在檢測到火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并停止所有風(fēng)機(jī)。C0檢測用于衡定區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量狀況，檢測到CO超標(biāo)時(shí)開啟誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)工作，保證通風(fēng)換氣效果�？刂破魍ㄟ^電力線載波通信單元實(shí)現(xiàn)與其他控制器的數(shù)據(jù)傳輸和信息交互。由于控制器工作環(huán)境復(fù)雜、工作過程無人值守，看門狗復(fù)位單元可以有效避免系統(tǒng)工作過程中發(fā)生死機(jī)和程序跑飛現(xiàn)象。

2．2 誘導(dǎo)通風(fēng)控制器硬件電路圖

誘導(dǎo)通風(fēng)控制處理器采用32位ARM微控制器LPC2200，該處理器基于ARM7TDMI-S體系結(jié)構(gòu)，處理器時(shí)鐘頻率高達(dá)60 MHz，片內(nèi)集成高速Fl-ash存儲器及豐富的外設(shè)部件(如外部中斷、A／D轉(zhuǎn)換、LCD控制器等)；處理器自帶的10位A／D轉(zhuǎn)換，可以保證C0檢測、煙霧檢測中數(shù)據(jù)采集的需要；處理器自帶看門狗寄存器，在運(yùn)行中如果沒有周期性的重裝，寄存器溢出時(shí)將產(chǎn)生內(nèi)部復(fù)位。時(shí)鐘單元采用時(shí)鐘芯片SD2405AP，該芯片內(nèi)置晶振、充電電池、具有標(biāo)準(zhǔn)I2C接口，可方便地掛接在LPC2200的I2C接口上，芯片內(nèi)部具有年、月、日、時(shí)、分、秒寄存器，可以滿足誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)定時(shí)、延時(shí)啟／�？刂�、CO及煙霧的定時(shí)檢測要求，電力線通信誘導(dǎo)通風(fēng)控制器電路圖如圖3所示。其中CAT24WC02是串行EEPRO-M，SP708S是微處理器監(jiān)控器件。