一种加热炉/锅炉燃烧程序控制器的制作方法

1.本发明公开一种控制器，特别是一种加热炉/锅炉燃烧程序控制器。


背景技术：

2.加热炉/锅炉是油气集输系统中加热、输送、采暖等环节应用最多的一种油田专用设备，其作用是将原油、天然气、油气混合物等加热至工艺所需要的温度，满足油气集输工艺及加工工艺的要求。
3.为了实现加热等目的，加热炉/锅炉需要利用燃烧器(又名：燃烧机)来完成点火、熄火、提火、降火、气压检测、阀组泄漏检测等工作，而控制燃烧器实现这一系列任务的重要装置被称为燃烧程序控制器。
4.目前，国内应用较多的燃烧程序控制器主要为国外品牌，价格昂贵、不易后期维护；国产程序控制器数量较少，虽然价格便宜，但是功能单一、性能较差。因此，需要研究一种适合于国内加热炉/锅炉燃烧器运行特点的，功能丰富、性能可靠，同时成本较低的燃烧程序控制器，实现最高的性价比，是行业中亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.针对上述提到的现有技术中的加热炉/锅炉燃烧程序控制器性价比低的缺点本发明提供一种新的加热炉/锅炉燃烧程序控制器，其实现点火、熄火、提火、降火、气压检测、阀组泄漏检测等工作。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种加热炉/锅炉燃烧程序控制器，程序控制器包括主控模块、电源模块、通信模块、复位锁定模块、参数存储模块、安全检测模块、报警输出模块、安全阀控制模块、风机控制/检测模块、燃料压力检测模块、火焰检测模块、点火控制模块、阀组检漏模块、功率调节输出模块和执行器控制/检测模块，其中，通信模块、复位锁定模块、参数存储模块、安全检测模块、报警输出模块、安全阀控制模块、风机控制/检测模块、燃料压力检测模块、火焰检测模块、点火控制模块、阀组检漏模块、功率调节输出模块和执行器控制/检测模块分别与主控模块连接，电源模块用于供电。
7.本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
8.所述的通信功能模块包括rs-485模块和ttl模块，rs485模块采用隔离电平转换芯片，隔离电平转换芯片通过uart1接口与主控模块连接，ttl模块包括两组串联连接的反相器，反相器通过uart2接口与主控模块连接。
9.所述的复位/锁定功能模块采用第一光耦，复位/锁定功能模块连接在主控模块的复位/锁定接口上。
10.所述的安全检测功能模块包括安全检测继电器、第二光耦和第三光耦，安全检测继电器、第二光耦和第三光耦分别与主控模块连接，安全检测继电器与第三光耦连接，安全链连锁和燃烧器法兰开关连锁分别与第二光耦连接。
11.所述的报警输出功能模块包括报警输出继电器和第六光耦，安全检测继电器输出
端与报警输出继电器连接，报警输出继电器与第六光耦连接，第六光耦与主控模块连接；安全阀控制功能模块包括安全阀输出继电器和第九光耦，安全检测继电器输出端与安全阀输出继电器连接，安全阀输出继电器与第九光耦连接，第九光耦与主控模块连接；风机控制/检测功能模块包括风机输出继电器、第十二光耦和第十三光耦，安全检测继电器输出端与风机输出继电器连接，风机输出继电器与第十二光耦连接，第十二光耦和第十三光耦分别与主控模块连接，风压检测模块与第十三光耦连接；点火控制功能模块包括点火电磁阀继电器、点火变压器继电器、第十八光耦和第十九光耦，安全检测继电器输出端分别与点火电磁阀继电器和点火变压器继电器连接，点火电磁阀继电器与第十八光耦连接，点火变压器继电器与第十九光耦连接，第十八光耦和第十九光耦分别与主控模块连接；阀组检漏功能模块包括燃料阀v1继电器、燃料阀v2继电器、第二十二光耦、第二十三光耦和第二十四光耦，安全检测继电器输出端分别与燃料阀v1继电器和燃料阀v2继电器连接，燃料阀v1继电器与第二十二光耦连接，燃料阀v2继电器与第二十三光耦连接，第二十二光耦、第二十三光耦和第二十四光耦分别与主控模块连接，燃料压力开关与第二十四光耦连接。
12.所述的燃料压力检测功能模块包括第十四光耦和第十五光耦，第十四光耦和第十五光耦分别与主控模块连接，燃料高压信号输入模块与第十四光耦连接，燃料低压信号输入模块与第十五光耦连接。
13.所述的火焰检测功能模块包括紫外信号处理电路模块和离子棒信号处理电路模块，紫外信号处理电路模块和离子棒信号处理电路模块分别采用放大电路，紫外信号处理电路模块和离子棒信号处理电路模块分别与主控模块连接。
14.所述的功率调节/输出功能模块包括第二十五光耦、第二十六光耦、第二十七光耦、模拟量输入电路模块和模拟量输出电路模块，第二十五光耦、第二十六光耦和第二十七光耦分别与主控模块连接，模拟量输入电路模块和模拟量输出电路模块分别与主控模块连接，模拟量输入电路模块采用模数转换电路，模拟量形式功率输入与模拟量输入电路模块连接，模拟量输出电路模块采用数模转换电路，模拟量形式功率输出与模拟量输出电路模块连接，功率调节开关输入信号与第二十五光耦连接，火量阶段2输入信号与第二十六光耦连接，火量阶段3输入信号与第二十七光耦连接。
15.所述的执行器控制/检测功能模块包括第一模拟或脉冲信号输入电路模块、第二模拟或脉冲信号输入电路模块、第一模拟或脉冲信号输出电路模块和第二模拟或脉冲信号输出电路模块，第一模拟或脉冲信号输入电路模块和第二模拟或脉冲信号输入电路模块为放大电路，第一模拟或脉冲信号输出电路模块和第二模拟或脉冲信号输出电路模块为执行器的驱动电路，第一模拟或脉冲信号输入电路模块、第二模拟或脉冲信号输入电路模块、第一模拟或脉冲信号输出电路模块和第二模拟或脉冲信号输出电路模块分别主控模块连接，燃料执行器反馈输入端与第一模拟或脉冲信号输入电路连接，燃料执行器动作输出端与第一模拟或脉冲信号输出电路连接，空气执行器反馈输入端与第二模拟或脉冲信号输入电路连接，空气执行器动作输出端与第二模拟或脉冲信号输出电路连接。
16.所述的电源模块包括第一开关电源模块、第二开关电源模块和第三开关电源模块，第一开关电源模块的输入端与外接220v电源接口连接，第二开关电源模块的输入端与第一开关电源模块的输出端连接，第三开关电源模块的输入端与第二开关电源模块的输出端连接。
17.所述的参数存储功能模块采用铁电存储器fram，铁电存储器fram与主控模块连接。
18.本发明的有益效果是：本发明中的燃烧程序控制器功能丰富、性能可靠、成本较低，可以独立实现加热炉/锅炉的点火、提火、降火、检漏、火焰检测、功率调节等多种功能，适用于大多数不同功能的加热炉/锅炉使用。
19.下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
20.图1为本发明燃烧程序控制器的整体功能电路结构方框图。
21.图2为本发明的电源功能模块电路结构方框图。
22.图3为本发明的通信功能模块电路结构方框图。
23.图4为本发明的复位/锁定功能模块电路结构方框图。
24.图5为本发明的参数存储功能模块电路结构方框图。
25.图6为本发明的安全检测功能模块电路结构方框图。
26.图7为本发明的报警输出功能模块电路结构方框图。
27.图8为本发明的安全阀控制功能模块电路结构方框图。
28.图9为本发明的风机控制/检测功能模块电路结构方框图。
29.图10为本发明的燃料压力检测功能模块电路结构方框图。
30.图11为本发明的火焰检测功能模块电路结构方框图。
31.图12为本发明的点火控制功能模块电路结构方框图。
32.图13为本发明的阀组检漏功能模块电路结构方框图。
33.图14为本发明的功率调节/输出功能模块电路结构方框图。
34.图15为本发明的执行器控制/检测功能模块电路结构方框图。
具体实施方式
35.本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
36.请结合参看附图1至附图15，本发明为一种专门用于加热炉/锅炉燃烧器实现点火、熄火、提火、降火、气压检测、阀组泄漏检测等工作的燃烧程序控制器，本发明采用以下技术方案：
37.本发明主要包括：主控模块、电源模块、通信模块、复位锁定模块、参数存储模块、安全检测模块、报警输出模块、安全阀控制模块、风机控制/检测模块、燃料(燃气或燃油)压力检测模块、火焰检测模块、点火控制模块、阀组检漏模块、功率调节输出模块和执行器控制/检测模块，其中，通信模块、复位锁定模块、参数存储模块、安全检测模块、报警输出模块、安全阀控制模块、风机控制/检测模块、燃料(燃气或燃油)压力检测模块、火焰检测模块、点火控制模块、阀组检漏模块、功率调节输出模块和执行器控制/检测模块分别与主控模块连接，电源模块用于供电。
38.本实施例中，主控模块采用高性能单片机实现，主要完成信号输入检测、信号输出控制、逻辑判断、数据通信等工作，此为现有技术中市售单片机常用功能，本发明对主控模
块的型号没有具体限制，市售的大部分单片机都可以实现。
39.本实施例中，通信功能模块包括rs-485模块和ttl模块，利用rs485形式和ttl形式两种通信形式与外部通信，其中，rs485模块采用隔离电平转换芯片，隔离电平转换芯片通过uart1接口与主控模块连接，单片机的uart1接口通过隔离电平转换芯片作用后生成符合rs485标准的通信信号，主要用于连接上位机软件或触摸屏；ttl模块包括两组串联连接的反相器，反相器通过uart2接口与主控模块连接，单片机的uart2接口通过两组反相器之后直接输出，主要用于连接燃烧程序控制器的配套手操器。
40.本实施例中，复位/锁定功能模块采用一片第一光耦来实现，复位/锁定功能模块(即第一光耦的输出端)连接在主控模块的复位/锁定接口上，其作用就是当检测到外部输入的复位/锁定信号后，对燃烧程序控制器进行复位/锁定操作。
41.本实施例中，参数存储功能模块主要采用一片铁电存储器fram，铁电存储器fram与主控模块连接，通过铁电存储器fram来实现参数存储功能，最多可以存储64kb容量的参数，主要用来存储燃烧程序控制器以及加热炉/锅炉相关的一些重要参数。
42.本实施例中，安全检测功能模块包括一个继电器及两片光耦，继电器为安全检测继电器，光耦为第二光耦和第三光耦，安全检测继电器、第二光耦输出单和第三光耦输出端分别与主控模块连接，安全检测继电器用来输出安全检测信号，同时安全检测继电器与第三光耦连接，安全链连锁和燃烧器法兰开关连锁分别与第二光耦连接，第三光耦用来反馈安全继电器的状态给主控模块，第二光耦用来检测外部安全链连锁及燃烧器法兰开关连锁信号。安全检测功能模块的作用为，检测外部安全链连锁及燃烧器法兰开关连锁是否正常，如果正常，安全检测继电器输出一个安全信号；如果不正常，则不输出安全信号。安全检测继电器是整个继电器组中的源头继电器，只有安全检测继电器输出安全信号以后，其他继电器才能够动作。
43.本实施例中，报警输出功能模块包括报警输出继电器和第六光耦，安全检测继电器输出端与报警输出继电器控制端连接，报警输出继电器用来输出报警信号，同时报警输出继电器与第六光耦的控制端连接，第六光耦的输出端与主控模块连接，用来反馈报警继电器的状态。报警输出功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中发现故障或其他需要紧急处理的情况时，输出一个报警信号。
44.本实施例中，安全阀控制功能模块包括安全阀输出继电器和第九光耦，安全检测继电器输出端与安全阀输出继电器连接，安全阀输出继电器用来输出安全阀控制信号，同时安全阀输出继电器与第九光耦的控制端连接，第九光耦的输出端与主控模块连接，用来反馈安全阀输出继电器的状态。安全阀控制功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据控制流程输出一个动作信号控制打开安全阀。
45.本实施例中，风机控制/检测功能模块包括风机输出继电器、第十二光耦和第十三光耦，安全检测继电器输出端与风机输出继电器连接，风机输出继电器用来输出风机启动控制信号，同时风机输出继电器与第十二光耦的控制端连接，第十二光耦的输出端与主控模块连接，用来反馈风机输出继电器的状态，风压检测模块与第十三光耦连接，第十三光耦的输出端与主控模块连接，并将其输入给主控模块。风机控制/检测功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据控制流程输出一个动作信号控制启动风机，同时利用风压检测模块检测风压信号是否正常。
46.本实施例中，燃料压力检测功能模块包括第十四光耦和第十五光耦，第十四光耦和第十五光耦的输出端分别与主控模块连接，燃料高压信号输入模块与第十四光耦连接，燃料低压信号输入模块与第十五光耦连接，第十四光耦用来检测燃料高压输入信号，第十五光耦用来检测燃料低压输入信号。燃料压力检测功能模块作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据控制流程实时检测燃料压力是否正常，如果燃料压力超过高压设定值或低于低压设定值，则输出报警信号。
47.本实施例中，火焰检测功能模块包括紫外信号处理电路模块和离子棒信号处理电路模块，紫外信号处理电路模块和离子棒信号处理电路模块分别与主控模块连接，其中，紫外信号处理电路用来检测外部紫外光管的电流输入信号；离子棒信号处理电路用来检测外部离子棒电流输入信号，紫外信号处理电路模块和离子棒信号处理电路模块分别采用常规的放大电路实现，由于紫外信号和离子棒信号较微弱，直接输入主控模块误差较大，所以通过放大电路对其进行信号放大后再注入主控模块。火焰检测功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据控制流程实时检测外部火焰信号是否正常，如果火焰信号在非正常状态下消失，则输出报警信号。
48.本实施例中，点火控制功能模块包括点火电磁阀继电器、点火变压器继电器、第十八光耦和第十九光耦，安全检测继电器输出端分别与点火电磁阀继电器和点火变压器继电器的控制端连接，其中，点火电磁阀继电器用来输出点火电磁阀动作信号，点火变压器继电器用来输出点火变压器动作信号，同时点火电磁阀继电器的输出端与第十八光耦的控制端连接，第十八光耦的输出端与主控模块连接，用来反馈点火电磁阀继电器的状态，点火变压器继电器与第十九光耦的控制端连接，第十九光耦的输出端与主控模块连接，用来反馈点火变压器继电器的状态。点火控制功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据控制流程输出动作信号控制点火电磁阀打开以及点火变压器打火。
49.本实施例中，阀组检漏功能模块主要包括燃料阀v1继电器、燃料阀v2继电器、第二十二光耦、第二十三光耦和第二十四光耦，安全检测继电器输出端分别与燃料阀v1继电器和燃料阀v2继电器的控制端连接，其中，燃料阀v1继电器用来输出燃料阀v1动作信号，燃料阀v2继电器用来输出燃料阀v2动作信号，同时燃料阀v1继电器的反馈输出端与第二十二光耦的控制端连接，第二十二光耦的输出端与主控模块连接，用来反馈燃料阀v1继电器的状态，燃料阀v2继电器的反馈输出端与第二十三光耦的控制端连接，第二十三光耦的输出端与主控模块连接，用来反馈燃料阀v2继电器的状态，燃料压力开关与第二十四光耦连接，第二十四光耦的输出端与主控模块连接，用来检测外部燃料压力开关的状态。阀组检漏功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据控制流程使燃料阀v1和燃料阀v2进行动作，然后通过燃料压力开关的状态判断工艺管路是否存在燃料泄漏现象。
50.本实施例中，功率调节/输出功能模块包括第二十五光耦、第二十六光耦、第二十七光耦、模拟量输入电路模块和模拟量输出电路模块，第二十五光耦、第二十六光耦和第二十七光耦的输出端分别与主控模块连接，功率调节开关输入信号与第二十五光耦连接，第二十五光耦用来检测功率调节开关的输入状态，火量阶段2(降火)输入信号与第二十六光耦连接，第二十六光耦用来检测火量阶段2(降火)信号的输入状态，火量阶段3(提火)输入信号与第二十七光耦连接，第二十七光耦用来检测火量阶段3(提火)信号的输入状态，模拟量输入电路模块和模拟量输出电路模块分别与主控模块连接，模拟量输入电路模块采用模
数转换电路，模拟量形式功率输入与模拟量输入电路模块连接，用来采集外部输入的模拟量形式连续调节功率值，模拟量输出电路模块采用数模转换电路，模拟量形式功率输出与模拟量输出电路模块连接，用来输出模拟量形式的当前连续变化的功率值。功率调节/输出功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据外部输入的开关量形式或模拟量形式的功率值对加热炉/锅炉的功率进行调节，同时将当前加热炉/锅炉的功率输出用于显示。
51.本实施例中，执行器控制/检测功能模块包括第一模拟或脉冲信号输入电路模块、第二模拟或脉冲信号输入电路模块、第一模拟或脉冲信号输出电路模块和第二模拟或脉冲信号输出电路模块，第一模拟或脉冲信号输入电路模块和第二模拟或脉冲信号输入电路模块的输出端分别与主控模块连接，第一模拟或脉冲信号输出电路模块和第二模拟或脉冲信号输出电路模块的输入端分别与主控模块连接，本实施例中，输入电路模块为放大电路，输出电路模块为执行器的驱动电路，燃料执行器反馈输入端与第一模拟或脉冲信号输入电路连接，燃料执行器动作输出端与第一模拟或脉冲信号输出电路连接，空气执行器反馈输入端与第二模拟或脉冲信号输入电路连接，空气执行器动作输出端与第二模拟或脉冲信号输出电路连接，第一模拟或脉冲信号输出电路模块用来输出驱动燃料执行器的动作，第一模拟或脉冲信号输入电路用来检测燃料执行器的反馈状态，第二模拟或脉冲信号输出电路模块用来输出驱动空气执行器的动作，第二模拟或脉冲信号输入电路模块用来检测空气执行器的反馈状态。执行器控制/检测功能模块的作用为，燃烧程序控制器运行过程中根据功率值的大小将燃料执行器和空气执行器打开到相应的开度。
52.本实施例中，电源模块包括第一开关电源模块、第二开关电源模块和第三开关电源模块，本发明燃烧程序控制器的外部供电电源形式为交流220v，第一开关电源模块的输入端与外接220v电源接口连接，将交流220v转换生成直流24v进行供电，第二开关电源模块的输入端与第一开关电源模块的输出端连接，将直流24v转换生成直流5v进行供电，第三开关电源模块的输入端与第二开关电源模块的输出端连接，将直流5v转换生成直流3.3v进行供电，其中，24v电源主要用于给整个继电器组供电；5v电源主要用于参考源芯片供电、通信接口供电；3.3v电源主要用于单片机、模拟电路、参数存储电路的供电。
53.本发明中的燃烧程序控制器功能丰富、性能可靠、成本较低，可以独立实现加热炉/锅炉的点火、提火、降火、检漏、火焰检测、功率调节等多种功能，适用于大多数不同功能的加热炉/锅炉使用。