浅析暖气控制器控制原理及布局

魏翔

南京热备舒能源科技有限公司，江苏南京210000

摘要：随着我国经济的迅速发展及科技水平不断上升，推动了人们生活质量得到大幅度的提高。人们对于暖气控制器的需求量也越来越高，为了更加满足人们多元化的需求，我们就要重视对暖气控制器其原理及布局的分析，以此来更好的满足人们的需求。

关键词：暖气控制、原理、布局

1前言

经济的迅速发展及生活质量水平的提升，带动了人们对于更加先进的生活方式的追求。因此，我们就要注重对暖气控制器的应用力度，那么我们就要着重分析一下暖气控制器，其控制原理及布局结构，只有更加了解该方面的相关理论知识，才能更好的推动该控制器的发展。

2背景技术

现在百分之九十的家庭所用的暖气片暖气阀都是那种传统的机械式的，非地热式家庭甚至连机械式的旋钮的没有，基本都没有智能调温的功能，都是通过手动旋转阀门控制暖气管热水流量大小来调节室温。这完全是基于人工操作，调节温度全凭主观感受，只要水温和室内环境发生变化，就需要时刻调节阀门，十分繁琐。

3PLC的硬件组成

此调温器的硬件组成由温度检测模块、温度控制模块、执行模块以及人机界面模块构成。如下图：

（1）系统硬件及原理。PLC采用日本三菱公司的FX2N–**MT型号，为了获得快速性能输出采用晶体管输出；选择FX2N–4AD/TC型温度传感器；选择三菱FX2N–4DA型数模转换器，它有四通道的D/A输出，转换速度2.1ms，总体精度+1%。人机界面是为了显示和设置运行参数，例如温度、时间及报警提示等，选用三菱GT1000型触摸屏；选择J型热电偶温度传感器。

（2）调温原理。热电偶将检测到的温度通过转换变成PLC可以处理的数字量输入到PLC。PLC将所检测到的温度与温度设定值进行比较并按某种控制规律对误差值进行运算，将运算之后的结果送给模拟量输出模块，通过D/A转换器变成模拟量信号，驱动执行机构调温阀门动作。从而实现对温度的闭环控制。

（3）控制规律。FX系列PLC的PID指令采用的是位置式输出的增量式PID算法，为了使得该指令比普通的PID算法具有更优的控制效果，在这里我们采用PID指令与模拟量输入/输出模块结合使用，并且在控制算法中使用了反馈量的一阶惯性滤波、反馈量微分和不完全微分等措施。

4技术方案

低温辐射地板采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统。低温热水地板辐射采暖以低温热水作为热源、通过埋设于地板下的加热管—铝塑复合管或导电管，把地板加热到表面温度18℃-32℃，均匀地向室内辐射热量而达到采暖效果，是一种对房间的微气候进行调节的节能采暖系统。它可以由分户式燃气采暖炉、市政热力管网、小区锅炉房等各种不同方式提供热源。由于其散热均匀使人热感觉舒适，而且具有管理方便、不占用使用面积、卫生条件好、无噪声、节能、维修量小等优点，缺点是要占用50-70mm的建筑物高度，不仅造成楼板或地面每平方米要至少增加20Kg的静荷载，而且土建初投资也有所增加；对管材要求高，要选择耐压耐温耐腐蚀、热稳定性能好的高科技环保管材；不便于二次装修，不能在地面钉钉子，易损坏地下管线且维修麻烦，要选择耐压耐温耐腐蚀、热稳定大部分采暖方式节能百分之二十几；地板上如铺地毯将影响采暖效果；时间长了，家具可能会变形。铺设木地板则有干裂的现象，不宜选用纯实木地板，且随着时间的推移木地板可能会变形。近几年我国很多地区已广泛采用这种采暖方式，特别是各种新型保温材料和塑料管材的出现，管材价格的下降，都加速了低温热水地板辐射采暖在我国的发展。该系统特别适用于大开间、矮式窗、热媒温度低、装修要求高的建筑物，因系统可以进行局部调节和分户控制、分户计量的功能，如今在住宅中也得到广泛的应用，已成为目前我国常用的供暖型式之一。

4.1可控温暖气管装置模块组成及各自作用

系统由三大模块组成，分别为电源模块、mcu模块、电磁阀及其驱动电路模块。电源模块包括5V稳压模块、24V直流电源模块。其中24V直流电源模块直接由24V低压电源提供，并向两个电磁阀供电；5V稳压模块由24V直流电源接入LM2940稳压电路实现，并向单片机最小系统供电。mcu模块组成设备有：ats89c52单片机最小系、DS18B20数字温度传感器、12864液晶显示器、红外控制设备。其中ds18b20为一款精度高、功能强大的数字温度传感器，在本系统中其主要作用为实时采集室内温度t1，并将数据传送至单片机系统进行处理；红外控制设备接收用户设定的温度值t2，并将接收数据传送至单片机；ats89c51单片机最小系统主要包括时钟电路和复位电路，在本系统中的主要作用为接收并处理温度信息，通过对比t1与t2的值，根据预先设定的程序流程产生相应动作，从而控制电磁阀的开启与关；12864液晶显示器为一款带有汉字字库的液晶显示器，主要用来显示室内温度信息，实现人机交流。电磁阀及其驱动电路模块由两个常开型电磁阀及其驱动电路组成，用于响应相应指令，控制暖气片中水流的通断。

4.2设备工作流程

用户根据12864液晶显示屏所示室内温度信息及自身感觉冷暖情况，通过红外遥控器设定所需室温，单片机接收到温度信息后与数字温度传感器传输的温度信息进行对比，并进行相应的处理，输出相应指令控制电磁阀的通断。

4.3用户操作使用方法

利用温度传感器实时测取室内温度，人们通过液晶显示屏实时看到室内温度，若室内温度不合适，可使用红外遥控设置自己偏好的室温。红外线接收器先接收遥控发出的红外信号，红外信号接着被传送到单片机控制模块，经过单片机的处理之后，将决定暖气片的进水端电磁阀与出水端电磁阀的开与闭。室内温度高于所设置的温度时，进、出水端电磁阀均自行关闭，暖气管中的水将通过三通接头改变流动方向，绕过暖气片流动。待到室内温度低于设定温度一定值时进、出水端电磁阀再一同打开，从而实现了暖气管实时控温的智能化。

5实用性论述

经查阅相关资料[5]，对于一间长4m，宽4m，高3m的卧室，其通过长200cm，高150cm的窗户和宽80cm，高230cm的门以及墙面向外散热功率为1850W。假设暖气片散热功率为2000w，室温维持在25℃，可知此时室内空气密度为1.1691kg/m3，空气比热容为Cv=0.71125kJ/（kggk）。将高温水对电磁阀氧化等因素考虑在内，经计算得：电磁阀在无故障情况下可连续使用2～3年。根据实际，每年暖气使用时间一般为4个月，因此得电磁阀使用年限为4～5年。经分析得：电磁阀在一定程度上在此具有实用性。其可以在使用期间节省大量不必要的能源，而购买这部分能源的费用远超电磁阀本身。

6结语

总而言之，为更好满足人们多元化的需求，提高人们的生活质量，我们在日后控制器的发展建设工作中就要注重对其控制原理及布局的分析与掌握，进而将其在应用过程当中所出现问题及时解决，才能更好的减少人们在生产生活过程当中故障出现的频率，从而更好保障人们的生活质量。

参考文献:

[1]李广伟.“新工科”课程建设学教改革研究与实践——以《可编程逻辑控制器原理及应用》课程为例[J].理论观察,2019(1).

[2]高策,邱杨.PLC变频器控制系统通讯原理及常见问题解析[J].港口装卸,2018,243(06):52-54.

[3]王小宁.面向低速电动汽车的永磁同步电机控制算法研究[D].

[4]王晋强.10kV高压开关柜电晕问题分析及处理对策研究[J].机电工程技术,2018,47(11):206-208.