【導(dǎo)讀】隨著人們生活水平的不斷提高以及家用電器的普及，熱水器的使用也越來越廣泛。中國熱水器市場需求量大、發(fā)展迅速。據(jù)北京中怡康時(shí)代市場研究有限公司測算，2020. 累計(jì)市場規(guī)模106億元，同比增長%，超過小家電的平均增速%。水器主要品種有電熱水器、燃?xì)鉄崴骱吞柲軣崴?。牌集中度已?jīng)到達(dá)較高水平。電熱水器市場上，海爾、AO史密斯、美的位居品牌關(guān)注排。電熱水器、燃?xì)鉄崴魇袌錾?，第一陣營的品牌領(lǐng)先優(yōu)勢明顯，地位穩(wěn)固。太陽能熱水器市場尚未形成穩(wěn)定的品牌格局，品牌排名變動(dòng)頻繁。對(duì)比各種熱水器，燃?xì)鉄崴髟谑褂弥写嬖诎踩[患，據(jù)統(tǒng)計(jì)，因燃?xì)庑孤?dǎo)致。的傷亡事故人數(shù)已上升至非正常死亡人數(shù)排名的第三位。因電網(wǎng)供電能力的加強(qiáng)以及管。但是目前家用熱水器大多為機(jī)械式控制熱水器，即通過手動(dòng)調(diào)節(jié)控溫把手來改變熱。為了解決以上問題，本文設(shè)計(jì)了一種恒。本文分析了恒溫?zé)崴鞯脑砑鞍l(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)給出一種恒溫混水閥控制器。的設(shè)計(jì)方案及其實(shí)現(xiàn)。

　　

【正文】 供一個(gè)圖形化界面。 總線系統(tǒng)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式： 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 xxxx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 30 頁 以客戶機(jī) /服務(wù)器模式是目前 較為流行的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式。服務(wù)器表示數(shù)據(jù)源（提供者），應(yīng)用客戶機(jī)則表示數(shù)據(jù)使用者，它從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行處理?？头繖C(jī)運(yùn)行在 PC 機(jī)或工作站上。服務(wù)器運(yùn)行在小型機(jī)或大型機(jī)上，它使用雙方的智能、資源、數(shù)據(jù)來完成任務(wù)。 數(shù)據(jù)庫： 它能有組織的、動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)大量有關(guān)數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享、交叉訪問，具有高度獨(dú)立性。工業(yè)設(shè)備在運(yùn)行過程中參數(shù)連續(xù)變化，數(shù)據(jù)量大，操作與控制的實(shí)時(shí)性要求很高。因此就形成了一個(gè)可以互訪操作的分布關(guān)系及實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，市面上成熟的供選用的如關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的 Orad， sybas， Informix， SQL Server；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的 Infoplus， PI， ONSPEC 等。 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件與軟件： 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件有：系統(tǒng)管理主機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線器，用戶計(jì)算機(jī)等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件有網(wǎng)絡(luò)操作軟件如： NetWarc， LAN Mangger， Vines，服務(wù)器操作軟件如 Lenix， os/2， Window NT。應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。 工業(yè)現(xiàn)場總線發(fā)現(xiàn)前景 目前世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場總線，如法國的 FIP，英國的 ERA，德國西門子公司 Siemens 的 ProfiBus，挪威的 FINT， Echelon 公司的 LONWorks， PhenixContact公司的 InterBus， RoberBosch 公司的 CAN， Rosemounr 公司的 HART， CarloGavazzi 公司的 Dupline，丹麥 ProcessData 公司的 P， PeterHans 公司的 FMux，以及 ASI（ ActraturSensorInterface）， MODBus， SDS， Aret，國際標(biāo)準(zhǔn)組織 基金會(huì)現(xiàn)場總線FF： FieldBusFoundation， WorldFIP， BitBus，美國的 DeviceNet 與 ControlNet 等等。這些現(xiàn)場總線大都用于過程自動(dòng)化、醫(yī)藥領(lǐng)域、加工制造、交通運(yùn)輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域，大概不到十種的總線占有 80%左右的市場。 目前的工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)可歸為三類： 485 網(wǎng)絡(luò)、 HART 網(wǎng)絡(luò)、 FieldBus 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。 485 網(wǎng)絡(luò)： RS485/MODBUS 是現(xiàn)在流行的一種工業(yè)組網(wǎng)方式，其特點(diǎn)是實(shí)施簡單方便，而且現(xiàn)在支持 RS485 的儀表又特別多?，F(xiàn)在的儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持 RS485/MODBUS，原中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 xxxx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 30 頁 因很簡單， RS485 的轉(zhuǎn)換接口不僅便宜得而且種類繁多。至少在低端市場上，RS485/MODBUS 仍將是最主要的工業(yè)組網(wǎng)方式。 HART 網(wǎng)絡(luò)： HART 是由艾默生提出的一個(gè)過度性總線標(biāo)準(zhǔn)，主要特征是在 420 毫安電流信號(hào)上面疊加數(shù)字信號(hào)，但該協(xié)議并未真正開放，要加入他的基金會(huì)才能拿到協(xié)議，而加入基金會(huì)要一定的費(fèi)用。 HART 技術(shù)主要被國外幾家大公司壟斷，近些年國內(nèi)也有公司在做，但還沒有達(dá)到國外公司的水平?，F(xiàn)在有很多智能儀表帶有 [HART 圓卡 ]，支持HART 通訊功能。但從國內(nèi)情況來看，還沒有真正用到這部分功能來進(jìn)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)控，最多只是利用手操器對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。從長遠(yuǎn)來看，由于 HART 通信速率低、組網(wǎng)困難等原因， HART 儀表的應(yīng)用將呈下滑趨勢。 FieldBus 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)標(biāo)志著自動(dòng)化控制技術(shù)又一個(gè)新時(shí)代的開始?，F(xiàn)場總線是連接控制現(xiàn)場的儀表與控制室內(nèi)的控制裝置的數(shù)字化、串行、多站通信的網(wǎng)絡(luò)。其關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線式的全數(shù)字化通信。現(xiàn)場總線技術(shù)近年來成為國際上自動(dòng)化和儀器儀表發(fā)展的熱點(diǎn)，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了革命性的 變化，使自控系統(tǒng)朝著 “ 智能化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化 ” 的方向進(jìn)一步邁進(jìn)，形成新型的網(wǎng)絡(luò)通信的全分布式控制系統(tǒng) —— 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS(Field bus Control System)。然而，到目前為止，現(xiàn)場總線還沒有形成真正統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)， ProfiBus、CAN bus、 CCLink 等多種標(biāo)準(zhǔn)并行存在，并且都有自己的生存空間。何時(shí)統(tǒng)一，遙遙無期。目前，支持現(xiàn)場總線的儀表種類還比較少，可供選擇的余地小，價(jià)格又偏高，用量也較小 基金會(huì)現(xiàn)場總線（ FoundationFieldbus 簡稱 FF） 這是以美國 FisherRousemount 公司為首的聯(lián)合了橫河、 ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的 ISP協(xié)議和以 Honeywell公司為首的聯(lián)合歐洲等地 150余家公司制定的WorldFIP 協(xié)議于 1994 年 9 月合并的。該總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。 基金會(huì)現(xiàn)場總線采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 的開放化系統(tǒng)互聯(lián) OSI 的簡化模型（ 1， 2，7 層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，另外增加了用戶層。 FF 分低速 H1 和高速 H2兩種通信速率，前者傳輸速率為 ，通信距離可達(dá) 1900m，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為 1Mbit/秒和 ，通信距離為 750m 和中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 xxxx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 30 頁 500m，支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符號(hào) IEC11582 標(biāo)準(zhǔn)。 FF 的物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼切斯特編碼。 CAN（ ControllerAreaNetwork 控制器局域網(wǎng)） 最早由德國 BOSCH 公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了 Intel、 Motorola、 NEC 等公司的支持。 CAN 協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。 CAN 的 信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 CAN 支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達(dá) 40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá) 110 個(gè)。目前已有多家公司開發(fā)了符合 CAN 協(xié)議的通信芯片。 Lonworks 它由美國 Echelon公司推出，并由 Motorola、 Toshiba公司共同倡導(dǎo)。它采用 ISO/OSI模型的全部 7 層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信 設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從300bit/s 至 ，直接通信距離可達(dá) 2700m（ 78Kbit/s），被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。Lonworks 技術(shù)采用的 LonTalk 協(xié)議被封裝到 Neuron（神經(jīng)元）的芯片中，并得以實(shí)現(xiàn)。采用 Lonworks 技術(shù)和神經(jīng)元芯片的產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。 DeviceNet DeviceNet 是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，有著 開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。 DeviceNet 具有的直接互聯(lián)性不僅改善了設(shè)備間的通信而且提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)陣地功能。 DebiceNet 基于 CAN 技術(shù)，傳輸率為 125Kbit/s 至 500Kbit/s,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)為 64 個(gè)，其通信模式為：生產(chǎn)者 /客戶（ Producer/Consumer），采用多信道廣播信息發(fā)送方式。位于 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以自由連接或斷開，不影響網(wǎng)上的其他設(shè)備，而且其設(shè)備的安裝布線成本也較低。 DeviceNet 總線的組織結(jié)構(gòu)是 Open DeviceNet Vendor Association（開放式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商協(xié)會(huì)，簡稱 “ODVA” ）。 PROFIBUS 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 xxxx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 30 頁 PROFIBUS 是德國標(biāo)準(zhǔn)（ DIN19245）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)（ EN50170）的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由PROFIBUSDP、 PROFIBUS－ FMS、 PROFIBUS－ PA 系列組成。 DP 用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。 FMS 適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。 PA 用于過程自動(dòng)化的總線類型，服從 IEC1158－ 2 標(biāo)準(zhǔn)。 PROFIBUS 支持主 從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。 PROFIBUS 的傳輸速率為 至 12Mbit/s，最大傳輸距離在 ，在 12Mbit/s 小為 200m，可采用中繼器延長至 10km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接 127 個(gè)站點(diǎn)。 HART HART 是 Highway Addressable Remote Transducer 的縮寫，最早由 Rosemount 公司開發(fā)。其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。其通信模型采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)主從應(yīng)答 方式和多點(diǎn)廣播方式。由于它采用模擬數(shù)字信號(hào)混和，難以開發(fā)通用的通信接口芯片。 HART 能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。 CCLink CCLink 是 Control Communication Link（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的縮寫，在 1996年 11 月，由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以 10Mbit/s 高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓越、使用簡單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成 本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復(fù)雜的問題，同時(shí)具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。 CCLink 是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。 2020 年 7 月 CCLink 被中國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)為中國國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。 WorldFIP WorkdFIP 的北美部分與 ISP 合并為 FF 以后， WorldFIP 的歐洲部分仍保持獨(dú)立，總部設(shè)在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占有率大約為 60%。 WorldFIP的特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且沒 有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。 WorldFIP 與 FFHSE 可以實(shí)現(xiàn) “ 透明聯(lián)接 ” ，中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 xxxx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁 共 30 頁 并對(duì) FF的 H1進(jìn)行了技術(shù)拓展，如速率等。在與 IEC61158第一類型的連接方面， WorldFIP做得最好，走在世界前列。 INTERBUS INTERBUS 是德國 Phoenix 公司推出的較早的現(xiàn)場總線， 2020 年 2 月成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158。 INTERBUS 采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 的開放化系統(tǒng)互聯(lián) OSI 的簡化模型（ 1， 2，7 層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù) 性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信，具有低速度、高效率的特點(diǎn)，并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛裕辉摽偩€的實(shí)時(shí)性、抗干擾性和可維護(hù)性也非常出色。 INTERBUS 廣泛地應(yīng)用到汽車、煙草、倉儲(chǔ)、造紙、包裝、食品等工業(yè)，成為國際現(xiàn)場總線的領(lǐng)先者 由于恒壓供水是要靠水泵抽水來實(shí)現(xiàn)的，所以水泵的選擇應(yīng)該是放在第一位。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 xxxx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 共 30 頁 5 感溫元件 感溫元件 主要用于熱水器內(nèi)調(diào)節(jié)溫度機(jī)構(gòu)的感溫及溫度的傳感，也可用于其他領(lǐng)域的恒溫調(diào)節(jié)和控制。 工作原理 產(chǎn)品由上下各一個(gè)波紋膜片焊接為密閉行腔，具有伸縮彈性功能，內(nèi)部封入膨脹系數(shù)合適的穩(wěn)定物理介質(zhì)。當(dāng)外部溫度升高時(shí)，內(nèi)部介質(zhì)壓力增大，從而推動(dòng)膜片做軸向直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的軸向位移增加；反之，外部溫度下降，內(nèi)部介質(zhì)壓力減小，從而拉動(dòng)膜片做軸向直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的軸向位移減小。它具有溫差對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定位移。 利用上述工作原理，您可將其應(yīng)用于： 推動(dòng)動(dòng)作簧片控制一對(duì)或多對(duì)觸點(diǎn)，達(dá)到控制和調(diào)節(jié)溫度的目的； 利用溫度對(duì)應(yīng)位移的穩(wěn)定特點(diǎn)，可控制溫度變化的信號(hào)傳遞或報(bào)警； 可用于小壓力的管道封堵控制，如根據(jù)溫度要求進(jìn)行排水和集水的需求。 主要技術(shù)參數(shù) 外形尺寸：主要有外徑 38 毫米和外徑 51 毫米兩種，安裝連接方式多種選擇； 控溫范圍： 530 攝氏度； 控溫精度： 攝氏度； 最高使用溫度： 60 攝