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                          新型燃油鍋爐微機監控系統

                          作者:鄭州達冠節能環保設備有限公司 ?????來源:http://www.irui.tw/news/668.html?????發布時間:2018-09-21 15:46
                          導讀:新型燃油鍋爐微機監控系統 摘要闡述了新研制的多功能燃油鍋爐微機監控系統的主要功能、電路結構及其軟件、硬件的設計特點該系統可以對主爐燃燒機爐體內熱交換器、采噫開水和溫

                          新型燃油鍋爐微機監控系統
                          摘要闡述了新研制的多功能燃油鍋爐微機監控系統的主要功能、電路結構及其軟件、硬件的設計特點該系統可以對主爐燃燒機爐體內熱交換器、采噫開水和溫水電磁閥以及水泵、油泵機組進行有效的控制,從而實現了一爐同時能供采暖、衛生溫水開水三用的目的。使燃油鍋爐的整體性能大為提贏
                              然油鍋爐是近幾年發展較快的環保供熱產品。與傳統燃煤鍋爐相比,它以新穎的一爐同時多用功能熱效率高、一次性投資省體積/\無壓無塵無噪音運行以及環境潔凈安全等顯著優點,成為中小型鍋爐的必然升級換代產品隨著國家綜合實力和環保意識的增強以及人民生活質量的不斷提高。燃油鍋爐己顯示出其強大的市場生命力。針對目前中小型燃油鍋爐的市場需求,筆者已開發出新型燃油鍋爐系列產品的微機監控系統,實現了集開水采暖和衛生溫水三用一體的環保供熱產品的計算機監控。
                          1系統工作原理及功能
                            本系統由80C52單片機為核心構成調節單元:由各溫度傳感器和水位、油位傳感器以及外部輸入開關量構成測量單元:由水泵、油泵機組和開7-K.衛生溫水采暖等電磁閥以及風量、油量控制閥組成執行機構。系統組成如圖1所示。
                          1.1控制過程
                              80c52單片機系統每隔一個采樣周期采樣一次各溫度點信號,再經數字濾波和浮點運算,轉換成實際溫度后與用戶的給定值進行比較(若溫度傳感器采用熱電偶,還須經冷端補償、如果爐溫低于給定值,則啟動主爐燃燒機(為降低整體運行成本,這種小容量經濟型的燃油鍋爐通常采用二段式或三段式燃燒機。通過兩點式開關信號進行控制1當一段火燃燒一定時間后仍未達到上限溫度時,則啟動二段火當控制溫度超過給定溫度上限時則關閉二段火,并進行超溫聲光報警及漢字顯示“超溫”報警
                              此外,為滿足不同用戶對本單位開水衛生溫水及采暖自動供水時間設定的需求,系統要求CPU在每一采樣周期對用戶設定的定時開關狀態進行檢測查尋若用戶已打開定時開關并己設定某種供水方式和供水時間,則系統將執行當前設定方式下的自動定時控制,并取出相應方式下的各參數飴定、膻作為控制指標
                          1.2系統功能
                              系統具有參數設息手動方式、自動方式、應急處理和開水、衛生溫水、采暖狀態轉換五大功能
                              各種運行方式均能用觸摸式鍵盤操作。進行用戶級現場編程設定。
                              采用M GL19264液晶圖形顯示模塊(一屏可顯示48個漢字或符號),對系統運行狀態及故障狀態信息進行實時顯示。
                              定時運任用戶在一日之內最多可選8次定時運行。某種供水方式下定時運行的各種參數均可由用戶根據實際情況選擇設定
                              液位控制根據貯水箱水位狀態,自動控制水泵機組的啟停及燃燒機的啟停;同時采樣油箱油值,對油泵機組進行啟停控制當缺油狀態達一定時間,將自動停止系統運行并進行“缺油”報警
                              單片機根據給定爐溫控制燃燒機的同時。對開水管內的水溫進行采樣,根據開水溫度設定值控制開水電磁閥的開啟或關閉,以保證開水水質
                              故障報警及保護在系統運行過程中。監控程序時刻對各種故障狀態進行監控,一旦出現某種故障,立即發出聲光報警,液晶顯示屏上顯示故障信息以及應急處理指示信息,同時,系統將自動切換到相應的保護狀態,待人工處理排除故障
                          2系統硬件設計
                          2.1模擬量輸入單元
                              由ADC0809和ICL7109 A/D轉換器組成,其中一路用于對系統當前所選工作狀態的采溫、常溫以及采暖標準參照室溫的分時轉換系統中水    圖2K型熱電偶冷端補償電路溫傳感器采用K型熱電偶
                              筆者設計了簡單有效的冷端補償電路如圖2所示,圖中f為常溫信號,ti為熱電偶電信號
                          2.2開關量輸入輸出通道
                              DI /DO通道由I/O接口芯片8255A組成,其PA口、PC口作為輸出,PB口作為輸入PA口用于輸出燃燒機各段火水泵、油泵、開水、衛生溫水和采暖電磁閥等開關量控制信號以及各種故障的聲光報警信號。PB口用于系統運行時對鍋爐各外部設備狀態的監控,如水位、油位信號以及燃燒機各種故障信號的輸入全部開關量信號均采用光電耦合方式與CPU單元進行隔離。以提高系統的可靠性
                          2.3顯示電路
                              系統采用的液晶圖形顯示模塊與CPU之間有直接  數據訪問和間接控制兩種接口方式前者將顯示模塊直接掛  片選在CPU總絨上,該方式在系統未擴展I/O口時適用,否則在顯示模塊使用中再對I/O口讀寫易出現“花屏”現象
                              由于本系統既有外部擴展RAM,又有I/O口,故采用間接控制方式筆者采用74LS245來擴展I/O口  圖3顯示模塊的I/O口擴展電路電路簡單實用。如圖3所示
                          2.4鍵盤輸入通道
                              系統的運行方式以及相應的參數,可根據用戶需要隨時進行現場編程調整。并將結果存入SRAM中o顯然,這里是以鍵盤管理程序較大的編程量為代價,來換取用戶在系統調試中的方便以及通過性強的優點。孫強等:新型燃油鍋爐微機監控系統
                           2.5時鐘通道
                              為可靠地實現定時開機和各種供水方式的定時控制,定時通道采用達拉斯公司的時鐘芯片D S128 87A等器件組成它除能完成時鐘定時功能外,還帶有114個SRAM,這種非易失性靜態RAM,用來存貯前已提及的運行方式定時參數等
                          3監控軟件設計
                              系統監控軟件由主程序、中斷服務子程序和各功能子程序組成監控軟件嚴格按模塊化結構設計,由G BASIC和匯編等混合語言編程實現
                          3.1主程序
                              當系統上電或復位后。主程序首先完成對RAM參數區置初值。對中斷控制器8259鍵盤、時鈍定時器及I/O通道的初始化操作,并對系統運行方式和調節參數進行自檢,隨后轉入對各端口狀態的巡檢,對各種執行機構的啟停控制以及運行做障信息顯示等主程序流程如圖4所示下面介紹幾個重要的功能模±央o
                              1)系統工作狀態檢測模塊
                              系統工作狀態有自動方式I、自動方式II、手動方式、參數設定和應急處理五種。按常規處理這些狀態要占用I/O口資源,同時使得硬件接口電路變得復雜再就是采用計數方式。但往往計數方式的電路抗干擾能力差,可靠性低為了使硬件接口電路簡單可靠,系統工作狀態的自動檢測采用了在工作狀態轉換波段開關的備波段之間串接電阻,以對給定電壓進行分壓,再對各分壓點(模擬量)采樣,后經A/D轉換和狀態標定運算,其結果即與五種工作狀態一一對應狀態檢測子程序框圖
                              在燃油鍋爐監控系統系列產品中,按鍋爐容量及控制精度分為兩大類一類是容量較小的經濟型燃油鍋爐,其燃燒機一般配有二段火(或三段火),其爐溫采用開關量控制,其控制予程序框圖如圖6所示
                              另一類是配給容量較大。對爐溫控制精度相對要求較高的燃油鍋爐,燃燒機只需一段火該系統配有Bang -Ba ng控制與PID相結合的快速算法,即大范圍調節時采用Ban g-Bang控制。小范圍內切換到PID控制這樣在調節過程中,當控制系統的給定值從一種狀態變到另一種狀態時。所經歷的過渡過程最短。
                              3)延時子程序
                              系統中大量的狀態和數據需實時檢測或刷瓤程序中不宜有過多的循環以避免不必要的CPU開銷但系統在控制過程中要頻繁用到一些不等的延時為解決系統實時性與延時等待之間的矛盾,延時子程序均采用“掃描”法,即定時器To每隔10 ms中斷一次,對30H單元進行加1操作,隨即退出中斷在延時子程序中將30H單元的數據與延時常數進行掃描比較,若二者相等,說明延時時間已到,隨后進行相關操作;若二者不等即延時未到,則立即退出延時予程序繼續處理其他實時任箢這種方法克服了在程序中由于循環和延時死等所造成的間浪費,滿足了系統的實時性要求,并且系統中頻繁調用的延時子程序僅占用一個字的RAM和1位標志位,而效果上卻相當于單片機CPU具有多個定時器用這種軟定時器的方法解決大延時在實時系統中很有實際意義o延時子程序框圖如圖7所示
                          3.2中斷服務子程序
                              11定時器To中斷
                              定時器To每隔10 ms中斷一次。對30H單元加1此外31H單元與30H同時加1至100時向32H單元進位。即32H單元每加1表示1 s定時到。這些單元主要為在主程序中擴展軟定時器做準備o
                              2) A/D中斷
                              系統中要求對多路模擬量進行檢測,由AD7109 7016組成多路巡回檢測單元測量單元除應滿足A/D轉換精度要求外,還必須保證A/D轉換的可靠性在調試中發現,第一次孫強等:新型燃油鍋爐微機監控系統
                           A/D中斷后所采的數據往往不可靠。應丟棄。此時對同一模入通道再進行A/D轉換。待第二次或第三次A/D轉換完成后引起中斷。再讀數據才是可靠的穩定值o由于系統中各點溫度相對變化較慢,為進一步保證各通道A/D轉換結果的可靠性,程序中對當前通道第三次A/D中斷以后的連續三次轉換結果進行算術平均。用此值作為當前點的實際值被證明是可靠的。
                          3.3傳感器“斷偶”檢測與軟件保護
                              在爐溫控制過程中。一旦傳感器出現故障。同樣會造成系統失控“斷偶”現象熟電偶斷開)是常見故障之—。為使“斷偶”時不致造成系統失控,硬件電路設計保證了此時使采樣信號置為- 3V(實際爐溫采樣信號約在曠1V左右),再經過A /D轉換為數字量,程序一旦檢測到信號為- 3V,則判定為“斷偶”故障并進行相應的報警等處理
                          4結  話
                              本監控系統己先后安裝在北京、西安西寧等不同地區的多臺燃油鍋爐上。經過一年多的實際運行表明,其性能穩定可靠,保護措施齊全,現場安裝調試方便,用戶操作維護簡單配備了監控系統的鍋爐整體在無渣、無塵、無噪聲的環境下自動運行,熱效率高達92VO。由于生物質燃燒機長期工作在最佳運行點上,運行費用低,自動化程度高,開水水質好,使用安全衛生、方便

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