液冷源控制系统

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1、液冷源控制系统朱恩庆，朱蕴璞，高飞(南京理工大学机械工程学院，南京210094)摘要：根据液冷源系统各项参数、功能需要和结构特点，设计了以单片机为核心的温度、压力、流量检测和电气控制电路，设计并编写人机交互界面，结合温度和压力PID智能算法，成功实现了大功率机组液冷系统的高精度温度、压力采集和控制，并提供了一个良好的人机交互界面。关键字：液冷源；温度PID；压力PID；人机交互界面；系统控制中图分类号：TP273LiquidCoolingControlSystemZhuEnqing,ZhuYunpu,GaoFei(ChinaSchoolofMechanicalEngineeri

2、ng,NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094,China)Abstract:Accordingtoeachparameter,functionneedsandstructurefeaturesofliquidcoolingsystem,thecircuitfocusedonmicrocomputerisdesignedwiththefunctionofdetectionontemperature,pressureandliquidflow,andelectriccontrol.Ahumanmachineinte

3、rfacesoftwareisdesignedandwrittenincombinationoftemperatureandpressurePIDintelligentalgorithm,whichnotonlysuccessfullyachievesthehighprecisionacquisitionandcontrolofpressureandtemperatureofliquidcoolingsystemwithhigh-powerbutalsoprovidesagoodhumanmachineinterfaceforoperators.Keywords:liquidc

4、oolingsystem;temperaturePID;pressurePID;humanmachineinterface;systemcontrol液冷源是为大功率电子设备提供冷却液的设备，它对于大功率电子设备的正常散热工作起到至关重要的作用。液冷源的控制系统是液冷源的核心部分，它主要负责根据操作者的操作命令要求完成对各个组成部件如压缩机、风机、比例阀等的控制，并实时监测各部分温度压力流量的工作情况，并能做出相应的调节或者报警处理。通常液冷源的控制系统均采用PLC模块，但由于系统庞大造成的成本高，并且军品级器件进口困难等问题，一直阻碍着国内液冷源的发展，因此研制了以AVR单片

5、机为核心的控制系统来保证系统的低成本与高可靠性。1系统总体结构系统的总体结构如图1所示，供液和回液之间连接热源负载，经系统冷却的低温液体循环液流经负载带走负载上的热量，循环液温度升高，再流回至系统内部的热水箱或者冷水箱，冷水箱里面的液体经过冷风机和压缩机冷却，根据需要的供液温度和压力，使用PID智能算法调节温度或者压力比例阀，混合两水箱中的液体作为供液输出。供液与回液做如此循环流动以达到高效的制冷目的，操作者可在人机交互界面选取液冷源系统的工作模式，在相应的模式下通过监测控制电路直接控制各部分的运作。图1液冷源控制系统的总体结构2硬件设计原理控制系统的主控板也就是检测控制电路板

6、的组成结构如图2所示，本设计中处理器使用的AVR单片机中的ATMEGA128，它有丰富的硬件资源，能很好的适用于液冷源控制系统的多控制检测量的需求。采用基于PT100铂电阻传感器的三线制热电阻测温法，PT100的精度能达到0.5%，它的电阻信号通过16位高精度AD7792提供的稳定恒流源转换成电压信号再经过AD7792转换并补偿成对应的高精度数字温度信号。4路温度信号分别是供液温度、回液温度、冷水箱温度、热水箱温度。供液压力传感器、回液压力传感器、供液流量传感器和回液流量传感器使用的都是4~20mA输出，它们通过电流电压转换后用6通道16位精度的AD7656采集后送至单片机。压

7、力三通阀和流量三通阀均是同0~10V的电压控制，单片机将对应的数值通过16位DA芯片AD5764转换成电压信号输出来控制三通阀开度。单片机的IO口以74HC573扩充输出，以74HC245扩充输入，同时继电器使用ULN2003进行驱动。系统的通讯接口为RS422，一组负责与触摸屏通讯，另一组为从机通讯做的预留口。图2检测控制电路组成结构3系统软件设计3.1系统工作流程系统工作分为3种模式，自动模式，手动模式和加液模式。自动模式是操作者启动系统后设置所需要的供液温度和供液压力，系统将首先判断热