CN201273718Y - 多功能燃煤锅炉控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能燃煤锅炉控制器，包括：中央处理器，信息采集单元，控制单元，存储器；其中，中央处理器采用8位单片机，与信息采集单元、控制单元、存储器分别连接；用以解决现有技术中燃煤锅炉控制器的网络化程度低和操作安全性能差等问题。该多功能燃煤锅炉控制器集成无线传感器和指纹读取器，并修改控制器的网络运行程序，使得该多功能燃煤锅炉控制器具备组网和身份识别等功能。根据本实用新型提出的方案可克服现有技术中的网络化程度低及操作安全性能差等问题，提高了设备的性能。

Description

多功能燃煤锅炉控制器

技术领域

本实用新型涉及一种自动化控制装置，特别是一种多功能燃煤锅炉控制器。

背景技术

锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅炉包括锅和炉两大部分。其中，吸热的部分称为锅，产生热量的部分称为炉。

锅炉参数是表示锅炉性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等。锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。蒸汽参数包括锅炉的蒸汽压力和温度，通常是指过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力和温度如没有过热器和再热器，即指锅炉出口处的饱和蒸汽压力和温度。给水温度是指省煤器的进水温度，无省煤器时即指锅筒进水温度。

锅炉可按照不同的方法进行分类。锅炉按用途可分为工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等；按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力等锅炉；锅炉按水和烟气的流动路径可分为火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉，其中火筒锅炉和火管锅炉又合称为锅壳锅炉；按循环方式可分为自然循环锅炉、辅助循环锅炉(即强制循环锅炉)、直流锅炉和复合循环锅炉；按燃烧方式，锅炉分为室燃炉、层燃炉和沸腾炉等。

对于没有实施集中供暖的建筑来说，就需要采用独立的供暖系统，小型的独立供暖系统采用的锅炉有燃油型和燃煤型。而燃煤型锅炉采用煤替换燃油做为燃料在成本上具有巨大的优势，因此，燃煤型锅炉在现阶段依然是供暖系统中重要的组成部分。为了保证燃煤锅炉的正常高效运行，需要锅炉控制器对其进行控制，以保证锅炉的引风机，鼓风机、炉排、出渣机、上煤机、补水泵及循环泵的自动运行，并且能够实现温度控制、自动报警、停机防冻和自动恢复功能。

现有技术之一提出了一种油田燃煤注汽锅炉控制装置，其技术方案主要包括：显示器、主机、PLC可编程控制器，可编程控制器的一端通过电路与无线数传模块、数据接收器连接，另一端与变频器、压力变送器、流量计、流量开关、温度传感器连接；所述主机通过导线还连接打印机、报警音响。但是该锅炉控制器是一台独立设备，与其它锅炉控制装置没用任何通信手段。因此，设备的网络化程度低。

现有技术之二提出了一种自动燃煤锅炉控制器，其技术方案主要包括：CPU、温度采集电路、报警电路、显示、键盘单元、煤机转速控制、风机转速控制、煤机超载检测电路。但是，该控制器也没有与其它控制器通信的单元。

现有技术之三提出了一种热水锅炉控制器，其技术方案主要包括：输入单元、输出单元、温度采集单元和GSM引擎。但是该控制器中的GSM引擎主要是为了方便操作人员的远程无线控制，而锅炉控制器设备之间并没有相互通信的单元，也不能构成数据网络。

上述现有技术都没有提出安全操作的技术方案，即没用引入防止误操作的控制装置。而锅炉控制器是对锅炉控制的关键设备，操作人员对锅炉控制器的误操作将对整个锅炉产生严重的后果。因此，有必要对现有的锅炉控制器进行改进，提高设备的安全性。

由此可见，现有的燃煤锅炉控制器存在如下缺点：

1各个锅炉控制器独立工作，网络化程度低；各个锅炉控制器的数据信息无法互相通信；

2安全性能差，锅炉承受高温高压，安全问题十分重要。即使是小型锅炉，一旦发生爆炸，后果也十分严重。由于锅炉控制器是整个供暖系统的核心控制模块，操作人员的误操作对系统将产生灾难性的后果。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例提供一种多功能燃煤锅炉控制器，以解决现有技术中的锅炉控制器网络化程度低的缺点，使得各个锅炉控制器之间能够组成传感器网络，以便操作人员在服务器终端上能够获取其它锅炉控制器采集的信息，提高设备的网络性能；。

本实用新型的另一个目的在于解决现有技术的设备操作安全性低的缺点，当操作人员在进行温度，压力设置等关键操作时，需要操作人员输入指纹信息以确定操作行为，从而提高设备的操作安全性能，防止误操作带来的灾难性后果。

本实用新型在现有的锅炉控制器中集成指纹读取器和无线传感器，具体地，将指纹读取器通过USB总线与锅炉控制器连接，将无线传感器通过PCI总线插槽的方式连接至锅炉控制器，并且更新锅炉控制器的运行程序，使该多功能锅炉控制器具备无线通信功能和身份识别功能。解决了现有技术中的锅炉控制器的网络化程度低和操作安全性能差的缺点。

该实用新型包括：

一种燃煤锅炉控制器，包括：中央处理器，信息采集单元，控制单元，存储器；

其中，中央处理器采用8位单片机，与信息采集单元、控制单元、存储器分别连接；

其特征在于：所述燃煤锅炉控制器进一步包括：

使该燃煤锅炉控制器与其它锅炉控制器组成自组织网络的无线传感器；以及，获取操作人员身份信息的指纹读取器。

其中，所述信息采集单元包括：温度传感器、压力变送器、流量计和阀门开关检测器；

所述控制单元包括：煤机控制器、风机控制器和水泵控制器；

所述存储器为RAM或EEPROM；

所述无线传感器通过PCI总线与中央处理器连接；

所述指纹读取器通过USB总线与中央处理器连接；

所述锅炉控制器还包括触摸屏和报警器；

所述信息采集单元通过模数转换器与中央处理器连接；

所述控制单元通过PLC控制器与中央处理器连接。

附图说明

图1是本实用新型的多功能燃煤锅炉控制器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的系统结构示意图；

图3是本实用新型实施例中多功能燃煤锅炉控制器的一种工作流程图；

图4是本实用新型实施例中多功能燃煤锅炉控制器的另一种工作流程图；

图5是本实用新型无线传感器工作流程图；

图6是本实用新型指纹读取器工作流程图；

具体实施方式

以下结合说明书附图，通过具体的实施例对本发明实施例提供的多功能燃煤锅炉控制器进行详细的说明。

图1说明了本实用新型多功能燃煤锅炉控制器的结构图。该锅炉控制器由中央处理器，存储器，温度传感器，压力变送器，流量计，阀门开关检测器，模数转换器，煤机控制器，风机控制器，水泵控制器，报警器，PLC控制器，触摸屏，指纹读取器，无线传感器组成。其中：温度传感器、压力变送器、流量计和阀门开关检测器构成锅炉信息采集单元，它们通过模数转换器连接至中央处理器；中央处理器还与PLC控制器连接，PLC与煤机控制器、风机控制器、水泵控制器和报警器连接；其中，煤机控制器、风机控制器、水泵控制器构成了控制单元，中央控制器还与触摸屏、指纹读取器、存储器、无线传感器连接。

其中，中央处理器是整个控制器的核心部分，采用8位的单片机组成，信息采集单元包括温度采集器：负责对环境温度信息进行实时收集，这里采用4路温度传感器；压力变送器：用于对锅炉内部的压力信息进行收集；流量计：用于对管内水流量信息进行测算；阀门开关检测器：用于对各个阀门的开关状态进行信息收集。触摸屏：负责显示温度，压力，水流量信息，以及获取操作人员输入的控制命令。控制单元将中央处理器分析计算后的参数传送给煤机控制器、风机控制器和水泵控制器以用于对煤机，风机和水泵的控制，同时对异常情况进行报警。存储器一般由RAM和ROM组成，RAM负责存储锅炉运行中的各个设备信息，ROM存储配置参数。

无线传感器采用美国Crossbow公司的IRIS模组提供无线传输功能，其具有如下接口：4～20mA电流接口；2线制RTD接口；继电器控制接口；输出4～20mA控制接口；RS232标准串行通信接口；RS485标准串行通信接口。工业接口板内置PCB印刷天线，可以实现短距通信能力(30m)。在需要长距离通信能力时可以通过SMA插头外扩天线，达到300～500m的建筑间通信距离。IRIS无线通信模组可以通过与中央处理器的数据总线相连从而集成在锅炉控制器中，也可以设计成一个独立模块，插入锅炉控制器的总线插槽内。

指纹读取器可以采用惠普USB指纹读取器，所述指纹读取器通过匹配操作人员的指纹和先前输入在数据库中的指纹信息以确认操作人员的身份。该指纹读取器可以通过USB总线方式与中央处理器相连接，也可以将读取器集成在锅炉控制器内部，形成一体化的设备。

图2说明了本实用新型的系统图。所述系统包括一台服务器和若干台多功能燃煤锅炉控制器，服务器与多功能燃煤锅炉控制器通过无线方式连接，它们构成一无线自组织网络。操作人员可以从服务器登录任一台多功能燃煤锅炉控制器，也可以在多功能锅炉控制器端通过指纹信息登录。任一锅炉控制器可以通过临近的锅炉控制器将自身数据信息以多跳的方式传回服务器。服务器可以发送命令控制任一锅炉控制器。在一台锅炉控制器关闭或有新的锅炉控制器启动时，网络重新规划，重新组成自组织网络。其中，多功能燃煤锅炉控制器可以布置在建筑内的任何位置，不影响施工人员的布线，服务器可以远离施工现场，对各个多功能燃煤锅炉控制器进行远程控制，方便维护人员的操作。

图3说明了该多功能燃煤锅炉控制器的一种工作流程。

步骤一：多功能锅炉控制器开机启动后，进入自动配置状态，CPU读取ROM中的系统参数对设备的各个硬件进行初始化，配置锅炉控制器的工作参数；

步骤二：设备进入自检状态，检测各个端口是否正常，当检测到端口出现异常情况，设备开始报警，通知操作人员及时检查设备，排除故障；

步骤三：如果没有发现异常情况，锅炉控制器中的无线传感器开始工作，发送网络设备搜索信号，并接收其它设备返回的确认信号，以获取该设备之外的所有网络设备，并将搜索到网络设备显示在触摸屏上；

步骤四：锅炉控制器中的温度传感器、压力变送器、流量计和阀门开关检测器开始工作，将温度信息，压力信息，流量信息和阀门状态信息传送给CPU，CPU存储上述信息，同时在触摸屏上显示上述信息；

步骤五：锅炉控制器等待操作人员的指令；

步骤六：当操作人员对锅炉控制器进行操作时，锅炉控制器判断是否是对温度，压力进行设置，若是，则锅炉控制器要求操作人员输入指纹信息；若否，则执行操作人员的指令；

步骤七：当操作人员输入的指纹信息与锅炉控制器中已存储的指纹信息相匹配时，锅炉控制器执行操作人员的指令，若不匹配，则报警。

图4说明了该多功能燃煤锅炉控制器的另一种工作流程。

步骤一：多功能锅炉控制器开机启动后，进入自动配置状态，CPU读取ROM中的系统参数对设备的硬件接口进行初始化，配置锅炉控制器的工作状态参数；

步骤二：设备进入自检状态，检测各个端口是否正常，当检测到端口出现异常情况，设备开始报警，通知操作人员及时检查设备，排除故障；

步骤三：如果没有发现异常情况，锅炉控制器中的无线传感器开始工作，发送网络设备搜索信号，并接收其它设备返回的确认信号，以获取该设备之外的所有网络设备，并将搜索到网络设备显示在触摸屏上；

步骤四：操作人员选择任一台网络中的锅炉控制器进行操作；

步骤五：当操作人员对该网络中的锅炉控制器进行操作时，该网络中的锅炉控制器判断所述操作是否是对温度、压力进行设置，若是，则要求操作人员输入指纹信息，若否，则执行操作人员指令；

步骤六：当操作人员输入的指纹信息与网络中的锅炉控制器上已存储的指纹信息相匹配时，所述网络中的锅炉控制器执行操作人员的指令，若否，则报警。

图5说明了无线传感器工作流程。

步骤一：传感装置启动；

步骤二：发送网络设备搜寻信号；可选地，包括Hello探测信号；

步骤三：接收网络设备响应信号；网络其它设备在收到Hello探测信号号返回含有自身ID的响应信号；

步骤四：从响应信号中提取网络设备信息；该设备从含有其它网络设备ID号的响应信息中提取该设备的临近设备信息；

步骤五：与该网络设备进行定时消息确认；本设备发送confirm信号至所有搜到的网络设备，以确定设备之间的连接；

步骤六：当网络拓扑发生变化时，重复执行步骤二至步骤五；

步骤七：显示搜索出的网络设备，本设备在屏幕上显示所有可连接的网络设备。

图6说明了指纹读取器的工作流程。

步骤一：获取操作人员的指纹信息；

步骤二：将操作人员的指纹信息转化为数字信息；

步骤三：提取数字信息中的特征信息；其中特征信息包括指纹的点、波峰终点和分支以及孤立区域；

步骤四：将特征信息与已保存的操作人员指纹信息进行比对；

步骤五：若匹配成功，则通过该操作人员认证，若匹配不成功，则拒绝该操作人员的登录请求。

以上所述仅为本实用新型的几种具体实施例，以上实施例仅用于对本实用新型的技术方案和发明构思做说明而非限制本实用新型的权利要求范围。凡本技术领域中技术人员在本实用新型构思基础上结合现有技术，通过逻辑分析、推理或有限实验可以得到的其他技术方案，也应该被认为落在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1、一种燃煤锅炉控制器，包括：

中央处理器；

信息采集单元；

控制单元；

存储器；

其中，所述中央处理器采用8位单片机，与信息采集单元、控制单元、存储器分别连接；所述信息采集单元包括：温度传感器、压力变送器、流量计和阀门开关检测器；所述控制单元包括：煤机控制器、风机控制器和水泵控制器；

其特征在于：所述燃煤锅炉控制器进一步包括：

使该燃煤锅炉控制器与其它燃煤锅炉控制器组成无线自组织网络的无线传感器；以及，获取操作人员身份信息的指纹读取器。

2、根据权利要求1所述的燃煤锅炉控制器，其特征在于，所述存储器为RAM或EEPROM。

3、根据权利要求1所述的燃煤锅炉控制器，其特征在于，所述无线传感器通过PCI总线与中央处理器连接。

4、根据权利要求1所述的燃煤锅炉控制器，其特征在于，所述指纹读取器通过USB总线与中央处理器连接。

5、根据权利要求1所述的燃煤锅炉控制器，其特征在于，所述燃煤锅炉控制器还包括触摸屏和报警器。

6、根据权利要求1所述的燃煤锅炉控制器，其特征在于，所述信息采集单元通过模数转换器与中央处理器连接。

7、根据权利要求1所述的燃煤锅炉控制器，其特征在于，所述控制单元通过PLC控制器与中央处理器连接。

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