CN111897266A - 一种低功耗智能锅炉控制器及其锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗智能锅炉控制器及其锅炉，操作面板采用纯弱电控制的设计，控制板采用强弱电隔离设计，安全性能得到很大的提升。本发明使用简单的技术手段即可及时发现传感器自身故障，使得传感器检测的数据稳定性更高，并且能够及时发现传感器的异常及故障，避免造成不可挽回的损失，传感器采用屏蔽线，使得检测更加精准，抗干扰能力更强。存储模块可以记录锅炉自动控制过程的各参数运行状况，为后续改进提供了数据支持。无操作则进入低功耗模式，节能效果好。

Description

一种低功耗智能锅炉控制器及其锅炉
技术领域
本发明属于集中供暖控制技术领域，具体涉及一种工业锅炉低功耗智能控制器及其包含该控制器的锅炉。
背景技术
锅炉是一个多输入、多输出、多反馈的系统，需要多个温度调节、显示调节，干扰因素较多，因此锅炉控制器的性能直接关系到锅炉的安全可靠运行。
目前，锅炉存在许多安全隐患，发生过多次锅炉干烧、爆管、灭火、容器漫水、温度失灵、无报警、爆炸等现象，给人民群众造成巨大的安全隐患，给企业造成很大的财产损失。因为锅炉控制器的使用环境较极端，使用短短时间后，功能会减弱或者失效，会出现温度误差较大、显示乱码、按键和继电器控制不匹配、报警失灵等问题，保护功能部分失效，埋下严重的安全隐患。
我国的锅炉控制器，技术方面、社会需求方面、制度方面等基础条件已经相当完善，市场空间广阔，具有良好的社会经济环境，完善的工业配套体系,社会需求较大。这使得锅炉控制器的创新有广阔的发展前景。近年来，锅炉市场发展的趋势在于热效能高、环保、节能、安全等方向。现有技术中锅炉为了实现自动控制，设置了各种类型的传感器，利用传感器检测的数值是否超过预定数值来判断锅炉是否运行正常，然而针对传感器检测自身的故障检测并没有相关技术记载。而只有正常工作的传感器检测的数据才具有可参考性。
现有技术中存在以下问题：1、控制器的强电和弱电没有分离，安全性不高。2、自动控制逻辑不够优化，不够智能。3、传感器自身故障检测手段缺乏，进而影响后续的自动控制。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是对现有的锅炉控制器进行改进，提供一种低功耗智能锅炉控制器及其锅炉，以解决上述提出的技术问题。本发明采用的技术方案为：
一种低功耗智能锅炉控制器，包括操作面板和控制板，操作面板采用纯弱电控制，控制板采用强弱电隔离设置，控制板的继电器控制锅炉的电磁阀，实现锅炉各种功能的开闭；其中操作面板包括控制模块、自检模块、无线通信模块、电源模块、报警模块、存储模块、传感器检测模块、显示模块；自检模块用于检测锅炉运行过程中各参数是否在设定值范围内，否则发出警报并关闭相关的设备机组；无线通讯模块用于控制器和用户远程互联；电源模块为操作面板内部相关模块供电；传感器检测模块包括温度传感器和压力传感器，其中温度传感器和压力传感器用于检测锅炉内部主蒸汽温度和主蒸汽压力；显示模块包括一个显示屏，显示屏采用LED8段数码管显示和多个LED灯显示，用于显示设备的运行参数与运行状态；存储模块用于记录传感器检测模块实时检测的数据以及控制模块发出的控制指令。
进一步的，控制模块包含可编程处理器，具体可为ARM芯片，无线通信模块可以使用wifi通信，与服务器或者用户终端连接，用户终端可以是手机、平板等可以通过wifi互联的设备。
进一步的，温度传感器和压力传感器设置有多个，分布于锅炉内部的不同位置，设定其中一个传感器为主传感器，其余传感器为辅传感器；控制器优先接收主传感器信号，在主传感器故障后接收辅传感器信号。
其中主传感器故障的判断方法为：传感器实时采集温度或压力值，在设定时间段内计算主传感器的数值与所有传感器的平均值的差值，以差值为y轴，时间为x轴作出曲线变化图，得到一条曲线图，若曲线中数据的波动大于3%，则认定主传感器可能故障，然后启动验证程序，根据温度传感器和压力传感器检测的主蒸汽温度与主蒸汽压力两者之间的关系利用Antoine公式进行验证，曲线中数据的波动大于3%并且温度与压力之间的关系偏差较大则认定传感器故障；如果判定传感器故障则向控制器反馈信号，控制器向用户反馈主传感器异常并设定辅传感器中的其中一个作为主传感器。
传感器信号传输线采用屏蔽线，其中温度传感器采用LM35高精准温度传感器，程序采用PID控制。
控制器在3分钟内无操作无动作，则进入低功耗模式，待机功耗0.5W以内。
本发明同时提供一种锅炉，使用上述低功耗智能锅炉控制器。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
1、操作面板采用纯弱电控制的设计，控制板采用强弱电隔离设计，安全性能得到很大的提升。
2、本发明使用简单的技术手段即可及时发现传感器自身故障，使得传感器检测的数据稳定性更高，并且能够及时发现传感器的异常及故障，避免造成不可挽回的损失，传感器采用屏蔽线，使得检测更加精准，抗干扰能力更强。
3、存储模块可以记录锅炉自动控制过程的各参数运行状况，为后续改进提供了数据支持。
4、无操作则进入低功耗模式，节能效果好。
附图说明
图1为实施例中的系统框图。
图2为传感器故障判断流程图。
具体实施方式
一种低功耗智能锅炉控制器，包括操作面板和控制板，操作面板采用纯弱电控制，控制板采用强弱电隔离设置，控制板的继电器控制锅炉的电磁阀，实现锅炉各种功能的开闭；其中操作面板包括控制模块、自检模块、无线通信模块、电源模块、报警模块、存储模块、传感器检测模块、显示模块；自检模块用于检测锅炉运行过程中各参数是否在设定值范围内，是锅炉自动控制中不可缺少的部分，若自检发现异常，则向控制模块发送信号，控制模块向报警模块发出指令，发出警报并关闭相关的设备机组；无线通讯模块用于控制模块和用户远程互联；电源模块为操作面板内部相关模块供电；传感器检测模块包括温度传感器和压力传感器，其中温度传感器和压力传感器用于检测锅炉内部主蒸汽温度和主蒸汽压力；显示模块包括一个显示屏，显示屏采用LED8段数码管显示和多个LED灯显示，用于显示设备的运行参数与运行状态，并且测量值的显示更为清晰直观；存储模块用于记录传感器检测模块实时检测的数据以及控制模块发出的控制指令。通过存储模块记录的数据和操作指令可以结合锅炉的实际运行情况进行持续改进锅炉的设置参数，为更好的节能和提高效能提供支持。
控制模块包含可编程处理器，具体可为ARM芯片，无线通信模块可以使用wifi通信，与服务器或者用户终端连接，用户终端可以是手机、平板等可以通过wifi互联的设备。
进一步的，温度传感器和压力传感器分别设置有多个，比如均设置3个，分布于锅炉内部的不同位置，为了保证传感器检测的数据的准确性以及判断传感器是否有故障，设定其中一个传感器为主传感器，另外两个为辅传感器、控制器优先接收主传感器信号，在主传感器故障后接收辅传感器信号。其中主传感器故障的判断方法为：传感器实时采集温度或压力值，在设定时间段内（比如5分钟）计算主传感器的数值与三个传感器的平均值的差值，以差值为y轴，时间为x轴作出曲线变化图，得到一条曲线图，规定曲线中数据的波动大于3%，则认定主传感器可能故障，然后启动验证程序，根据温度传感器和压力传感器检测的主蒸汽温度与主蒸汽压力两者之间的关系利用Antoine公式进行验证。曲线中数据的波动大于3%并且温度与压力之间的关系偏差较大则认定传感器故障。举例如下，温度传感器数据波动5%，压力传感器数据波动2%，将压力传感器数值带入Antoine公式得到的温度数值与温度传感器检测数值偏差较大，则认定温度传感器故障；若温度传感器数据波动5%，压力传感器数据波动2%，将压力传感器数值带入Antoine公式得到的温度数值与温度传感器检测数值吻合较好，则认定传感器不存在故障，继续进行检测。如果判定传感器故障则向控制器反馈信号，控制器向用户反馈主传感器异常并设定辅传感器中的其中一个作为主传感器。传感器的故障检测可以持续进行也可以定期检测，直到所有传感器均故障，则需要停机检修更换。相比于现有技术中传感器的设置，本发明中传感器通过设置多个，并在其中一个故障的情形下不需要立即更换，避免了频繁停机更换设备的麻烦，提高了效能和安全性。另外为了保证传感器信号免受干扰，传感器信号传输线采用屏蔽线。其中温度传感器采用LM35高精准温度传感器，程序采用PID控制。
为了降低能耗，控制器在3分钟内无操作无动作，则进入低功耗模式，待机功耗0.5W以内。
一种锅炉，包括控制器，所述控制器为前述的一种低功耗智能锅炉控制器。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种低功耗智能锅炉控制器，包括操作面板和控制板，其特征在于：操作面板采用纯弱电控制，控制板采用强弱电隔离设置，控制板的继电器控制锅炉的电磁阀，实现锅炉各种功能的开闭；其中操作面板包括控制模块、自检模块、无线通信模块、电源模块、报警模块、存储模块、传感器检测模块、显示模块；自检模块用于检测锅炉运行过程中各参数是否在设定值范围内，否则发出警报并关闭相关的设备机组；无线通讯模块用于控制器和用户远程互联；电源模块为操作面板内部相关模块供电；传感器检测模块包括所述温度传感器和所述压力传感器，其中温度传感器和压力传感器用于检测锅炉内部主蒸汽温度和主蒸汽压力；显示模块包括一个显示屏，显示屏采用LED8段数码管显示和多个LED灯显示，用于显示设备的运行参数与运行状态；存储模块用于记录传感器检测模块实时检测的数据以及控制模块发出的控制指令；所述温度传感器和压力传感器设置有多个，分布于锅炉内部的不同位置，设定其中一个传感器为主传感器，其余传感器为辅传感器；控制器优先接收主传感器信号，在主传感器故障后接收辅传感器信号；所述主传感器故障的检测方法为：传感器实时采集温度或压力值，在设定时间段内计算主传感器的数值与所有传感器的平均值的差值，以差值为y轴，时间为x轴作出曲线变化图，得到一条曲线图，若曲线中数据的波动大于3%，则认定主传感器可能故障，然后启动验证程序，根据温度传感器和压力传感器检测的主蒸汽温度与主蒸汽压力两者之间的关系利用Antoine公式进行验证，曲线中数据的波动大于3%并且温度与压力之间的关系偏差较大则认定传感器故障；如果判定传感器故障则向控制器反馈信号，控制器向用户反馈主传感器异常并设定辅传感器中的其中一个作为主传感器。
2.根据权利要求1所述的低功耗智能锅炉控制器，其特征在于：所述控制模块包含可编程处理器，具体是ARM芯片，无线通信模块使用wifi通信，与服务器或者用户终端连接，用户终端为手机、平板等可以通过wifi互联的设备。
3.根据权利要求2所述的低功耗智能锅炉控制器，其特征在于：所述传感器的信号传输线采用屏蔽线，其中温度传感器采用LM35高精准温度传感器，程序采用PID控制。
4.根据权利要求3所述的低功耗智能锅炉控制器，其特征在于：所述控制器在3分钟内无操作无动作，则进入低功耗模式，待机功耗0.5W以内。
5.一种锅炉，包含控制器，其特征在于：所述控制器使用权利要求1-4中任一项所述的一种低功耗智能锅炉控制器。
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