CN204423051U - 锅炉智能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉智能控制器，包括，中央处理模块，开关信号输入模块，用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的开关信号；模拟量输入模块，用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的模拟信号；PID控制模块，接收来自中央处理模块的处理信号并通过PID调节输出相应的控制信号；继电器输出模块，用于将该控制信号输送到锅炉燃烧***中以实现控制各个继电器或电磁阀；触摸显示模块，以实现向中央处理模块输入操作信号并且实时显示上述的开关信号以及模拟信号；数据存储模块，用于存储上述的开关信号以及模拟信号；以及电源模块。本实用新型通过在现有技术的基础上对其内部进行优化改进，使其具有更精确的控制能力。

Description

锅炉智能控制器

技术领域

本实用新型属于锅炉燃烧控制技术领域，涉及一种锅炉智能控制器。

背景技术

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉燃烧***一般包括送风***、点火***、监测***、燃料***以及电控***。

其中，送风***的功能在于向燃烧室里送入一定风速和风量的空气，其主要部件有：壳体、风机马达、风机叶轮、风枪火管、风门控制器、风门档板、凸轮调节机构、扩散盘。

点火***的功能在于点燃空气与燃料的混合物，其主要部件有：点火变压器、点火电极、电火高压电缆。较为安全的一种点火***称为电子脉冲点火器，被卓益节能等燃气锅炉厂家所广泛使用。其方便省时，只需用手指按动就可以，并且安全性高，不会出现因意外熄火出现的安全事故，一旦出现熄火的状态，控制***能及时关闭电磁阀，关断燃气通路。

监测***的功能在于保证燃烧器安全、稳定的运行，其主要部件有火焰监测器、压力监测器、温度监测器、水位监测器等。

燃料***的功能在于保证燃烧器燃烧所需的燃料。燃油燃烧器的燃料***主要有：油管及接头、油泵、电磁阀、喷嘴、重油预热器。燃气燃烧器主要有过滤器、调压器、电磁阀组、点火电磁阀组然、燃料蝶阀。

电控***是以上各***的指挥中心和联络中心，其核心控制元件是一控制器。

因而，基于电控***的锅炉燃烧***自动化控制能够保证锅炉安全运行。而目前市面上采用的控制器控制方式比较单一，功能不够完善，因而导致了整个锅炉燃烧***的运行能力受限。因此，为了提高控制器的控制能力，进而提高锅炉燃烧***的整体性能，有必要提供一种更具优势的控制器。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种锅炉智能控制器，在现有技术的基础上对其内部进行优化改进，使其具有更精确的控制能力。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种锅炉智能控制器，包括，中央处理模块，具有一CPU芯片；开关信号输入模块（16路），用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的开关信号；模拟量输入模块，用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的模拟信号；PID控制模块，接收来自中央处理模块的处理信号并通过PID调节输出相应的控制信号；继电器输出模块，用于将该控制信号输送到锅炉燃烧***中以实现控制各个继电器或电磁阀；触摸显示模块，具有一触摸屏，耦接于该中央处理模块，以实现向中央处理模块输入操作信号并且实时显示上述的开关信号以及模拟信号；数据存储模块，具有一存储芯片，耦接于中央处理模块，用于存储上述的开关信号以及模拟信号，以备实时调用；以及电源模块，作为上述各个模块的工作电源。

进一步的，还包括一通讯接口模块，耦接于该中央处理模块，以实现外部设备能够与中央处理模块进行数据传输。

进一步的，所述CPU芯片为Cortex-M0处理器。

进一步的，所述开关信号包括汽包水位极低保护信号、汽包水位危低保护信号、汽包水位极高保护信号、蒸汽压力极高保护信号、燃烧器故障保护信号、燃气压力过低保护信号以及风机过载保护信号。

进一步的，所述模拟信号包括蒸汽压力、排烟温度以及汽包水位。

进一步的，所述通讯接口模块采用RS485协议通讯。

进一步的，所述的继电器输出模块连接至锅炉燃烧***中的燃烧器、水泵以及报警器中的继电器或电磁阀。

进一步的，所述电源模块采用反激式开关电源。

进一步的，所述触摸屏为电阻式触摸屏。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

首先，采用了触摸屏的方式，相对于目前市面上采用按键与液晶显示屏组合的方式，更加方便。由于摒弃了按键的使用，一方面使得整个控制器面板的体积更小，另一方面也能够避免机械按键使用寿命有限的情况。另外，本控制器还采用了PID控制的方式，相对于现有技术中，直接根据开关信号以及模拟信号来控制继电器或电磁阀的动作的方式，使得对继电器或者电磁阀的控制更加精确到位，避免了由于对锅炉燃烧***的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型造成的控制不当，导致控制效果不理想的情况。另外，由于是对控制器内部进行了改进，实际上是将PID控制模块设置在了控制器的内部，这样一来，就不需要再额外的配置一台完整的PID控制器，一方面使得设备的安装布线更加方便，另一方面也减少了成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的模块原理图。

具体实施方式

参照图1对本实用新型实施例做进一步说明。

一种锅炉智能控制器，包括，中央处理模块，具有一CPU芯片；开关信号输入模块，用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的开关信号；模拟量输入模块，用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的模拟信号；PID控制模块，接收来自中央处理模块的处理信号并通过PID调节输出相应的控制信号；继电器输出模块，用于将该控制信号输送到锅炉燃烧***中以实现控制各个继电器或电磁阀；触摸显示模块，具有一触摸屏，耦接于该中央处理模块，以实现向中央处理模块输入操作信号并且实时显示上述的开关信号以及模拟信号；数据存储模块，具有一存储芯片，耦接于中央处理模块，用于存储上述的开关信号以及模拟信号，以备实时调用；以及电源模块，作为上述各个模块的工作电源。

以上方案中，开关信号输入模块、模拟量输入模块以及继电器输出模块采用16路输入输出，扩展性能高。另外，PID控制模块为智能PID控制模块，型号为XME101。该智能PID控制模块可一路信号输入两路信号输出。外型体积小，产品采用导轨卡入式安装方式，便于密集安装。多重保护、隔离设计、抗干扰能力强、可靠性强。

仪表输入信号包括各种类型的mV、热电阻、热电偶信号，可提供变送器电源给现场两线制变送器返回电流信号，方便现场调试。第一路输出信号为PID控制信号输出，可选择为标准电流输出或继电器输出；第二路信号为变送或RS485通讯输出。仪表的通讯接口采用Modbus-RTU模式，通用性强，方便使用。

本方案的实际优点是：

首先，采用了触摸屏的方式，相对于目前市面上采用按键与液晶显示屏组合的方式，更加方便。由于摒弃了按键的使用，一方面使得整个控制器面板的体积更小，另一方面也能够避免机械按键使用寿命有限的情况。另外，本控制器还采用了PID控制的方式，相对于现有技术中，直接根据开关信号以及模拟信号来控制继电器或电磁阀的动作的方式，使得对继电器或者电磁阀的控制更加精确到位，避免了由于对锅炉燃烧***的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型造成的控制不当，导致控制效果不理想的情况。

进一步的，还包括一通讯接口模块，采用RS485协议通讯，耦接于该中央处理模块，以实现外部设备能够与中央处理模块进行数据传输。这样，可通过该通讯接口模块实现远程的有线或无线传输，以方便操作室对现场的实时操作以及监控。

本实施例中，所述CPU芯片为Cortex-M0处理器，是市场上现有的最小、能耗最低、最节能的ARM处理器。该处理器能耗非常低、门数量少、代码占用空间小，使得MCU开发人员能够以8位处理器的价位，获得32位处理器的性能。超低门数还使其能够用于模拟信号设备和混合信号设备及MCU应用中，能够明显节约***的扩展成本。

本实施例中，所述开关信号包括汽包水位极低保护信号、汽包水位危低保护信号、汽包水位极高保护信号、蒸汽压力极高保护信号、燃烧器故障保护信号、燃气压力过低保护信号以及风机过载保护信号。

其中，当汽包内的水位达到一个预警值时，汽包内的水位监测器会通过开关信号输入模块向中央处理模块传送该汽包水位危低保护信号，同样，当汽包内的水位分别达到最低极限值以及最高极限值时，水位监测器分别通过开关信号输入模块向中央处理模块传送该汽包水位极低保护信号以及汽包水位极高保护信号。另外，当汽包内的蒸汽压力达到最高极限值时，汽包内的压力监测器会通过开关信号输入模块向中央处理模块传送该蒸汽压力极高保护信号。另外，当送风***的风机过载（工作电流超过一定值）时，相关的监测器同样会传送该风机过载保护信号以通过控制器实现对燃烧***的调节。

本实施例中，所述模拟信号包括蒸汽压力、排烟温度以及汽包水位。

其中，蒸汽压力是由该压力监测器通过模拟信号输入模块向中央处理模块发送的，排烟温度是由设置在排烟口中的温度监测器发送的，以及设置在汽包内的水位监测器还通过模拟信号输入模块向温度监测器发送汽包内的水位。

本实施例中，所述的继电器输出模块连接至锅炉燃烧***中的燃烧器、水泵以及报警器中的继电器或电磁阀。因此，当燃烧器出现故障时，上述的控制器就能够通过继电器输出模块来控制燃烧器中相应的继电器来停止燃烧器的工作，同时，还能够控制该报警器工作来实现报警。

进一步的，所述PID控制模块采用负反馈闭环控制方式。具体是接收CPU一次处理后的信号（模拟量以及开关量），再经过内部的PID算法输出相应的控制信号，并通过继电器输出模块传送到锅炉燃烧***中的各个继电器或电磁阀达到控制的目的，另外，开关信号输入模块以及模拟信号输入模块所输入的信号经CPU再送入到PID控制模块，实现闭环反馈，因此，该PID控制模块能够根据其输入以及输出实时的改变最终的控制信号输出，实现动态调节。

以上，采用PID调节的好处是，可以对水泵上的电磁阀进行更加智能的控制，通过检测汽包内的水位变化，使得水泵内的水位的升降能够控制在一个较小的范围内。而现有技术中，只是当水位降低到该最低极限以后再加水，以及升高到最高极限值以后再停止加水，这样的控制方式在实际应用中具有较大的缺陷，当用水量较大时，可能会造成水泵供水不足的情况。因此，采用了PID调节后，会根据水位变化的升降速度来不断的调节水泵的供水量，实现一个动态调节，这样的调节方式更加稳定可靠。另外，对燃烧器内的燃油或燃气的供应控制方式也类似，不再赘述。另外，由于是对控制器内部进行了改进，实际上是将PID控制模块设置在了控制器的内部，这样一来，就不需要再额外的配置一台完整的PID控制器，一方面使得设备的安装布线更加方便，另一方面也减少了成本。

另外，所述电源模块采用反激式开关电源。该种电源具有节能，安装体积小，质量轻，可调节任意输出输入电压电流大小的特点，并且还能够满足多路多种电压的不同输出，提供控制器中各个模块的工作电压。由于体积小，因此可以直接与各个模块组装在一起，不需要单独的机壳，大大的减少了线路设置以及成本。

另外，所述触摸屏为电阻式触摸屏。由于在车间内，工作人员均戴有手套，那么如果采用电容式的触摸屏，那么就需要将手套摘下才能够对触摸屏进行操作，这样极为不便，那么采用电阻式触摸屏以后，就能够在不取下手套的情况下对触摸屏进行操作。

值得说明的是，本实用新型是针对控制器本身作出了改进，而不是对锅炉燃烧***作出改进，因此，本领域技术人员在完全掌握锅炉燃烧***的基础上，再结合以上方案的阐述，应当能够理解本实用新型所提供的控制器的使用方法，因此，本实施例就不再给出锅炉燃烧***中各个设备的示意图。另外，对于燃烧***中的其它设备以及相关的参数，均可直接连通至开关信号输入模块，由于锅炉燃烧***在目前来说属于公知的技术，因此，在实施例中就不再赘述其中的具体设备及原理。

Claims (9)

1.一种锅炉智能控制器，包括，

中央处理模块，具有一CPU芯片；

开关信号输入模块，用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的开关信号；

模拟量输入模块，用于向中央处理模块输入锅炉燃烧***中的模拟信号；

PID控制模块，接收来自中央处理模块的处理信号并通过PID调节输出相应的控制信号；

继电器输出模块，用于将该控制信号输送到锅炉燃烧***中以实现控制各个继电器或电磁阀；

触摸显示模块，具有一触摸屏，耦接于该中央处理模块，以实现向中央处理模块输入操作信号并且实时显示上述的开关信号以及模拟信号；

数据存储模块，具有一存储芯片，耦接于中央处理模块，用于存储上述的开关信号以及模拟信号，以备实时调用；

以及电源模块，作为上述各个模块的工作电源。

2.根据权利要求1所述的锅炉智能控制器，其特征在于：还包括一通讯接口模块，耦接于该中央处理模块，以实现外部设备能够与中央处理模块进行数据传输。

3.根据权利要求1所述的锅炉智能控制器，其特征在于：所述CPU芯片为Cortex-M0处理器。

4.根据权利要求1所述的锅炉智能控制器，其特征在于：所述开关信号包括汽包水位极低保护信号、汽包水位危低保护信号、汽包水位极高保护信号、蒸汽压力极高保护信号、燃烧器故障保护信号、燃气压力过低保护信号以及风机过载保护信号。

5.根据权利要求1所述的锅炉智能控制器，其特征在于：所述模拟信号包括蒸汽压力、排烟温度以及汽包水位。

6.根据权利要求2所述的锅炉智能控制器，其特征在于：所述通讯接口模块采用RS485协议通讯。

7.根据权利要求1所述的锅炉智能控制器，其特征在于：所述的继电器输出模块连接至锅炉燃烧***中的燃烧器、水泵以及报警器中的继电器或电磁阀。

8.根据权利要求1所述的锅炉智能控制器，其特征在于：所述电源模块采用反激式开关电源。

9.根据权利要求1所述的锅炉智能控制器，其特征在于：所述触摸屏为电阻式触摸屏。