專利名稱：工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)爐窯熱處理領(lǐng)域，特別是涉及一種工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器。
背景技術(shù)：
以天然氣等可燃性氣體為燃料的工業(yè)爐窯在熱處理領(lǐng)域運(yùn)用越來越廣，但是天然氣本身易燃易爆，使用的安全可靠性特別重要，所以針對工業(yè)爐窯的現(xiàn)場環(huán)境和加熱對象，研發(fā)智能燒嘴控制器具有安全靈活的作用。工業(yè)爐窯熱處理的工藝過程復(fù)雜，流程長，所以多個燒嘴控制器分布式測量能有效提高溫度控制精度、降低故障率，保證工業(yè)爐窯的工況連續(xù)穩(wěn)定，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。目前在工業(yè)爐窯熱處理領(lǐng)域，燒嘴控制器已經(jīng)廣泛運(yùn)用，但在靈活性和通用性方面的不足主要體現(xiàn)在(I)現(xiàn)有燒嘴控制器在工程設(shè)計安裝時，已 經(jīng)確定選型，不能根據(jù)實際工況的改變而調(diào)整參數(shù)；(2)現(xiàn)有燒嘴控制器只接收可編程控制器(PLC)的命令，沒有將現(xiàn)場工況收集并返回給控制室；(3)現(xiàn)有燒嘴控制器與燒嘴、管道是一一對應(yīng)的，沒有充分利用工業(yè)爐窯點火與熄火之間的時間差來進(jìn)行管道復(fù)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，能提高編程的靈活性、更好的適應(yīng)實際工況并降低成本，能提高防瞬間高電壓沖擊能力，能實時采集工況參數(shù)并能和工業(yè)現(xiàn)場的PLC進(jìn)行通信，能夠?qū)崿F(xiàn)原料管道的復(fù)用、降低管道鋪設(shè)和原料設(shè)計的成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，智能燒嘴控制器包括單片機(jī)(MCU)主控模塊、火焰監(jiān)測模塊、工況環(huán)境監(jiān)測模塊、兩級電源切換模塊、閥門制動模塊、點火過程指示器、燃燒指示器、故障指示器、存儲模塊和通信診斷模塊；所述單片機(jī)主控模塊分別與所述火焰監(jiān)測模塊、所述工況環(huán)境監(jiān)測模塊、所述兩級電源切換模塊、所述閥門制動模塊、所述點火過程指示器、所述燃燒指示器、所述故障指示器、所述存儲模塊和所述通信診斷模塊相連。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述兩級電源切換模塊連接有瞬間高壓抑制器。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述智能燒嘴控制器形成于兩塊PCB板上并在所述兩塊PCB板之間墊有一層防灰塵的塑料薄板，在所述兩塊PCB板上分別形成有所述智能燒嘴控制器的控制信號部分和執(zhí)行器部分；所述控制信號部分的PCB板由一個鐵盒密封，所述控制信號部分的PCB板在所述鐵盒外部和所述執(zhí)行器部分的PCB板相連。所述控制信號部分包括所述單片機(jī)主控模塊、所述工況環(huán)境監(jiān)測模塊、所述閥門制動模塊、所述存儲模塊和所述通信診斷模塊；所述執(zhí)行器部分包括所述火焰監(jiān)測模塊、所述兩級電源切換模塊、所述點火過程指示器、所述燃燒指示器、所述故障指示器。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述單片機(jī)主控模塊的Flash中固化有控制邏輯軟件，所述單片機(jī)主控模塊的JTAG 口為所述智能燒嘴控制器的運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)端口。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，至少一個所述智能燒嘴控制器作為DP智能從站，工業(yè)爐窯的可編程控制器通過Profibus-DP通信接口和所述智能燒嘴控制器進(jìn)行通信連接。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述工業(yè)爐窯的一路燃?xì)夥譃槎鄺l支路，各所述支路上分別設(shè)置有燃?xì)忾y門，各所述支路的燃?xì)忾y門的開關(guān)控制信號分別一個所述智能燒嘴控制器相連。本發(fā)明的有益效果為I、高速M(fèi)CU作為智能燒嘴控制器的主控模塊，控制邏輯通過軟件固化在Flash中，可以通過預(yù)留的JTAG 口來調(diào)整智能燒嘴控制器運(yùn)行參數(shù)，更好的適應(yīng)實際的工況，增加了智能燒嘴控制器的靈活性。2、把智能燒嘴控制器做Profibus-DP智能從站化設(shè)計,利用工業(yè)現(xiàn)場的PLC組態(tài)優(yōu)勢，可以直接通過Profibus-DP通信接口控制智能燒嘴控制器的運(yùn)行和收集現(xiàn)場溫濕度等環(huán)境參數(shù)，并進(jìn)入后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行記錄。 3、根據(jù)工業(yè)爐窯點火與熄火之間的時間差對原料供應(yīng)管道進(jìn)行復(fù)用設(shè)置，簡化了現(xiàn)場的管道鋪設(shè)也降低了原料設(shè)計的成本。4、兩級電源切換模塊采用兩級電源電池切換模式，在主電源失效的模式下，還有電池方案可以保證智能燒嘴控制器的正常運(yùn)行，提高了智能燒嘴控制器運(yùn)行的穩(wěn)定性。瞬間高壓抑制器的設(shè)計使本發(fā)明的防瞬間高電壓沖擊能力更強(qiáng)。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖I是本發(fā)明實施例智能燒嘴控制器結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是本發(fā)明實施例工業(yè)爐窯溫度控制過程示意圖；圖3是本發(fā)明實施例智能燒嘴控制器與管道連接圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明實施例工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器包括MCU主控模塊I、火焰監(jiān)測模塊2、工況環(huán)境監(jiān)測模塊3、兩級電源切換模塊4、瞬間高壓抑制器5、閥門制動模塊6、點火過程指示器7、燃燒指示器8、故障指示器9、存儲模塊10和通信診斷模塊11 ;所述MCU主控模塊I分別與所述火焰監(jiān)測模塊2、所述工況環(huán)境監(jiān)測模塊3、所述兩級電源切換模塊4、所述閥門制動模塊6、所述點火過程指示器7、所述燃燒指示器8、所述故障指示器9、所述存儲模塊10和所述通信診斷模塊11相連；所述瞬間高壓抑制器5與所述兩級電源切換模塊4連接。其中，所述火焰監(jiān)測模塊2與所述主控模塊I的A/D 口連接；所述兩級電源切換模塊4與所述主控模塊I的電源、地引腳連接；所述閥門制動模塊6、所述點火過程指示器7、所述燃燒指示器8和所述故障指示器9分別于所述主控模塊I的IO 口相連；所述存儲模塊10與所述主控模塊I的I2C總線相連；所述通信診斷模塊11與所述主控模塊I數(shù)據(jù)總線相連。具體的來說，所述主控模塊I采用Freescale公司生產(chǎn)的MC9S12DG128芯片。所述火焰監(jiān)測模塊2采用MAXIM公司的0P27放大器芯片，把燃?xì)馊缣烊粴飧邷厝紵痣婋x棒電子定向流動產(chǎn)生的微安級電流放大到AD變換器能感知的精度。所述工況環(huán)境監(jiān)測模塊3采用昆明西化儀公司的溫濕度傳感器XST-TD，主要采集工況的溫濕度信息。所述兩級電源切換模塊4采用Intersil公司支持自動后備電池切換的ICL7673芯片，可方便的切換電源供電和電池供電模式，有效的保護(hù)了控制器的穩(wěn)定性。所述瞬間高壓抑制器5采用TVS,當(dāng)TVS 二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10的負(fù)12次方秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。所述閥門制動模塊6采用TYCO公司的V23061-A1005-A302繼電器，控制燃?xì)忾y和空氣閥的開閉，機(jī)械壽命可達(dá)IO6次。所述點火過程指示器7采用八段數(shù)碼管顯示數(shù)字，根據(jù)數(shù)據(jù)字典對應(yīng)點火過程中各個階段的狀態(tài)。所述燒指示器8采 用黃色LED燈顯示燃燒狀態(tài)。故障指示器9采用紅色LED燈顯示故障狀態(tài)。存儲模塊10采用TI公司的24L08芯片，記錄在使用工程中發(fā)生的故障信息。所述通信診斷模塊11采用DP接口，具體可以是VIPA公司的VPC3+C芯片。利用VPC3芯片集成的DP協(xié)議自動識別診斷幀模式，把診斷幀的內(nèi)容通過解析以中文狀態(tài)顯示到黑白液晶屏上，方便診斷相關(guān)信息。本發(fā)明實施例工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器功能模塊化，既可以作為一個完整的個體控制單個燒嘴，也可以和PLC或者DCS控制系統(tǒng)結(jié)合起來實現(xiàn)對整個工藝流程的控制。采用可編程模式MCU作為主控制器，控制邏輯通過軟件固化在Flash中，可以通過預(yù)留的JTAG 口來調(diào)整所述智能燒嘴控制器運(yùn)行參數(shù)。所述兩級電源切換模塊4采用兩級電源電池切換模式，在主電源失效的模式下，還有電池方案可以保證燒嘴控制器的正常運(yùn)行。此外，燒嘴控制器做Profibus-DP智能從站化設(shè)計，利用工業(yè)現(xiàn)場的PLC組態(tài)優(yōu)勢，可以直接通過Profibus-DP通信接口控制所述智能燒嘴控制器的運(yùn)行和收集現(xiàn)場溫濕度等環(huán)境參數(shù)，并記錄在所述存儲模塊10中方便維修時有據(jù)可查?？刂菩盘柌糠峙c執(zhí)行器部分分兩塊PCB板設(shè)計，減少電磁干擾。在繼電器與PCB間再墊一層塑料薄板，讓現(xiàn)場灰塵只積在PCB和薄板之間保護(hù)了元件。把控制信號部分設(shè)計好用一個鐵盒密封后再和執(zhí)行器板連接，防塵防電磁干擾。所述控制信號部分包括所述MCU主控模塊I、所述工況環(huán)境監(jiān)測模塊3、所述閥門制動模塊6、所述存儲模塊10和所述通信診斷模塊11 ;所述執(zhí)行器部分包括所述火焰監(jiān)測模塊2、所述兩級電源切換模塊4、所述點火過程指示器7、所述燃燒指示器8、所述故障指示器9。如圖2所示，為本發(fā)明實施例工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器適用的工業(yè)爐窯溫度控制過程示意圖。在鋼鐵廠的L2層上位機(jī)上設(shè)定某段工藝的溫度，然后下發(fā)到PLC上，由PLC通過時序邏輯控制一段工藝流程上若干個所述智能燒嘴控制器，所述智能燒嘴控制器通過開閉燃?xì)忾y空氣閥控制燒嘴火焰的大小，爐窯的溫度隨之變化，通過溫度傳感器把爐溫及時傳遞到上位機(jī)，方便其做決策。如圖3所示，是本發(fā)明實施例智能燒嘴控制器與管道連接圖。以三組所述智能燒嘴控制器為例，所述智能燒嘴控制器的輸出信號控制燃?xì)忾y的開閉，所述智能燒嘴控制器的輸入是火焰燃燒電離產(chǎn)生的微安電流信號。一路燃?xì)膺^來可以通過三個支路分別裝上燃?xì)忾y門，管道部分啟動時空氣先行，關(guān)閉時燃?xì)庀刃械目刂品绞?，這樣可以提高燃?xì)獾娜紵省８魉鲋悄軣炜刂破鞫甲鳛镈P智能從站與PLC進(jìn)行通信，獲得PLC的實時控制。若布置的距離過長，考慮到總線路徑長度產(chǎn)生的信號衰減，在路徑中間設(shè)置總線轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行中繼。在一段工藝中，PLC通過時序邏輯控制其上若干個所述智能燒嘴控制器的運(yùn)行于關(guān)斷，在任一時刻都有燒嘴控制器在消耗燃?xì)?，進(jìn)而實現(xiàn)了的燃?xì)饪諝夤艿赖膹?fù)用。以上通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，其特征在于，智能燒嘴控制器包括單片機(jī)主控模塊、火焰監(jiān)測模塊、工況環(huán)境監(jiān)測模塊、兩級電源切換模塊、閥門制動模塊、點火過程指示器、燃燒指示器、故障指示器、存儲模塊和通信診斷模塊；所述單片機(jī)主控模塊分別與所述火焰監(jiān)測模塊、所述工況環(huán)境監(jiān)測模塊、所述兩級電源切換模塊、所述閥門制動模塊、所述點火過程指示器、所述燃燒指示器、所述故障指示器、所述存儲模塊和所述通信診斷模塊相連。
2.如權(quán)利要求I所述工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，其特征在于所述兩級電源切換模塊連接有瞬間高壓抑制器。
3.如權(quán)利要求I所述工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，其特征在于所述智能燒嘴控制器形成于兩塊PCB板上并在所述兩塊PCB板之間墊有一層防灰塵的塑料薄板，在所述兩塊PCB板上分別形成有所述智能燒嘴控制器的控制信號部分和執(zhí)行器部分；所述控制信號部分的PCB板由一個鐵盒密封，所述控制信號部分的PCB板在所述鐵盒外部和所述執(zhí)行器部分的PCB板相連；所述控制信號部分包括所述單片機(jī)主控模塊、所述工況環(huán)境監(jiān)測模塊、所述閥門制動模塊、所述存儲模塊和所述通信診斷模塊；所述執(zhí)行器部分包括所述火焰監(jiān)測模塊、所述兩級電源切換模塊、所述點火過程指示器、所述燃燒指示器、所述故障指示器。
4.如權(quán)利要求I所述工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，其特征在于所述單片機(jī)主控模塊的Flash中固化有控制邏輯軟件，所述單片機(jī)主控模塊的JTAG 口為所述智能燒嘴控制器的運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)端口。
5.如權(quán)利要求I所述工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，其特征在于至少一個所述智能燒嘴控制器作為DP智能從站，工業(yè)爐窯的可編程控制器通過Profibus-DP通信接口和所述智能燒嘴控制器進(jìn)行通信連接。
6.如權(quán)利要求I所述工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，其特征在于工業(yè)爐窯的一路燃?xì)夥譃槎鄺l支路，各所述支路上分別設(shè)置有燃?xì)忾y門，各所述支路的燃?xì)忾y門的開關(guān)控制信號分別一個所述智能燒嘴控制器相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)爐窯熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器，智能燒嘴控制器包括單片機(jī)主控模塊以及和所述單片機(jī)主控模塊相連的火焰監(jiān)測模塊、工況環(huán)境監(jiān)測模塊、兩級電源切換模塊、閥門制動模塊、點火過程指示器、燃燒指示器、故障指示器、存儲模塊和通信診斷模塊。本發(fā)明能提高編程的靈活性、更好的適應(yīng)實際工況并降低成本，能提高防瞬間高電壓沖擊能力，能實時采集工況參數(shù)并能和工業(yè)現(xiàn)場的PLC進(jìn)行通信，能夠?qū)崿F(xiàn)原料管道的復(fù)用、降低管道鋪設(shè)和原料設(shè)計的成本。
文檔編號F27D19/00GK102759279SQ20111010820
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者周媛, 張燦峰, 曾敬, 楊嘉凱, 甘惠忠, 許煜, 趙文浩, 聞?chuàng)P 申請人:上海寶信軟件股份有限公司