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商品详情
达冠系列两级燃烧气体生物质燃烧机程控器的研究
陋着我国国民经济的不断发展，以各种可燃烧气体为燃料的燃烧机在各种需要热源的场合得到广泛应用，各类氕体燃烧机工作时，均须实现燃烧机启动和停止时序化、燃烧过程调节自动化以及和联锁保护自动化等三方面功能，并且当自动调控系统失灵时还有手动功能，目前进口的气体燃烧机程控器（如瑞士的LANDISY R，美国的Honeywell)均采用机械电子控制方式，通过组合凸轮实现顺序控制，并由顺序控制系统控制其内部的火焰继电器，当在燃烧过程中火焰熄灭或火焰不正常时，火焰继电器断开，使燃烧机处于故障停机状态，这种程控器具有可靠性高和安全性好等优点，但由于采用机械电子控制方式，故成本较高，适应性差，且不能对故障进行有效诊断与，
随着单片机技术的迅速发展，用简单的单片机系统取代结构复杂的顺序控制系统是电子技术及计算机技术发展的必然趋势，因此作者选定单片机系统作为气体燃烧机程控器的硬件，再配以模块化、结构化的控制软件，以实现对各类气体燃烧机安全启动及燃烧过程的实时有效控制，基于以上原理研制了RGK- A型全自动气体燃烧机程控器以取代瑞士LAN DIS产LGK16. 322型程控器．
1 硬件的组成
根据全自动气体燃烧机的控制要求，RGK-A型程控器采用89C 51微处理器作为控制系统的核心部件，再配以输入与输出接口电路，构成一个较小的单片机系统，由于89C51本身片内有8K EPROM，还有4个I／0口[1]，因此完全能满足程控器的硬件要求．
程控器的输入量多为开关量，这些开关量经过信号处理和光电隔离后即进入单片丰几[2]，其构成为开关量信号一信号处理一光电隔离一进入单片机，
从图1中还可以看到．程控器的输出端多为交流电动机、双重电磁阀等感性负载，它们的控制器件为触点式继电器，为了驱动这些感性负载，从单片机中输出的信号必须经过光电隔离、信号放大及继电器驱动等多个环节后才能驱动负载工作旧，
输出接口的构成：输出信号一光电隔离一信号放大一继电器组一驱动，
从图2中可以看出，输出接口的继电器选用JZC6F，该继电器线圈额定电压为直流12 V，内阻约400 Q．选用SN7407六同相驱动器驱动该继电裂3]．由于SN7407的每个同相器吸入电流达40 m.V风机
点火风门电机其输出晶体管集电极的耐压达30 V，因此完全可以胜任此型号继电器的驱动要求，
该程控器不仅具有报功能，而且可对不同的故障分别予以显示，以方便查找和排除气体燃烧机在启动和运行过程中出现的故障，气体燃烧机一旦发生故障，双重电磁阀立即关闭，同时程控器停止运行并显示故障位置，通过显示器上的不同符号显示各种情况下的故障形式，其中该显示器采用一位共阳极LED教字显示器，静态驱动方式，其驱动电路如图3所示，
由于本系统的硬件组成较为简单，在输入输出环节上采取了光电隔离双重抗干扰措施，所以系统工作稳定．特别适于工业控制现场使用，
根据气体燃烧机启动过程的时间顺序要求及气体燃烧机进入运行阶段的功率调节和火焰监视进行程控器软件的设计，其启动时序和功率调节如图4所示，
在图4中，AB段是气体燃烧机的启动阶段，气体燃烧机启动前必须确保温度或压力监控开关合上，风门处于关闭状态且无火焰信号，启动时，首先是风机和伺服电机启动，同时伺服电机将风门全部打开进行预清扫，预清扫时间ti= 36 s．与此同时，空气压力开关开始检测鼓风情况，当确认鼓风正常后，风门关至点火位置，点火棒点火，双重电磁阀开始释放燃气，燃气从蝶阀输出，若点火不成功-2 s安全点火时间内，双重电磁阀立即关闭，气体燃烧机停止启动，点火成功后，点火变压器从双重电磁阀打开喷气开始持续点火4 s(t3=4 s)后关闭，此时，气体燃烧机启动完成，进入功率调节阶段即图示BC段，功率调节阶段主要是根据负荷调节开关的状态来确定是低负荷还是满负荷，并据此来调节风门位置，以确保在空燃比下运行，达到充分燃烧和节约能源的目的．CD阶段是气体燃烧机的受控关闭阶段，茌气体燃烧机运行期间，若收到超温超压或停机信号时，气体燃烧机即进入受控关闭阶段，此时关闭双重电磁阀，风门开至点火位置，进入后清扫状态，历时t4=12 s后，气体燃烧机停止运行，等待下一次启动，
根据上述启动时序和功率调节以及对火焰、温度或压力等方面的监控要求，设计了该程控器的软件，该软件采用M CS 51汇编程序语言编写，其主程序流程框图如图5所示，
该软件主要包括以下内容．
1)主程序：完成气体燃烧机启动和运行的监控，主要包括初始化、I/O口的设置、定时器设置[4]、中断设置及对采样信号和判断结果进行相应处理．
2)采样模块：完成对输入信号的采集和消除机械抖动．
3)判断模块：完成对燃气压力、燃气泄漏、空气压力和火焰的监控，判断是否停机．
4)故障报模块：完成对燃气压力、燃气泄漏、空气压力及火焰的故障处理．
3 系统的抗干扰措施
全自动左于体燃烧机程控器属于审子控制装置，因此在使用过程中不可避免地受到外界的干扰，为了保证程控器的稳定可靠运行，采取了以下抗干扰措施．
1)消除和抑制干扰源，白于程控器的输入信号大部分都是一些开关量信号，在开关闭合或断开过程中不可避免地存在抖动，形成‘毛刺”形干扰，容易造成程控器的误动作，因此在软件上采取了“去抖同一组信号输入时，进行多次采集并延时，避开开关抖动过程，待信号稳定后再进行处理，此外，程控器的输出端主要是点火变压器、接触器、双重电磁阀、交流电动机等感性负载这些感性负载的控制器件是触点式继电器，当其断开或接通负载供电电源日寸，都会在电感线圈的两端产生高于电源电压数倍到数十倍的反向电动判q．如此之高的冲击电压不仅使触点间产生电击穿，而且对单片机控制系统产生极为有害的高频电磁辐射干扰，为了抑制这种干扰，在电路上设置了RC网络和压敏电阻网络，如图6所示，实践证明，该网络对抑制火花及反电势造成的干扰效果显著，第3期
2)切断干扰源与受感电路的通道．在单片机的前向和后向通道中采用了光隔离器通过电光和光电转换来传递信号，在电气上隔离了信号的发送端和接LI5U~,有效地抑制了系统的噪声和接地回路的干捌．
3)提高受感电路的抗干扰能力．RGK A型程控器采用的89C51 CMOS芯片，具有低功耗、使用电压范围宽(4～6 V)、噪声容限高和抗干扰能力强等优点，在直流电源的设计上采取了桥式整流电容滤波稳压电路，当外部电源电压在22 0V±15%范围内波动日寸，亦能输出稳定的SV电压以供单片机系统稳定运行，在电路板上采取了加粗接地线、在供电端加电解电容滤波、大电流和小电流电路分开制版和版间加屏蔽层等一系列抗干扰措耐8．
4结论
综上所述，用单片机控制系统取代机电式顺序控制系统不仅能完全满足气体燃烧机启动和运行过程控制要求，而且制造成奉低，与机电式程控器相比具有价格优势．制造一台RGK-A型程控器所需费用仅为
购买一台瑞士LANDIS产LGK16. 322型程控器的20%左右，为国产机电式程控器价格的40%左右，另外，单片机控制系统具有低压启动和久压保护功能，加上完备的抗干扰措施，故可靠性较蒜其平均无故障
陋着我国国民经济的不断发展，以各种可燃烧气体为燃料的燃烧机在各种需要热源的场合得到广泛应用，各类氕体燃烧机工作时，均须实现燃烧机启动和停止时序化、燃烧过程调节自动化以及和联锁保护自动化等三方面功能，并且当自动调控系统失灵时还有手动功能，目前进口的气体燃烧机程控器（如瑞士的LANDISY R，美国的Honeywell)均采用机械电子控制方式，通过组合凸轮实现顺序控制，并由顺序控制系统控制其内部的火焰继电器，当在燃烧过程中火焰熄灭或火焰不正常时，火焰继电器断开，使燃烧机处于故障停机状态，这种程控器具有可靠性高和安全性好等优点，但由于采用机械电子控制方式，故成本较高，适应性差，且不能对故障进行有效诊断与，
随着单片机技术的迅速发展，用简单的单片机系统取代结构复杂的顺序控制系统是电子技术及计算机技术发展的必然趋势，因此作者选定单片机系统作为气体燃烧机程控器的硬件，再配以模块化、结构化的控制软件，以实现对各类气体燃烧机安全启动及燃烧过程的实时有效控制，基于以上原理研制了RGK- A型全自动气体燃烧机程控器以取代瑞士LAN DIS产LGK16. 322型程控器．
1 硬件的组成
根据全自动气体燃烧机的控制要求，RGK-A型程控器采用89C 51微处理器作为控制系统的核心部件，再配以输入与输出接口电路，构成一个较小的单片机系统，由于89C51本身片内有8K EPROM，还有4个I／0口[1]，因此完全能满足程控器的硬件要求．
程控器的输入量多为开关量，这些开关量经过信号处理和光电隔离后即进入单片丰几[2]，其构成为开关量信号一信号处理一光电隔离一进入单片机，
从图1中还可以看到．程控器的输出端多为交流电动机、双重电磁阀等感性负载，它们的控制器件为触点式继电器，为了驱动这些感性负载，从单片机中输出的信号必须经过光电隔离、信号放大及继电器驱动等多个环节后才能驱动负载工作旧，
输出接口的构成：输出信号一光电隔离一信号放大一继电器组一驱动，
从图2中可以看出，输出接口的继电器选用JZC6F，该继电器线圈额定电压为直流12 V，内阻约400 Q．选用SN7407六同相驱动器驱动该继电裂3]．由于SN7407的每个同相器吸入电流达40 m.V风机
点火风门电机其输出晶体管集电极的耐压达30 V，因此完全可以胜任此型号继电器的驱动要求，
该程控器不仅具有报功能，而且可对不同的故障分别予以显示，以方便查找和排除气体燃烧机在启动和运行过程中出现的故障，气体燃烧机一旦发生故障，双重电磁阀立即关闭，同时程控器停止运行并显示故障位置，通过显示器上的不同符号显示各种情况下的故障形式，其中该显示器采用一位共阳极LED教字显示器，静态驱动方式，其驱动电路如图3所示，
由于本系统的硬件组成较为简单，在输入输出环节上采取了光电隔离双重抗干扰措施，所以系统工作稳定．特别适于工业控制现场使用，
根据气体燃烧机启动过程的时间顺序要求及气体燃烧机进入运行阶段的功率调节和火焰监视进行程控器软件的设计，其启动时序和功率调节如图4所示，
在图4中，AB段是气体燃烧机的启动阶段，气体燃烧机启动前必须确保温度或压力监控开关合上，风门处于关闭状态且无火焰信号，启动时，首先是风机和伺服电机启动，同时伺服电机将风门全部打开进行预清扫，预清扫时间ti= 36 s．与此同时，空气压力开关开始检测鼓风情况，当确认鼓风正常后，风门关至点火位置，点火棒点火，双重电磁阀开始释放燃气，燃气从蝶阀输出，若点火不成功-2 s安全点火时间内，双重电磁阀立即关闭，气体燃烧机停止启动，点火成功后，点火变压器从双重电磁阀打开喷气开始持续点火4 s(t3=4 s)后关闭，此时，气体燃烧机启动完成，进入功率调节阶段即图示BC段，功率调节阶段主要是根据负荷调节开关的状态来确定是低负荷还是满负荷，并据此来调节风门位置，以确保在空燃比下运行，达到充分燃烧和节约能源的目的．CD阶段是气体燃烧机的受控关闭阶段，茌气体燃烧机运行期间，若收到超温超压或停机信号时，气体燃烧机即进入受控关闭阶段，此时关闭双重电磁阀，风门开至点火位置，进入后清扫状态，历时t4=12 s后，气体燃烧机停止运行，等待下一次启动，
根据上述启动时序和功率调节以及对火焰、温度或压力等方面的监控要求，设计了该程控器的软件，该软件采用M CS 51汇编程序语言编写，其主程序流程框图如图5所示，
该软件主要包括以下内容．
1)主程序：完成气体燃烧机启动和运行的监控，主要包括初始化、I/O口的设置、定时器设置[4]、中断设置及对采样信号和判断结果进行相应处理．
2)采样模块：完成对输入信号的采集和消除机械抖动．
3)判断模块：完成对燃气压力、燃气泄漏、空气压力和火焰的监控，判断是否停机．
4)故障报模块：完成对燃气压力、燃气泄漏、空气压力及火焰的故障处理．
3 系统的抗干扰措施
全自动左于体燃烧机程控器属于审子控制装置，因此在使用过程中不可避免地受到外界的干扰，为了保证程控器的稳定可靠运行，采取了以下抗干扰措施．
1)消除和抑制干扰源，白于程控器的输入信号大部分都是一些开关量信号，在开关闭合或断开过程中不可避免地存在抖动，形成‘毛刺”形干扰，容易造成程控器的误动作，因此在软件上采取了“去抖同一组信号输入时，进行多次采集并延时，避开开关抖动过程，待信号稳定后再进行处理，此外，程控器的输出端主要是点火变压器、接触器、双重电磁阀、交流电动机等感性负载这些感性负载的控制器件是触点式继电器，当其断开或接通负载供电电源日寸，都会在电感线圈的两端产生高于电源电压数倍到数十倍的反向电动判q．如此之高的冲击电压不仅使触点间产生电击穿，而且对单片机控制系统产生极为有害的高频电磁辐射干扰，为了抑制这种干扰，在电路上设置了RC网络和压敏电阻网络，如图6所示，实践证明，该网络对抑制火花及反电势造成的干扰效果显著，第3期
2)切断干扰源与受感电路的通道．在单片机的前向和后向通道中采用了光隔离器通过电光和光电转换来传递信号，在电气上隔离了信号的发送端和接LI5U~,有效地抑制了系统的噪声和接地回路的干捌．
3)提高受感电路的抗干扰能力．RGK A型程控器采用的89C51 CMOS芯片，具有低功耗、使用电压范围宽(4～6 V)、噪声容限高和抗干扰能力强等优点，在直流电源的设计上采取了桥式整流电容滤波稳压电路，当外部电源电压在22 0V±15%范围内波动日寸，亦能输出稳定的SV电压以供单片机系统稳定运行，在电路板上采取了加粗接地线、在供电端加电解电容滤波、大电流和小电流电路分开制版和版间加屏蔽层等一系列抗干扰措耐8．
4结论
综上所述，用单片机控制系统取代机电式顺序控制系统不仅能完全满足气体燃烧机启动和运行过程控制要求，而且制造成奉低，与机电式程控器相比具有价格优势．制造一台RGK-A型程控器所需费用仅为
购买一台瑞士LANDIS产LGK16. 322型程控器的20%左右，为国产机电式程控器价格的40%左右，另外，单片机控制系统具有低压启动和久压保护功能，加上完备的抗干扰措施，故可靠性较蒜其平均无故障
时间可达l05 h以上，通过修改软件控制参数可适应多种机型使用，该程控器经过用户近两年时间的考核运行，未出现任何问题，完全能够取代进口及国产机电式程控器，现已开始小批量生产。
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