专利名称：一种轮询法多任务调度与软件定时器在空气源热泵热水器中的应用方法
技术领域：
本发明涉及热泵空调技术领域，特指一种空气源热泵空调系统的控制与实现方法。
背景技术：
空气源热泵空调系统就是利用热泵技术，将热泵空调与热泵热水器相结合起来而形成的具有空调、供暖、热水器三重功能的系统。该系统具有高效率、节能环保，零污染、零排放的优点。其中热泵控制的算法依赖软定时器的运作，由于软定时器在精度上并不能与硬件定时器相比，因此技术最大不足在于任务执行时间不能被精确地执行。但是对于热泵系统而言，延时大多数场合只是为了让系统变得可靠和提高使用寿命，对定时器精度要求不高，达不到要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种空气源热泵空调系统的控制与实现方法，其设计简单科学，很好地解决了热泵系统里面大量的定时驱动任务，可提高定时效率，具有伸缩性和非常强的适应性。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种空气源热泵空调系统的控制与实现方法，其包括初始化模块、功能模块、子设备，初始化模块与功能模块、至少一个以上的子设备相连接，其实现方法为每个独立子设备的控制由软件控制模块控制，每个功能模块2，都采用状态机的方式，每次运行至某一个模块，如果该模块的当前状态未完成，则切换至另一个模块，直到下次切换回该模块，且当前状态完成，才进入下一状态继续运行。软件循环为单循环队列定时器算法。本发明有益效果为其包括初始化模块、功能模块、子设备，初始化模块与功能模块、至少一个以上的子设备相连接，其实现方法为每个独立子设备的控制由软件控制模块控制，每个功能模块2，都采用状态机的方式，每次运行至某一个模块，如果该模块的当前状态未完成，则切换至另一个模块，直到下次切换回该模块，且当前状态完成，才进入下一状态继续运行，此算法为热泵系统设计，很好地解决了热泵系统里面大量的定时驱动任务。该算法可提高定时效率，具有伸缩性和非常强的适应性。
图I是本发明的结构示意图；图2是功能模块的内部结构示意图；图3是本发明实施例工作原理方框图。
具体实施例方式见图I至图3所示本发明包括初始化模块I、功能模块2、子设备3，初始化模块I与功能模块2、至少一个以上的子设备3相连接，其实现方法为每个独立子设备3的控制由软件控制模块控制，每个功能模块2，都采用状态机的方式，每次运行至某一个模块，如果该模块的当前状态未完成，则切换至另一个模块，直到下次切换回该模块，且当前状态完成，才进入下一状态继续运行。软件循环为单循环队列定时器算法。空气源热泵空调系统的工作模式包括制冷模式，热泵模式，空调加热泵模式，滑爽模式以及空闲模式。下表为各种工作模式的控制输出 7傾&雜目删单空调 OFF ON ON ON OFF ON OFF
单热水 ON ON ON OFF ON OFF X[1]
空调m
,,.ON ON Xm ON OFF OFF OFF
热水_________
空闲 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF注[I]在单热水模式下，化霜电磁阀的开关由化霜功能决定，启动化霜则0N，否则 OFF。[2]空调热水模式下的外风机由排气温度的高低来决定开或关。不同的工作模式对应着不同的阀门开关组合与电机开关组合，空气源热泵空调的工作模式的切换其实就是阀门开关组合与电机开关组合的切换。但是在实际的工程应用中，阀门开关组合与电机开关组合的切换是有很有一定先后顺序的。这主要就是围绕压缩机保护来做的，因为压缩机关闭之后不能马上又启动，必须至少延时3分钟的时间才能再启动。另外，压缩机关闭之后，如果水泵也要跟着关闭的话，则此时水泵也不能马上关闭，也必须至少延时30秒再关闭。这样做是为了在压缩机关闭之后仍然有一定时间的水路循环来带走热交换机里面的余热，从而可以冷却机组。空气源热泵空调的控制动作转换因此变得任务繁杂。作为一个符合工业标准的控制系统，不仅实现上面的转换控制，而且在实现转换控制的同时还要对系统进行各种安全检测,例如冷媒压力过高、冷媒压力偏低、电流过大、水路没有水流、压缩机温度过高、水位探头故障以及温度探头故障等等。如果系统探测到以上的安全警报，系统就会停机报警，以保护系统的安全运作。整个空气源热泵空调控制系统就是根据这些原则要求来实现的。轮询法多任务调度模仿了实时系统(Real-time operating system, RT0S)的原理。实时系统的特点是，如果逻辑和时序出现偏差，将会出现严重的后果，这一点与热泵系统具有繁多任务的特点相符。轮询法多任务调度的宗旨是使各个任务尽快地执行，不要求限定某一任务在多长时间内完成，
轮询法多任务调度中，各个任务具有同样的优先级。允许一个任务优先确认一段时间，然后切换给另一个任务。其中，时间段的计时由软定时器来实现。I轮询法多任务调度在水箱控制器以及热泵控制器中，包含多项子设备3的控制。本系统针对每个独立子设备3的控制设计了专门的软件控制模块，工程应用中可根据实际需要裁剪所需的模块组合。每个软件功能模块，都采用状态机的方式，每次运行至某一个模块，如果该模块的当前状态未完成，则切换至另一个模块，直到下次切换回该模块，且当前状态完成，才进入下一状态继续运行。
每个挂载在主程序中的软件控制模块，等于是程序中的任务，对于不同任务之间的管理与调度，关乎程序的执行效率。本系统中采用轮询法多任务调度。也即在允许一个任务运行事先确定的一段时间，然后切换给另一个任务。程序中，考虑到任务切换的问题，所以给每个任务每一状态分配的代码执行时间不长，任务内部也并不需要进行占用资源较大的运算等操作。大多数时间，任务处于延时等待状态，因此，当某一任务进入延时进程中，控制程序就可以去查询执行其他的任务，等延时完成再执行该任务的处理程序即可。由此可以实现在短时间内的任务循环切换。如图1、2示。2软定时器算法的实现在本发明中，延时也是系统输出的一个重要部分。但是在传统的延时算法里面，大多是让CPU执行空语句，这样非常浪费系统资源。在这里我们采用单循环队列定时器算法。理论上可以把一个定时器扩展成任意多个定时器，以满足系统需求。如图3 :单循环队列计时原理如下假定系统所需的最大定时器数目为M个，则设置M个定时器描述数组，数组内每个元素对应一个定时器进程。再定义一个指向数组首元素的指针。每个计时周期到来时，循环计时队列指针向后走一位。每次循环计时队列指针指向数组中的某一个元素，若该元素的值为非零，则该值减1，通过查找该元素中是否数值为零来判断该定时进程是否已完成。如完成，则程序进行相关处理。当循环计时队列指针移到数组最末的元素后，在下个计时周期来到时，将回到数组首，指向数组中的第一个元素。指针就在数组中从指向最开始的元素一直移至指向最末的元素，然后再回到数组首作单向循环，因此称为单循环队列计时器算法。以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.一种空气源热泵空调系统的控制与实现方法，其包括初始化模块(I)、功能模块(2)、子设备(3)，其特征在于初始化模块(I)与功能模块(2)、至少一个以上的子设备(3)相连接，其实现方法为每个独立子设备(3)的控制由软件控制模块控制，每个功能模块(2)，都采用状态机的方式，每次运行至某一个模块，如果该模块的当前状态未完成，则切换至另一个模块，直到下次切换回该模块，且当前状态完成，才进入下一状态继续运行。
2.根据权利要求I所述的一种空气源热泵空调系统的控制与实现方法，其特征在于软件循环为单循环队列定时器算法。
全文摘要
本发明涉及热泵空调技术领域，特指一种轮询法多任务调度与软件定时器在空气源热泵热水器中的应用方法，其包括初始化模块、功能模块、子设备，初始化模块与功能模块、至少一个以上的子设备相连接，其实现方法为每个独立子设备的控制由软件控制模块控制，每个功能模块2，都采用状态机的方式，每次运行至某一个模块，如果该模块的当前状态未完成，则切换至另一个模块，直到下次切换回该模块，且当前状态完成，才进入下一状态继续运行，其设计简单科学，很好地解决了热泵系统里面大量的定时驱动任务，可提高定时效率，具有伸缩性和非常强的适应性。
文档编号F24H9/20GK102705993SQ201110075678
公开日2012年10月3日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者刘丹, 卢燕生, 曹达民, 王自鑫, 罗方营 申请人:罗方营