CN201535693U - 具有冗余配置的多通道火焰检测器 - Google Patents

Abstract

一种具有冗余配置的多通道火焰检测器，包括：主中央处理器，与主中央处理器相连接的模式转换电路，通过模式转换电路与主中央处理器相连接的从中央处理器，分别与主中央处理器和从中央处理器输入端相连接的至少2路火焰信号采集通道，与火焰信号采集通道相连接的至少2个火焰采样处理系统，分别与主中央处理器和从中央处理器输出端相连接的多路电子开关，与多路电子开关相连接的至少2路继电器开关。由于采用多通道同时采集多路火焰信号并进行独立的处理放大，避免了通道间信号的相互影响，同时设备总数大为下降，占用空间小，便于维护管理。一旦主处理器异常或故障，从中央处理器能够自动接替主中央处理器的工作，保障生产安全。

Description

具有冗余配置的多通道火焰检测器

技术领域

本实用新型涉及一种火焰检测器，特别是涉及一种具有冗余配置的多通道火焰检测器，特别适用于大型炼化厂中燃油、燃气加热炉等大型燃烧设备炉膛的安全监控。

背景技术

目前国内外各炼化加热锅炉所使用的点火燃烧器火焰检测系统，多采用单通道信号处理模式，这种火检设备现场占用空间大，设备数量众多，每个火检设备只能监测1，2个燃烧器，管理分散，设备维护繁琐。

同时，市场上现有的火检设备，由于都采用一个中央处理器(CPU)作为核心，对采集到的火焰信号进行运算处理，因此当中央处理器芯片软、硬件出现异常时，所有通道信号都将受到影响，甚至不能工作，这样就使加热锅炉运行变得不稳定，甚至出现停炉事故，影响锅炉的生产安全。因此实用性较差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有冗余配置的多通道火焰检测器，具有分别独立的多通道火焰信号采集和控制线路以及双中央处理器冗余，能够分别对火焰信号进行实时采集并由中央处理器统一处理，在主中央处理器发生故障时，可以自动转由从中央处理器进行处理。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种具有冗余配置的多通道火焰检测器，包括继电器开关，火焰采样处理系统，主中央处理器，还包括：与主中央处理器相连接的模式转换电路，通过模式转换电路与主中央处理器相连接的从中央处理器，与主中央处理器和从中央处理器输入端相连接的至少2路火焰信号采集通道，与主中央处理器和从中央处理器输出端相连接的多路电子开关，所述火焰采样处理系统至少有2个，火焰采样处理系统通过火焰信号采集通道与主中央处理器和从中央处理器相连接，所述继电器开关至少有2路，主中央处理器和从中央处理器通过多路电子开关与继电器开关相连接。

本实用新型的有益效果是：

如上述的结构，因为本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器包括至少2路火焰信号采集通道、至少2个火焰采样处理系统、多路电子开关和至少2个继电器开关，所以能够多路地对燃烧设备的火焰进行实时采样和处理，并经过主中央处理器进行处理判断有无火焰，由多路电子开关将控制信号分别输出给各路继电器开关。由于各路火焰信号采集通道均各自由独立的火焰采样处理系统对火焰信号进行采样，滤波，放大等处理，又由多路电子开关控制继电器开关分别输出，有效地避免了各通道间信号的相互影响，保证了检测信号的质量。又因为本实用新型火焰检测器可以多通道同时采集多路火焰信号，所以设备的总体数量大为下降，占用空间小，便于设备的维护和管理。

如上述的结构，因为本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器带有冗余配置的从中央处理器，当主中央处理器正常工作时，从中央处理器处于睡眠待机状态；而一旦主处理器异常或故障，与主中央处理器相连接的模式转换电路能够自动检测主中央处理器的状态，并发出控制信号激活从中央处理器进入工作模式，接替主中央处理器的工作。因此本实用新型火焰检测器运行更加稳定可靠，有效保障锅炉的生产安全。

如上述的结构，本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器由于采用多通道线路结构，电路的输入输出接线端口较多，可以设计采用岛式接线的方式，便于用户安装接线。

附图说明

图1是本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型火焰检测器中火焰采样处理系统一实施例的结构示意图；

图3是图2中火焰采样处理系统内的火检探头一实施例的结构示意图；

图4是本实用新型火焰检测器中模式转换电路一实施例的结构示意图；

图5是本实用新型火焰检测器岛式接线一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的结构特征。

图1是本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器一实施例的结构示意图。如图1所示，本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器，包括至少2个火焰采样处理系统1，至少2路火焰信号采集通道2，至少2个继电器开关5，主中央处理器3，与主中央处理器3相连接的模式转换电路7，通过模式转换电路7与主中央处理器3相连接的从中央处理器6，与主中央处理器3和从中央处理器6输入端相连接的火焰信号采集通道2，与主中央处理器3和从中央处理器6输出端相连接的多路电子开关4，所述火焰采样处理系统1通过火焰信号采集通道2与主中央处理器3和从中央处理器6相连接，所述继电器开关5通过多路电子开关4与主中央处理器3和从中央处理器6相连接。如图1所示，在本实施例中，火焰采样处理系统1，火焰信号采集通道2，继电器开关5均设置有1、2、3、……N路。

如图1所示，所述主中央处理器3和从中央处理器6分别带有A/D转换接口301、601，所述火焰信号采集通道2的输出端通过A/D转换接口301、601与主中央处理器3和从中央处理器6相连接。

所述主中央处理器3和从中央处理器6内均置有标准火焰信号。

在本实施例中，所述主中央处理器3和从中央处理器6都采用由TI公司提供的MSP430微处理器芯片，该芯片是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，该单片机具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，MSP430微处理器芯片由于具有Flash存储器，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优点。并且通过TI公司推出的具有Flash型存储器及JTAG边界扫描技术的廉价开发工具MSP-FET430X110，能够将国际上先进的JTAG技术和Flash在线编程技术引入MSP430。MSP430微处理器芯片主要具有以下特点：

强大的处理能力：MSP430系列微处理器芯片是一个16位的单片机，采用了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可以编制出高效率的源程序。

较快的运算速度：MSP430系列微处理器芯片能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns的指令周期。16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如快速傅里叶变换FFT等)。另外，MSP430系列微处理器芯片的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的备用状态时，用中断请求将它唤醒只用6us，也保证了处理速度。

超低的功耗：MSP430系列微处理器芯片之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。

图2是本实用新型火焰检测器中火焰采样处理系统一实施例的结构示意图。如图2所示，所述火焰采样处理系统1包括火检探头101，与火检探头101相连接的低通滤波器102，与低通滤波器102相连接的信号放大器103，所述信号放大器103的输出端分别与主中央处理器3和从中央处理器6相连接。

图3是图2中火焰采样处理系统内的火检探头一实施例的结构示意图。如图3所示，所述火检探头101包括光电探测器1011，与光电探测器1011相连接的电流电压转换电路1012，与电流电压转换电路1012相连接的信号放大电路1013，所述信号放大电路1013的输出端与低通滤波器102相连接。

本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器在工作时，通过火检探头101中的光电探测器1011对燃烧火焰进行光电转换，将火焰的光信号转换成电流信号，再经过电流电压转换电路1012将电流信号放大并转换成电压信号，然后通过信号放大电路1013对电压信号进行放大并输出。

由于工业现场比较复杂，信号干扰源较多，所以由火检探头101输出的采样信号需经由低通滤波器102滤掉信号采集时所夹杂的频率干扰信号。通过现场实验和测试，现场加热炉中的火焰燃烧的频率在200Hz以下，因此在本实施例中，低通滤波器102的通带设定为0～200Hz。经低通滤波器102滤波的火焰采样信号输入信号放大器103进行放大后分别输出到主中央处理器3和从中央处理器6的A/D转换接口301、601。主中央处理器3或从中央处理器6通过A/D转换接口301、601将输入的火焰模拟采样信号转换成数字信号，并与预先设定的标准火焰信号进行对比，判断火焰的有无，控制多路电子开关4输出给继电器开关5。

本实用新型具有冗余配置的多通道火焰检测器能够通过模式转换电路7实现主中央处理器3和从中央处理器6工作状态的切换。

图4是本实用新型火焰检测器中模式转换电路一实施例的结构示意图。如图4所示，所述模式转换电路7包括与主中央处理器3相连接的选频电路701，与选频电路701相连接的整流电路702，与整流电路702相连接的滤波电路703，与滤波电路703相连接的双稳态触发器704，所述双稳态触发器704的输出端与从中央处理器6相连接。

当主中央处理器3正常工作时，主中央处理器3向模式转换电路7输出一个固定频率的时钟脉冲信号，在本实施例中，该时钟脉冲信号频率为1KHz。这个时钟脉冲信号依次经过选频电路701、整流电路702和滤波电路703的选频、整流和滤波，得到一个高电平直流触发电压信号，该触发电压信号进入双稳态触发器704，使双稳态触发器704的输出端置于低电平，该低电平信号输入到从中央处理器6的控制端，使从中央处理器6处于休眠待机状态。在本实施例中，从中央处理器6的控制端为中央处理器4芯片MSP430的使能脚位。

当主中央处理器3工作异常或故障时，其内部的1KHz时钟脉冲被破坏，主中央处理器3向模式转换电路7输出高电平或低电平直流信号，这个直流信号经过选频电路701、整流电路702和滤波电路703的选频、整流和滤波后，得不到整流电压信号，双稳态触发器704输入端置于低电平，使双稳态触发器704的输出端翻转，双稳态触发器704输出一个高电平信号到从中央处理器6的使能脚位，使从中央处理器6退出休眠，进入工作状态。同时由从中央处理器6发出一个高电平控制信号使多路电子开关4的内部开关翻转，断开主中央处理器3并将从中央处理器6接入线路，由从中央处理器6接替主中央处理器3，输出信号驱动继电器开关5，使火焰检测器运行更加稳定可靠，保障生产安全。

图5是本实用新型火焰检测器岛式连接结构一实施例的结构示意图。如图5所示，岛的中心置放主中央处理器3和通过模式转换电路7与主中央处理器3相连接的从中央处理器6，岛中心的四周分别置放与中心连接的火焰采样处理系统1和与其连接的火焰信号采集通道2以及多路电子开关4和与其连接的继电器开关5。由于采用多通道线路设计，电路的输入输出接线端口较多，为了便于用户安装接线，采用岛式接线方式将本实用新型火焰检测器中的主中央处理器3，模式转换电路7，从中央处理器6置于线路中央，外围通过火焰信号采集通道2连接火焰采样处理系统1和继电器开关5，进行信号采集和信号输出，将本实用新型火焰检测器的线路排布成如图3所示的岛式结构。

Claims (6)

1.一种具有冗余配置的多通道火焰检测器，包括继电器开关，火焰采样处理系统，主中央处理器，其特征在于包括：与主中央处理器相连接的模式转换电路，通过模式转换电路与主中央处理器相连接的从中央处理器，与主中央处理器和从中央处理器输入端相连接的至少2路火焰信号采集通道，与主中央处理器和从中央处理器输出端相连接的多路电子开关，所述火焰采样处理系统至少有2个，火焰采样处理系统通过火焰信号采集通道与主中央处理器和从中央处理器相连接，所述继电器开关至少有2路，主中央处理器和从中央处理器通过多路电子开关与继电器开关相连接。

2.如权利要求1所述的具有冗余配置的多通道火焰检测器，其特征在于所述火焰采样处理系统包括火检探头，与火检探头相连接的低通滤波器，与低通滤波器相连接的信号放大器，所述信号放大器的输出端分别与主中央处理器和从中央处理器相连接。

3.如权利要求2所述的具有冗余配置的多通道火焰检测器，其特征在于所述火检探头包括光电探测器，与光电探测器相连接的电流电压转换电路，与电流电压转换电路相连接的信号放大电路，所述信号放大电路的输出端与低通滤波器相连接。

4.如权利要求1所述的具有冗余配置的多通道火焰检测器，其特征在于所述主中央处理器和从中央处理器均带有A/D转换接口，所述火焰信号采集通道输出端通过A/D转换接口与主中央处理器和从中央处理器相连接。

5.如权利要求1或4所述的具有冗余配置的多通道火焰检测器，其特征在于所述主中央处理器和从中央处理器内均置有标准火焰信号。

6.如权利要求1所述的具有冗余配置的多通道火焰检测器，其特征在于所述模式转换电路包括与主中央处理器相连接的选频电路，与选频电路相连接的整流电路，与整流电路相连接的滤波电路，与滤波电路相连接的双稳态触发器，所述双稳态触发器的输出端与从中央处理器相连接。

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