火电厂模型多设备时序控制系统设计:基于STM32与Modbus RTU的燃煤-燃机全流程联动方案

火电厂模型覆盖燃煤发电模型(锅炉、汽轮机、发电机、脱硫脱硝、输煤除灰、升压站)与燃机联合循环电站沙盘模型(燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机、升压站)等品类,涉及煤粉制备→锅炉燃烧→蒸汽推动汽轮机→发电机输出→烟气脱硫脱硝,或LNG气化→燃机做功→余热回收→蒸汽发电→电能并网等多段能量转换路径的协同控制与动态演示。一套完整的火电厂模型控制系统,需要同时驱动多路电机模拟锅炉给煤、汽轮机转子旋转、发电机转子转动等机械动作,多段灯带时序演示煤流/燃气、蒸汽、电力、烟气等能量路径的接力流动,多路信号联动展示"冷态启动""正常运行""停机检修"等多种工况。本文侧重"燃料-热能-机械能-电能"四段能量转换路径的接力联动控制------煤怎么烧成蒸汽、蒸汽怎么推动汽轮机、汽轮机怎么带动发电机、电怎么送出去,每个环节的时序逻辑必须与实际电厂操作规程一致。与通用工业沙盘控制系统不同,火电厂模型控制系统的核心是四条能量路径的时序协同,而非单一设备的动作控制。

本文结合筑城世纪模型在火电厂模型控制系统开发中的项目经验(2008年成立,2000㎡制作工厂,控制系统自主研发,已为华北电力大学、国机集团、国家电网、清华大学等500+企事业单位提供服务),梳理火电厂模型多设备时序控制系统的设计与实现方案,涵盖系统架构、硬件选型、多段能量路径灯带时序控制、多工况切换逻辑、Modbus RTU寄存器映射及代码实现。

一、火电厂模型控制系统的技术需求

火电厂模型的控制系统需求与普通工业沙盘有显著差异:

功能模块 技术要求 实现难度

燃煤路径时序演示 煤流→煤粉→锅炉燃烧→蒸汽→汽轮机,多段灯带按能量转换路径时序流动 中高

燃机路径时序演示 LNG气化→燃机做功→余热回收→蒸汽发电→并网,多色灯带+电机驱动 中高

能量转换接力联动 燃料→热能→机械能→电能,四段接力时序切换 高

汽轮机转子机械动作模拟 转子旋转模拟,需与蒸汽路径灯带时序联动 中

多工况模式切换 冷态启动/正常运行/停机检修,一键切换 中

筑城世纪模型的工业沙盘控制系统方案,基于上述需求,采用STM32+Modbus RTU架构,已在多套火电厂沙盘项目中完成部署验证。为国机集团柬埔寨2×450MW燃机联合循环电站定制的全流程动态沙盘,实现了6级灯光联动、65米灯带,从LNG气化到并网发电全流程动态演示。

二、为什么火电厂模型必须用STM32+Modbus RTU方案

火电厂模型的控制系统有几个特殊要求:

第一,四段能量转换接力联动的时序精度要求高。 火电厂模型需要按实际电厂能量转换时序演示"燃料→热能→机械能→电能"的完整接力过程。各段之间的衔接延时需精确控制,模拟真实电厂的启动流程。STM32的中断响应精度可达1ms级,配合状态机编程可实现精确的多段时序控制。

第二,多段能量路径灯带控制复杂。 火电厂模型涉及煤流(黑色)、蒸汽(红色渐变)、电力(绿色)、烟气(黄色→透明)四种能量路径,每种路径的颜色、流速、流向均不同,需独立控制。WS2812B可寻址LED灯带支持独立控制每个灯珠,配合STM32的GPIO可实现多段灯带的并行独立控制。

第三,后期修改频繁。 火电厂模型在交付后经常需要根据客户需求调整(如新增"停机检修"模式、调整各段能量路径流速)。STM32方案通过寄存器在线修改参数即可完成调整,无需重编译代码。

STM32 vs PLC 选型对比

对比项 PLC方案 STM32方案

硬件成本 8000-15000元 800-1500元

时序控制精度 10-20ms扫描周期 1ms中断响应

多段灯带控制 需专用通讯模块 GPIO直接驱动WS2812B

接力联动逻辑 梯形图实现困难 C语言状态机灵活可控

多工况切换 需复杂梯形图逻辑 寄存器在线切换

后期修改 需编程软件授权 寄存器在线修改

为什么用RS485/Modbus RTU?

火电厂模型内部设备分布广泛(锅炉区、汽机区、电气区、环保区等),RS485总线支持多点通讯(理论32个节点),一线串接所有设备,布线简洁。Modbus RTU是工业标准协议,支持接入中控平板、DCS/PLC仿真平台等第三方设备,控制系统支持中控平板一键切换演示模式。

三、系统架构设计

3.1 总体架构

text

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ 触摸屏/中控平板(Modbus RTU 主站) │

│ 工况切换 速度调节 能量路径控制 模式切换 │

└─────────────────────────┬───────────────────────────────────┘

│ RS485(9600,8N1,120Ω终端电阻)

┌─────────────────────────▼───────────────────────────────────┐

│ STM32F103RCT6 从站 │

│ 指令解析 → 状态机调度 → GPIO/PWM/单总线输出 │

└───────┬─────────┬─────────┬─────────┬───────────────────────┘

│ │ │ │

┌───▼───┐ ┌───▼───┐ ┌───▼───┐ ┌───▼───┐

│给煤 │ │汽轮机 │ │发电机 │ │能量 │

│电机 │ │电机 │ │电机 │ │灯带 │

│(磨煤/ │ │(转子) │ │(转子) │ │(煤流/ │

│给煤) │ │ │ │ │ │蒸汽) │

└───────┘ └───────┘ └───────┘ └───────┘

3.2 硬件选型

组件 选型 数量 选型理由

主控MCU STM32F103RCT6 1 256KB Flash,51个GPIO,3个USART

通讯接口 MAX485ESA 1 RS485收发器,工业级抗干扰

灯带 WS2812B(60灯/米) 依路径数 单总线控制,每灯独立寻址

电机驱动 DRV8833 依电机数 双路H桥,驱动微型直流电机

给煤电机 微型直流减速电机 1-2 模拟磨煤机/给煤机动作

汽轮机电机 微型直流减速电机 1 模拟汽轮机转子旋转

发电机电机 微型直流减速电机 1 模拟发电机转子旋转

中控屏 7寸串口屏 1 支持Modbus RTU主站协议

3.3 GPIO分配表(以典型燃煤火电厂沙盘为例)

端口 功能 信号类型 说明

PA9/PA10 USART1 通讯 与中控屏RS485通讯

PA2/PA3 USART2 通讯 预留调试串口

PA0 磨煤机电机 PWM输出 煤粉制备动作模拟

PA1 给煤机电机 PWM输出 给煤动作模拟

PA4 汽轮机转子电机 PWM输出 转子旋转模拟

PA5 发电机转子电机 PWM输出 转子旋转模拟

PB0 煤流路径灯带 单总线输出 WS2812B(黑色/棕色)

PB1 蒸汽路径灯带 单总线输出 WS2812B(红色渐变)

PB2 电力路径灯带 单总线输出 WS2812B(绿色)

PB3 烟气路径灯带 单总线输出 WS2812B(黄色→透明)

PB4 锅炉区域灯带 单总线输出 WS2812B(工况指示)

PB5 汽机区域灯带 单总线输出 WS2812B(工况指示)

四、Modbus寄存器映射设计

以下为火电厂模型控制系统的寄存器定义(共28个保持寄存器):

4.1 系统控制寄存器(40001-40008)

寄存器地址 偏移地址 功能 数据类型 读写 取值范围 说明

40001 0x0000 系统启停 bit R/W 0/1 0=停止,1=启动

40002 0x0001 运行模式 uint16 R/W 1-3 1=冷态启动,2=正常运行,3=停机检修

40003 0x0002 当前阶段 uint16 R 0-4 0=停止,1=燃料,2=热能,3=机械能,4=电能

40004 0x0003 速度档位 uint16 R/W 1-5 档位越高,能量转换节奏越快

40005 0x0004 循环模式 uint16 R/W 0/1 0=单次,1=无限循环

40006 0x0005 系统状态 uint16 R 0-3 0=停止,1=运行中,2=告警,3=故障

40007 0x0006 故障代码 uint16 R 0-99 0=无故障

40008 0x0007 阶段触发 bit R/W 0/1 1=切换至设定阶段

4.2 设备控制寄存器(40009-40016)

寄存器地址 偏移地址 功能 数据类型 读写 说明

40009 0x0008 磨煤机启停 bit R/W 1=运行

40010 0x0009 磨煤机速度 uint16 R/W 0-100,PWM占空比

40011 0x000A 给煤机启停 bit R/W 1=运行

40012 0x000B 给煤机速度 uint16 R/W 0-100,PWM占空比

40013 0x000C 汽轮机转子启停 bit R/W 1=运行

40014 0x000D 汽轮机转子速度 uint16 R/W 0-100,PWM占空比

40015 0x000E 发电机转子启停 bit R/W 1=运行

40016 0x000F 发电机转子速度 uint16 R/W 0-100,PWM占空比

4.3 灯带与参数寄存器(40017-40028)

寄存器地址 偏移地址 功能 数据类型 读写 说明

40017 0x0010 煤流路径灯带 bit R/W 1=点亮(黑色/棕色)

40018 0x0011 蒸汽路径灯带 bit R/W 1=点亮(红色渐变)

40019 0x0012 电力路径灯带 bit R/W 1=点亮(绿色)

40020 0x0013 烟气路径灯带 bit R/W 1=点亮(黄色→透明)

40021 0x0014 锅炉区域灯带 bit R/W 1=点亮

40022 0x0015 汽机区域灯带 bit R/W 1=点亮

40023 0x0016 能量流速 uint16 R/W 1-100,灯带流动速度

40024 0x0017 阶段间延时 uint16 R/W ms,阶段切换间隔

40025-40028 0x0018-0x001B 保留寄存器 --- --- 预留扩展

五、核心代码实现

5.1 Modbus从站初始化与设备控制

cpp

#include "ModbusRTU.h"

#include "Adafruit_NeoPixel.h"

#define SLAVE_ID 1

#define BAUD_RATE 9600

// 电机GPIO定义

#define MOTOR_MILL PA0 // 磨煤机电机

#define MOTOR_FEEDER PA1 // 给煤机电机

#define MOTOR_TURBINE PA4 // 汽轮机转子电机

#define MOTOR_GENERATOR PA5 // 发电机转子电机

// 灯带GPIO定义(WS2812B)

#define LED_COAL PB0 // 煤流路径灯带(黑色/棕色)

#define LED_STEAM PB1 // 蒸汽路径灯带(红色渐变)

#define LED_POWER PB2 // 电力路径灯带(绿色)

#define LED_GAS PB3 // 烟气路径灯带(黄色→透明)

#define LED_BOILER PB4 // 锅炉区域灯带

#define LED_TURBINE_AREA PB5 // 汽机区域灯带

#define STAGE_NUM 4 // 燃料→热能→机械能→电能

#define DEVICE_NUM 4

ModbusRTU mb;

uint16_t holdingRegs28 = {0};

// 设备状态

struct DeviceStatus {

bool running;

uint8_t speed;

unsigned long lastTick;

};

DeviceStatus devicesDEVICE_NUM;

// 各阶段演示时长(ms)

uint16_t stageDurationsSTAGE_NUM = {5000, 6000, 5000, 4000};

uint16_t baseDurationsSTAGE_NUM = {5000, 6000, 5000, 4000};

// 状态机变量

enum SystemState { STOPPED, RUNNING, PAUSED, FAULT };

SystemState currentState = STOPPED;

volatile uint8_t currentStage = 0;

volatile unsigned long stageStartTime = 0;

volatile uint16_t stageElapsedMs = 0;

// 灯带对象

Adafruit_NeoPixel strips6 = {

Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_COAL, NEO_GRB + NEO_KHZ800),

Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_STEAM, NEO_GRB + NEO_KHZ800),

Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_POWER, NEO_GRB + NEO_KHZ800),

Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_GAS, NEO_GRB + NEO_KHZ800),

Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_BOILER, NEO_GRB + NEO_KHZ800),

Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_TURBINE_AREA, NEO_GRB + NEO_KHZ800)

};

void setup() {

SystemClock_Config(); // 72MHz

Serial1.begin(BAUD_RATE);

mb.begin(&Serial1);

mb.slave(SLAVE_ID);

mb.addHreg(0, holdingRegs, 28);

复制代码
mb.onGet(handleRead);
mb.onSet(handleWrite);

pinMode(MOTOR_MILL, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_FEEDER, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_TURBINE, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_GENERATOR, OUTPUT);

for (int i = 0; i < 6; i++) {
    strips[i].begin();
    strips[i].show();
}

Timer1.initialize(1000);
Timer1.attachInterrupt(stateMachineTick);

}

void loop() {

mb.task(); // Modbus协议处理

}

5.2 多设备协同控制与能量路径灯带时序

cpp

// 设备运行控制

void runDevice(int motorPin, int speed, unsigned long &lastTick) {

analogWrite(motorPin, speed);

}

void stateMachineTick() {

if (currentState != RUNNING) return;

复制代码
// 更新各设备状态
for (int i = 0; i < DEVICE_NUM; i++) {
    if (devices[i].running) {
        int pin = (i == 0) ? MOTOR_MILL : 
                 (i == 1) ? MOTOR_FEEDER :
                 (i == 2) ? MOTOR_TURBINE : MOTOR_GENERATOR;
        runDevice(pin, devices[i].speed, devices[i].lastTick);
    }
}

// 阶段切换逻辑(四段能量路径接力演示)
stageElapsedMs++;
if (stageElapsedMs >= stageDurations[currentStage]) {
    stageElapsedMs = 0;
    currentStage++;
    if (currentStage >= STAGE_NUM) {
        if (holdingRegs[4] == 1) currentStage = 0;
        else { currentState = STOPPED; return; }
    }
    switchStage(currentStage);
    holdingRegs[2] = currentStage + 1;
}

}

// 阶段切换(能量路径灯带时序)

void switchStage(uint8_t stage) {

allLightsOff();

// 先停止所有设备,再按阶段启动对应设备

for (int i = 0; i < DEVICE_NUM; i++) devicesi.running = false;

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// 各阶段颜色定义
uint32_t colors[STAGE_NUM] = {
    0x664400,  // 煤流(棕色)
    0xFF2200,  // 蒸汽(红色)
    0x00FF00,  // 电力(绿色)
    0xFFAA00   // 烟气(橙色→透明)
};

// 各阶段对应的灯带索引
int ledIdx[STAGE_NUM] = {0, 1, 2, 3};
// 各阶段对应的区域灯带索引
int areaIdx[STAGE_NUM] = {4, 5, 4, 4};

// 点亮当前阶段能量路径和区域灯带
flowLight(strips[ledIdx[stage]], colors[stage], stageDurations[stage] / 2);
flowLight(strips[areaIdx[stage]], colors[stage], stageDurations[stage] / 3);

// 启动当前阶段对应的设备
if (stage == 0) {  // 燃料阶段:磨煤机+给煤机
    devices[0].running = true;
    devices[0].speed = 150;
    devices[1].running = true;
    devices[1].speed = 120;
} else if (stage == 1) {  // 热能阶段:汽轮机启动
    devices[2].running = true;
    devices[2].speed = 100;
} else if (stage == 2) {  // 机械能阶段:汽轮机满速+发电机
    devices[2].running = true;
    devices[2].speed = 220;
    devices[3].running = true;
    devices[3].speed = 180;
} else if (stage == 3) {  // 电能阶段:发电机输出+烟气处理
    devices[3].running = true;
    devices[3].speed = 200;
    // 烟气路径灯带流动
    flowLight(strips[3], 0xFFAA00, 1000);
}

}

void flowLight(Adafruit_NeoPixel &strip, uint32_t color, int duration) {

int len = strip.numPixels();

int steps = 20;

for (int step = 0; step < steps; step++) {

strip.clear();

int pos = (len * step) / steps;

strip.setPixelColor(pos, color);

if (pos > 0) strip.setPixelColor(pos - 1, color);

strip.show();

delay(duration / steps);

}

}

void allLightsOff() {

for (int i = 0; i < 6; i++) {

stripsi.clear();

stripsi.show();

}

}

5.3 多工况切换(冷态启动/正常运行/停机检修)

cpp

// 工况切换(冷态启动/正常运行/停机检修)

void switchMode(uint16_t mode) {

allMotorsStop();

allLightsOff();

复制代码
switch(mode) {
    case 1:  // 冷态启动模式
        // 按顺序启动设备,模拟电厂冷态启动流程
        for (int i = 0; i < DEVICE_NUM; i++) {
            devices[i].running = true;
            devices[i].speed = 150 + i * 20;
        }
        currentState = RUNNING;
        currentStage = 0;
        stageElapsedMs = 0;
        switchStage(0);
        holdingRegs[5] = 1;
        break;
        
    case 2:  // 正常运行模式
        // 全设备满负荷运行
        for (int i = 0; i < DEVICE_NUM; i++) {
            devices[i].running = true;
            devices[i].speed = 200;
        }
        // 四段能量路径同时点亮
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            flowLight(strips[i], colors[i], 500);
        }
        currentState = RUNNING;
        holdingRegs[5] = 1;
        break;
        
    case 3:  // 停机检修模式
        // 所有设备停止,黄色指示
        for (int i = 0; i < DEVICE_NUM; i++) devices[i].running = false;
        allMotorsStop();
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            strips[i].clear();
            for (int p = 0; p < strips[i].numPixels(); p++) {
                strips[i].setPixelColor(p, 0xFFFF00);
            }
            strips[i].show();
        }
        holdingRegs[5] = 2;
        break;
}

}

5.4 寄存器读写回调

cpp

uint16_t handleRead(uint16_t offset, uint8_t index) {

return holdingRegsoffset;

}

void handleWrite(uint16_t offset, uint8_t index, uint16_t value) {

switch(offset) {

case 0: // 系统启停

if (value == 1 && currentState != RUNNING) {

switchMode(holdingRegs1);

} else if (value == 0) {

currentState = STOPPED;

for (int i = 0; i < DEVICE_NUM; i++) devicesi.running = false;

allMotorsStop();

allLightsOff();

holdingRegs2 = 0;

holdingRegs5 = 0;

}

break;

复制代码
    case 1:  // 运行模式切换
        holdingRegs[1] = value;
        if (holdingRegs[0] == 1) switchMode(value);
        break;
        
    case 3:  // 速度档位
        if (value >= 1 && value <= 5) {
            for (int i = 0; i < STAGE_NUM; i++) {
                stageDurations[i] = baseDurations[i] / value;
            }
        }
        break;
        
    case 7:  // 阶段触发
        if (value == 1 && holdingRegs[0] == 1) {
            holdingRegs[2] = holdingRegs[3] % 4;
            currentStage = holdingRegs[2] - 1;
            switchStage(currentStage);
        }
        holdingRegs[7] = value;
        break;
        
    case 8: case 9: case 10: case 11: case 12:
    case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
        // 设备独立控制
        int idx = (offset - 8) / 2;
        if (offset % 2 == 0) {
            devices[idx].running = (value == 1);
        } else {
            devices[idx].speed = value;
        }
        break;
        
    default:
        holdingRegs[offset] = value;
        break;
}
holdingRegs[offset] = value;

}

void allMotorsStop() {

analogWrite(MOTOR_MILL, 0);

analogWrite(MOTOR_FEEDER, 0);

analogWrite(MOTOR_TURBINE, 0);

analogWrite(MOTOR_GENERATOR, 0);

}

六、关键技术细节

6.1 四段能量转换接力联动的状态机设计

火电厂模型的核心价值在于"燃料→热能→机械能→电能"四条能量路径的接力联动。采用状态机编程,将四个能量转换阶段定义为独立状态:

阶段0:燃料(煤流/燃气路径,棕色灯带)

阶段1:热能(蒸汽路径,红色渐变灯带)

阶段2:机械能(汽轮机转子旋转,橙色灯带)

阶段3:电能(电力输出+烟气处理,绿色+黄色灯带)

各阶段之间通过时序计数器触发切换,阶段间延时可通过寄存器40024独立调节,模拟真实电厂的启动流程。

6.2 多段灯带独立控制与能量路径区分

火电厂模型的能量路径演示是核心功能,需用四种颜色灯带区分四种能量状态:

能量 灯带颜色 对应阶段 寄存器

燃料(煤/气) 棕色 燃料→热能 40017

热能(蒸汽) 红色渐变 热能→机械能 40018

电能 绿色 机械能→电能 40019

烟气 黄色→透明 热能→环保 40020

WS2812B灯带采用单总线控制,每条灯带独立占用一个GPIO,互不干扰。各段灯带的流速可通过寄存器40023统一调节。

6.3 多工况模式切换设计

火电厂模型需要支持三种工况模式:

模式 寄存器值 功能

冷态启动 1 模拟电厂冷态启动流程,各阶段按序递进

正常运行 2 全设备满负荷运行,四段能量路径同时点亮

停机检修 3 所有设备停止,黄色指示

工况切换时需同步控制设备启停、灯带状态和系统状态寄存器。在"冷态启动"模式下,各阶段之间的衔接延时需精确控制,模拟真实电厂从锅炉点火到并网发电的完整启动流程。

6.4 通讯异常处理

策略 实现方式 适用场景

保持当前状态 不改变输出,等待通讯恢复 展厅演示

自动切换安全模式 切换至停止状态 安全要求较高

状态上报 向上位机发送故障码 远程监控

七、现场调试要点

7.1 电机动作异常排查

现象 排查方向 解决方案

电机不转 电源/驱动 检查DRV8833供电,确认EN引脚电平

电机转速不稳 PWM频率/占空比 确认PWM频率≥1kHz

多电机互相干扰 电源 各电机电源独立走线,增加滤波电容

电机方向错误 驱动逻辑 检查IN1/IN2逻辑电平

7.2 灯带异常排查

现象 排查方向 解决方案

灯带全亮白光 数据线虚接 重新焊接,确认GPIO输出电平

颜色偏色 电源电压不足 测量末端电压,<4.8V需增加供电点

首灯正常后续不亮 MCU主频配置不当 确认系统时钟72MHz,WS2812B时序正确

多路灯带颜色串扰 GPIO/电源 确认各灯带独立GPIO,电源分开走线

7.3 调试工具推荐

调试阶段推荐使用Modbus Poll(Windows)作为主站调试工具,配合USB转RS485转换器连接目标板。通讯正常后,依次测试各寄存器的读写功能,确认单路控制正常后再进行联调。

八、工程实践能力

基于STM32平台的多段能量路径时序控制方案,已在筑城世纪多个火电厂模型项目中完成部署验证:

国机集团柬埔寨2×450MW燃机联合循环电站沙盘:6级灯光联动、65米灯带,从LNG气化到并网发电全流程动态演示,支持中控平板控制

华北电力大学火电原理教学沙盘:多段能量路径时序联动与多设备协同控制

工业沙盘模型控制系统方案:L1-L3三级配置,覆盖工业模型全谱系

上述项目验证的核心能力(多段灯带独立控制、四段能量转换接力联动、多工况模式切换、Modbus RTU数据对接),与火电厂模型的控制需求一致。

筑城世纪模型在火电厂模型方向具备以下三项核心交付能力:

  1. 火电工艺与设计图纸理解能力

技术团队具备读懂火电厂设计图纸和工艺流程图的能力,能够按图纸精确还原锅炉、汽轮机、发电机等核心设备形态和能量转换路径。锅炉结构、汽轮机布局、脱硫脱硝工艺按图施工。

  1. 多段能量路径时序控制能力

控制系统基于STM32平台自主研发,支持多路电机独立PWM调速、多段灯带时序联动、多工况切换(冷态启动/正常运行/停机检修)。后期可根据客户需求随时修改控制逻辑和工况模式,无需依赖第三方。

  1. 全流程自主交付能力

2000㎡制作工厂,位于北京通州。设计、3D打印、CNC加工、喷涂、组装、控制系统编程全部自主完成,不外包。签约前出具《模型制作工艺说明》,零增项承诺写入合同。

九、总结

火电厂模型多段能量路径时序控制系统的设计,核心在于三个层面:

  1. 四段能量转换接力联动是核心。 火电厂模型的价值在于"燃料→热能→机械能→电能"四条能量路径的接力联动------从煤粉制备到并网发电,每一段灯光的时序流动都在讲述能量转换的完整故事。采用状态机编程,将各阶段定义为独立状态,各阶段之间通过时序计数器触发切换,阶段间延时独立可调。

  2. 多段灯带独立控制是基础。 四种能量路径需要四种颜色灯带独立控制,配合区域灯带展示各区域工况,实现"能量走到哪、灯带亮到哪、设备转到哪"的完整联动演示。

  3. 控制系统自主可控是保障。 火电厂模型在交付后经常需要根据客户需求调整控制逻辑(如新增工况模式、调整各阶段能量路径流速)。自主研发的控制系统通过Modbus寄存器在线修改参数即可完成调整,无需依赖第三方。

筑城世纪模型的火电厂模型控制系统方案,基于STM32平台自主研发,支持Modbus RTU协议,已在多套火电厂沙盘项目中完成部署验证。控制系统支持多路电机独立控制、多段灯带时序联动、多工况模式切换(冷态启动/正常运行/停机检修),后期可根据需求随时修改控制逻辑。

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