CN111121087A - 一种基于can总线的新型燃烧智能控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于CAN总线的新型燃烧智能控制器及其控制方法，本发明特征是，包括电源模块、微电脑模块、检测模块、负载驱动模块、人机界面模块及通讯模块，采用了CAN总线作为通信接口，该系统具有很强的扩展性，总线上的节点可以任意增加，并且各个节点都可以向总线发送报文。解决了燃烧器和各个外设之间的信息共享和集成控制的需求，信息系统从单机扩展至网络互联，从而可以大大的提高燃烧器的应用范围。
Description
技术领域
本技术属于燃烧器用控制器，具体涉及一种基于CAN总线的新型燃烧智能控制器及其控制方法。
背景技术
后勤信息化是解决后勤保障能力与现代战争要求不相适应的必由之路。随着后勤装备信息化、数字化的不断提高，整个后勤装备控制功能的日益复杂，功能越来越趋于分散控制，因此整个后勤装备的控制器不断增加，各个控制器之间的信息交换量也不断增大，保证控制器间信息传递的质量，采用CAN总线通讯成为后勤装备发展的一个重要方向。
燃烧器是后勤炊事加热设备的重要组成部分，而燃烧器智能控制器是燃烧器的指挥系统，燃烧器的所有工作由控制系统自动完成，是燃烧器的大脑。燃烧器的智能化和信息化主要体现在控制系统方面。
传统的燃烧器控制系统大多采用自身独立控制，多数不与外部通讯，很难对其进行分布式控制或集中管理。如今在燃烧领域或者在后勤领域上，各个系统之间信息和数据相互共享、分散控制和集中管理，能统一受主控制单元工控机的调度和指挥是必然的发展趋势。各个设备之间信息和数据相互共享与集成管理已成为现在信息化发展的必然结果。
CAN总线以它卓越的特性，极高的可靠性和独特发设计，尤其适合工业过程设备的互连，而越来越受到工业界的重视。针对分布式控制系统中各节点数据通信的实时性和可靠性问题，CAN总线提供了强有力的技术支持，已经成为目前国际最为广泛的现场总线之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于CAN总线的新型燃烧智能控制器及其控制方法，采用了CAN总线作为通信接口，该系统具有很强的扩展性，总线上的节点可以任意增加，并且各个节点都可以向总线发送报文。解决了燃烧器和各个外设之间的信息共享和集成控制的需求，信息系统从单机扩展至网络互联，从而可以大大的提高燃烧器的应用范围。
一种基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，其特征在于：包括电源模块、微电脑模块、检测模块、负载驱动模块、人机界面模块及通讯模块。
所述电源模块分别与微电脑模块、检测模块、负载驱动模块、人机界面模块、通讯模块电连接，为各个模块提供稳定的直流电源。
所述检测模块与微电脑模块电连接，所述检测模块包括环境检测、火焰检测及霍尔检测单元，环境检测是采用了数字压力传感器采集环境参数信息以传递给微电脑模块，微电脑模块处理环境参数得出燃烧器所处地区的空气密度，从而计算出风机电机转速或油泵工作频率的修正值，用以修正不同环境下燃烧器所需风量或油量的偏差，以使燃烧器在不同环境下能够充分燃烧，达到最佳燃烧状态。火焰检测是采用离子检火器来检测燃烧器的工作信息以传递给微电脑模块，以判断燃烧器是否工作正常，是否需要进行安全保护。霍尔检测是采用霍尔传感器来采集风机电机的工作信息以传递给微电脑模块，微电脑模块根据采集的脉冲数，计算出风机电机的转速，进而得出燃烧器的给风量。
所述负载驱动模块是用于驱动负载工作的模块，包括继电器、mosfet模块、DAC输出模块，继电器用于控制燃烧器的预热塞工作和油路电磁阀的工作；mosfet模块用于控制燃烧器的油泵的工作；DAC输出模块用于控制燃烧器的风机电机的动作。负载驱动模块与微电脑模块电连接。
所述人机界面模块包括触摸屏模块、旋钮，触摸屏模块用于显示燃烧器系统的工作状态及故障信息等及用于设置控制器的CAN ID号、RS485ID号及燃烧器最大输出功率值。旋钮用于控制燃烧器的开关机及调节燃烧器输出功率大小。人机界面模块与微电脑模块电连接。
所述通讯模块包括CAN总线通讯模块、RS485通讯模块，CAN总线通讯模块用于各个节点之间的信息传递、共享及相互控制；RS485通讯模块用于该燃烧器控制器与外部信息的交互，便于功能的扩展。所述通讯模块与微电脑模块电连接。
本发明所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，包括以下任务：
任务1.微电脑模块实时采集人机界面模块信息，采集到设置指令，操作者设置CANID号或RS485 ID号或燃烧器输出功率值，设置完毕，微电脑模块存储相关的数据。微电脑模块实时采集旋钮的信息，判断旋钮的位置，用于控制燃烧器的开关机和燃烧器输出功率大小值。同时，触摸屏显示微电脑模块传送来的数据、故障信息、工作状态等信息。
任务2.微电脑模块上电进行环境检测，采用了数字压力传感器采集环境参数信息以传递给微电脑模块，微电脑模块处理环境参数得出燃烧器所处地区的空气密度，由于助燃空气量是空气密度的函数，当环境气候发生改变时，空气密度随着改变，助燃空气量和燃油量配比量就发生改变，空气密度改变后计算出风机电机转速或油泵工作频率的修正值，用以修正不同环境下燃烧助燃空气量或油量的偏差，以达到不同环境下燃烧器得以最充分燃烧。
任务3.微电脑模块内部存储了燃烧器工作控制指令、最佳风油配比计算公式、风机和油泵PID调节控制指令等，用于对风机电机、电磁阀、预热塞、油泵进行控制。其中微电脑模块采用PFM方式控制油泵的工作频率来控制油泵的给油量，采用控制DAC输出模块给出不同的工作电压来控制风机电机不同的转速，以得到燃烧器的给风量。微电脑模块根据人机界面模块或通讯模块得到燃烧器设定的输出功率值，由风机电机转速和油泵工作频率的关系式得到燃烧器设定的油泵频率和风机电机所需的转速。同时微电脑模块实时采集风机电机霍尔传感器反馈来的脉冲信号，通过这些脉冲信号可以计算出实际风机电机的转速。根据实际风机电机转速与设定风机电机转速比较自动调节风机电机PID参数，并发出对应的控制指令调节风机电机的输出电压，得到所需的风机转速。同时，根据风机电机转速和油泵工作频率的关系式得到实际转速下所需的实际油泵工作频率，闭环控制风油配比，使燃烧稳定充分。微电脑模块实时采集离子检火器的信号，判断燃烧情况，对燃烧器进行安全保护控制。控制器闭环控制，安全可靠的控制燃烧器工作，使调节精确、快速响应，燃烧火焰稳定、安全保护措施完善。
任务4.微电脑模块内部存储了CAN总线各个节点之间的通讯协议。微电脑模块向CAN总线发送控制器的信息，如环境参数、燃烧器工作状态、燃烧器输出功率大小、燃烧器故障信息、燃烧器的风机电机转速、油泵工作频率等。同时，微电脑模块接收来自CAN总线的控制燃烧器工作指令信息，如燃烧器工作模式、燃烧器开关机指令、设定燃烧器输出功率等控制指令。
任务5.微电脑模块和RS485相互通讯。根据RS485从机的通讯协议发送相应的指令，接收来自RS485从机的发送来的信息。RS485从机可以是带RS485接口的各类传感器，即可很方便的为控制器功能扩展提供通道。
所述基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，具有环境自适应燃烧功能，在不同环境自动调节风机电机转速对应相应的油泵频率。当在一定条件下时，风机电机转速达到最大值，仍达不到燃烧器设定的输出功率，则燃烧器以风机电机达到的最大转速下对应的输出功率工作，控制器具有自动降额使用功能。
所述基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，系统上电工作后，系统联网检测，如果联网失败，则系统单机工作，由旋钮的位置控制燃烧器的开关机和燃烧器输出功率大小值。如果联网成功，燃烧器开关机指令由CAN总线发送的工作模式决定是由旋钮位置决定还是由CAN总线发送来的控制指令决定。
所述基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，具有燃烧器自检功能，自检出燃烧器故障，则控制器故障报警，燃烧器锁定保护，并且向CAN总线发出此节点的故障信息。
所述基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，具有燃烧熄火自动重点功能，如果重新连续点火失败3次，控制器故障报警，燃烧器停机锁定保护，并且向CAN总线发出此节点的故障信息。
所述基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，还具有设置CANID号、显示燃烧器工作状态、风机电机工作转速、油泵频率、工作时间、故障信息等功能。
本发明具有以下优点：
1、具有环境检测功能，在不同环境下系统可自动修正燃烧器所需风量或油量的偏差，以使燃烧器在不同环境下能够充分燃烧，达到最佳燃烧状态。
2、具有CAN总线接口，控制器结合燃烧器作为一个独立模块挂接到带CAN总线的系统上，为系统方便快捷的加入一个加热源模块。
3、控制器可独立完成控制工作也可以联网工作，工作模式自由。
4、具有RS485通讯接口，方便扩展功能。
5、具有对燃烧器风机电机进行闭环控制，安全可靠的控制燃烧器工作，使输出功率调节精确、快速响应，燃烧火焰稳定、安全保护措施完善。
6、该款基于CAN总线的新型燃烧智能控制器能够适用于多种型号的燃烧器上，通用性好。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的控制关系图；
图3本发明的第一实施例的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
如图2所示，本发明的控制关系图。用户通过旋钮来设置CANID值，通过旋钮或者通过CAN总线给出燃烧器开关机和设置燃烧输出功率的命令，控制器程序内嵌了最佳风油比的计算公式，通过检测环境参数后，根据最佳风油配比公式计算燃烧器设定的油泵频率和所需的风量计算出所需的风机转速，由此根据风机PID控制给出风机的控制指令，再通过传感器反馈风机实际转速，根据燃烧器风量和油泵的关系式闭环控制油泵工作频率和风机转速，到达最佳燃烧状态。燃烧器的工作状态和故障信息发布到CAN总线上，给挂接到CAN总线上的节点共享信息。同时控制器能接收来自CAN总线网络中控制燃烧器的指令。CAN总线网络中的各个设备信息可以相互的交互和制约。
如图3所示，燃烧器通过基于CAN总线的新型燃烧智能控制器挂接在CAN总线上，炒菜机器人控制系统也挂接在CAN总线上，它们组成一个炊事网络系统。具体的实施方式如下：
1、炒菜机器人控制系统内部已经固化各类菜品加工需要对应的热源功率及控制指令；
2、操作者通过炒菜机器人控制系统操作界面设置需要加工的菜品，炒菜机器人控制系统根据菜品通过CAN总线给基于CAN总线的新型燃烧智能控制器发送指令来控制燃烧器的起停机和燃烧器输出功率大小,自动调节热源输出功率，自动加工出美味可口的菜肴。
3、基于CAN总线的新型燃烧智能控制器在工作过程中实时监测燃烧器的工作情况，如果发生故障，自动安全保护，并且通过CAN总线把故障信息报告给炒菜机器人控制系统，提示用户系统故障。
Claims (8)
1.一种基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，其特征在于：包括电源模块(1)、微电脑模块(2)、检测模块(3)、负载驱动模块(4)、人机界面模块(5)和通讯模块(6)，其中：
a.所述电源模块(1)分别与微电脑模块(2)、检测模块(3)、负载驱动模块(4)、人机界面模块(5)和通讯模块(6)电连接，为各个模块提供稳定的直流电源；
b.所述检测模块(3)与微电脑模块(2)电连接，所述检测模块(3)包括环境检测、火焰检测及霍尔检测单元，所述环境检测是采用了数字压力传感器采集环境参数信息以传递给微电脑模块(2)，微电脑模块(2)处理环境参数得出燃烧器所处地区的空气密度，从而计算出风机电机转速或油泵工作频率的修正值，用以修正不同环境下燃烧器所需风量或油量的偏差，以达到不同环境下燃烧器以最佳状态燃烧；
所述火焰检测是采用离子检火器来检测燃烧器的工作信息以传递给微电脑模块(2)，以判断燃烧器是否工作正常，是否需要进行安全保护；
所述霍尔检测是采用霍尔传感器来采集风机电机的工作信息以传递给微电脑模块(2)，微电脑模块(2)根据采集的脉冲数，计算出风机电机的转速，进而得出燃烧器的进风量；
c.所述负载驱动模块(4)是用于驱动负载工作的模块，包括继电器、mosfet模块、DAC输出模块，所述继电器用于控制燃烧器的预热塞工作和油路电磁阀的工作；所述mosfet模块用于控制燃烧器的油泵的工作；所述DAC输出模块用于控制燃烧器的风机电机的动作；负载驱动模块(4)与微电脑模块(2)电连接；
d.所述人机界面模块(5)包括触摸屏模块、旋钮，所述触摸屏模块用于显示所述燃烧器系统的工作状态及故障信息等及用于设置所述控制器的CAN ID号、RS485 ID号及燃烧器最大输出功率值；所述旋钮用于控制所述燃烧器的开关机及调节燃烧器输出功率大小；所述人机界面模块(5)与微电脑模块(2)电连接；
e.所述通讯模块(6)包括CAN总线通讯模块、RS485通讯模块，所述CAN总线通讯模块用于各个节点之间的信息传递、共享及相互控制；所述RS485通讯模块用于该燃烧器控制器与外部信息的交互，便于功能的扩展；所述通讯模块(6)与微电脑模块(2)电连接。
2.一种基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器，包括以下任务：
a.微电脑模块(2)实时采集人机界面模块(5)信息，采集到设置指令，操作者设置CANID号或RS485ID号或燃烧器最大输出功率值，设置完毕，微电脑模块(2)存储相关的数据；微电脑模块(2)实时采集旋钮的信息，判断旋钮的位置，用于控制燃烧器的开关机和燃烧器输出功率大小值；同时，触摸屏显示微电脑模块(2)传送来的数据、故障信息、工作状态等信息；
b.微电脑模块(2)上电进行环境检测，采用了数字压力传感器采集环境参数信息以传递给微电脑模块(2)，微电脑模块(2)处理环境参数得出燃烧器所处地区的空气密度，从而计算出风机电机或油泵的修正值，用以修正不同环境下燃烧器所需风量或油量的偏差，以使燃烧器在不同环境下能够充分燃烧，达到最佳燃烧状态；
c.微电脑模块(2)内部存储了燃烧器工作控制指令、最佳风油配比计算公式、风机电机转速和油泵工作频率的关系式、风机PID调节控制指令等，用于对风机电机、电磁阀、预热塞、油泵进行控制；其中微电脑模块(2)采用PFM方式控制油泵的工作频率来控制油泵的给油量，采用控制DAC输出模块给出不同的工作电压来控制风机电机不同的转速，以得到燃烧器的给风量；微电脑模块(2)根据人机界面模块(5)或通讯模块(6)得到燃烧器设定的输出功率值，由最佳风油配比计算公式得到燃烧器设定的油泵频率和风机电机所需的转速；同时微电脑模块(2)实时采集风机电机霍尔传感器反馈来的脉冲信号，通过这些脉冲信号可以计算出实际风机电机的转速；根据实际风机电机的转速与设定风机电机的转速自动调节PID参数，并发出对应的控制指令调节风机电机的输出电压。在风机电机调节期间，根据风机电机转速和油泵工作频率的关系式得到实际转速下所需的实际油泵工作频率，闭环控制风油配比，使燃烧稳定充分；微电脑模块(2)实时采集离子检火器的信号，判断燃烧情况，对燃烧器进行安全保护控制；
d.微电脑模块(2)内部存储了CAN总线各个节点之间的通讯协议；微电脑模块(2)向CAN总线发送燃烧智能控制器的信息，如环境参数、燃烧器工作状态、燃烧器输出功率大小、燃烧器故障信息、燃烧器的风机电机转速、油泵工作频率等；同时，微电脑模块(2)接收来自CAN总线的控制燃烧器工作指令信息，如燃烧器工作模式、燃烧器开关机指令、设定燃烧器输出功率等控制指令；
e.微电脑模块(2)和RS485相互通讯；根据RS485从机的通讯协议发送相应的指令，接收来自RS485从机的发送来的信息；RS485从机可以是带RS485接口的各类传感器，即可很方便的为控制器功能扩展提供通道。
3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于，所述的燃烧器开关机指令可以由旋钮位置决定或由CAN总线发送来的控制指令决定，它们的优先级由工作模式决定。
4.根据权利要求2所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于，燃烧器控制具有环境自适应燃烧功能，在不同环境自动调节风机电机转速对应相应的油泵频率；当在一定条件下时，风机电机转速达到最大值，仍达不到燃烧器设定的输出功率，则燃烧器自动降额使用。
5.根据权利要求2所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于，系统上电工作后，系统联网检测，如果联网失败，即系统单机工作，由旋钮的位置控制燃烧器的开关机和燃烧器输出功率大小值；如果联网成功，燃烧器开关机指令由CAN总线发送的工作模式决定是由旋钮决定还是由CAN总线发送来的控制指令决定。
6.根据权利要求2所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于，具有燃烧器自检功能，自检出燃烧器故障，则控制器故障报警，燃烧器安全锁定保护，并且向CAN总线发出此节点的故障信息。
7.根据权利要求2所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于，具有燃烧熄火自动重点功能，如果重新连续点火失败3次，控制器故障报警，燃烧器停机锁定保护，并且向CAN总线发出此节点的故障信息。
8.根据权利要求2所述的基于CAN总线的新型燃烧智能控制器的控制方法，其特征在于，还具有显示燃烧器工作状态、风机电机工作转速、油泵工作频率、工作时间、故障信息等功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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