CN203052712U - 一种基于modbus的智能火检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种锅炉燃烧行业基于MODBUS的智能火焰检测装置，包括N个检测传感器(1)、与之电连接的信号调理/滤波/放大装置(2)、彼此电连接的主控单元(3)、电平转换单元(5)和光电隔离单元(4)，主控单元与信号调理/滤波/放大装置电连接；所述主控单元(3)至少包括3个引脚，一个引脚是接收信号的端口，第二个引脚是发送信号的端口，第三个引脚是通用IO引脚，用来控制读写转换，控制所述电平转换单元(5)的接收和发送。本实用新型具有以下有益效果：保证了信号的准确收发，保证了火焰质量值与参数号能实时发送，避免了对ROM的无效刷写，降低了ROM的损坏概率，提高了系统使用寿命。

Description

一种基于MODBUS的智能火检装置

技术领域

本实用新型涉及火焰检测技术领域，特别涉及一种锅炉燃烧行业基于MODBUS的智能火焰检测装置。

背景技术

在大型锅炉的燃烧过程中，要判断锅炉炉膛的燃烧状况，实现燃烧的自动管理和控制，火焰检测装置是必不可少的。先进的火焰检测装置不但能检测火焰的燃烧和熄灭，还能检测火焰的稳定性。火焰检测装置在发电厂锅炉炉膛安全监控系统中起着极其重要的作用，全炉膛灭火及燃料丧失2个重要的跳炉(MFT)信号都是由火检装置检测及判断得出的。火检的无火信号也是进行炉膛吹扫的必备条件之一。

如图2所示，一般一个大型锅炉需要的火焰检测装置是比较多的，如一个锅炉有四层，每层有四个煤粉喷嘴，那么每个喷嘴都需要一个火焰检测装置，那么一个锅炉需要16个火焰检测装置，对于这些火检装置，需要组成火检监测网络。

在现代常用的通信协议中，常常存在着这样的情况：使用自由协议时，设计人员的设计空间较大，但是移植性和通用性都不强。而通用的协议如MODBUS等，虽然许多设备都支持，但是专用性不强，特别是用在火焰检测时，火焰检测需要有一些特殊要求，而有时这些通用协议就无法表示。

实验新型内容

针对现有技术中使用自由协议时，移植性和通用性都不强，而使用通用协议时专用性不强的问题，提供一种基于MODBUS的智能火检装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于MODBUS的智能火检装置，包括N个检测传感器，和与之电连接的信号调理/滤波/放大装置，还包括彼此电连接的主控单元、电平转换单元和光电隔离单元，所述主控单元与信号调理/滤波/放大装置电连接，其中，所述主控单元至少包括3个引脚，一个引脚是接收信号的端口，第二个引脚是发送信号的端口，第三个引脚是通用IO引脚，用来控制读写转换，控制所述电平转换单元的接收和发送。

进一步，所述主控单元为16位单片机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)硬件上通过91号引脚作为收发信号的切换，保证了信号的准确收发。

(2)通过对MODBUS RTU报文的重新定义，保证了火焰质量值与参数号能实时发送。

(3)避免了对ROM的无效刷写，降低了ROM的损坏概率，提高了系统使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的电气连接示意图。

图2为现有技术的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型包括N个检测传感器1，和与之电连接的信号调理/滤波/放大装置2，还包括彼此电连接的主控单元3、电平转换单元5和光电隔离单元4，所述主控单元3与信号调理/滤波/放大装置2电连接。检测环节将多个传感器1监测到的信号经过装置2调理，滤波、放大等处理后，再进入主控单元3，例如单片机。

考虑到火焰检测的特殊性，本实用新型的基于MODBUS的智能火检装置，采用飞思卡尔9S12DG128B作为主控芯片3。飞思卡尔9S12DG128B是一款高性能的16位单片机。利用飞思卡尔9S12DG128B控制收发转换，并重新设计MODBUS报文，使火检通信即具备通用性的需求，也具备了火检的特殊需求。基于飞思卡尔9S12DG128B本身具备多个功能模块，其中具备有两个SCI模块分别命名为SCI0和SCI1，本实用新型的设计也是基于9S12DG128B这款芯片的串口通信接口，采用的是SCI1模块，该模块的3个引脚号为RXD1，TXD1和PS4。其中RXD1，TXD1是一对收发信号端口，而采用PS4作为通用IO引脚用来控制读写转换。当PS4置1时，发送信息；置0时，接受信息。

本实用新型的主控芯片3的端口采用光电隔离元件4，例如TLP114，极大的提高了抗干扰性和可靠性。为了能够支持多机通讯，本实用新型的通讯底层采用RS485接口，半双工的方式进行通讯。通讯模块的电平转换单元5采用了MAX487，将TTL电平转换成RS485电平信号。MAX487包括引脚RO，DI、DE和RE，其中引脚RO，DI、DE经过TLP114，分别与主控芯片3的引脚RXD1，TXD1、PS4连接；引脚RE接5V工作电源。

在检测时，检测环节将传感器1监测的信号经过调理，滤波、放大等处理后，再进入单片机经过计算与判断得到处理的结果。这里不管是需要设置参数参与单片机的运算还是运算结果本身都是需要进入总线网络进行通信，考虑到火焰检测的特殊要求，本实用新型对火焰检测装置的网络以及通信进行了设计与改进。在设计通讯时，考虑到与其他设备的兼容性，设备采用了MODBUS RTU协议。在RTU协议基础上重新修正了协议。使其更加适合于火焰检测的数据传送。

为了适应锅炉火焰检测需要组建多机网络通信的要求。本设计重新设计了智能火焰检测装置，采用PbS作为检测传感器，利用飞思卡尔9S12DG128B作为主控芯片，采用MAX487芯片构成RS485的通信标准，并将MODBUS协议的报文重新设计，使智能火焰检测器能够组成总线型网络，能够进行火焰质量值、选用参数号、背景值、高频、低频、预报警值、无火延时、有火延时等参数的数据通讯，从而使得选用不同煤炭进行燃烧时，参数能够通过网络进行设置，并能够方便的接入电厂监控系统。

1、硬件上采用了9S12DG128B、MAX487、TLP114，利用了9S12DG128B的93号引脚控制MAX487的接收和发送，实现半双工的工作方式。而9S12DG128B的91号引脚RXD1端作为接收信号引脚，92号引脚TXD1端作为发送信号引脚。采用MAX487芯片将TTL电平信号转换成RS485标准的差分信号。连接接口采用TLP114作为隔离元件，保证了信号传送的可靠性。

2、本通信策略采用MODBUS作为底层通信协议，在此基础上，让火检装置的火焰质量值和参数号的数据进行整合，自动绑定在MODBUS的报文，而不需要MODBUS主机的请求。

同时为了避免MODBUS中写信号时可能会造成MODBUS从机不断重复的刷写ROM，重新编制的协议中规定了报文中20H作为刷写ROM的特定标记。并规定，报文中要更改的数据与ROM中的数据相同，则丢弃报文。通过这种方式减少ROM的刷写次数。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于MODBUS的智能火检装置，包括N个检测传感器(1)，和与之电连接的信号调理/滤波/放大装置(2)，其特征在于，还包括彼此电连接的主控单元(3)、电平转换单元(5)和光电隔离单元(4)，所述主控单元与信号调理/滤波/放大装置电连接，其中，

所述主控单元(3)至少包括3个引脚，一个引脚是接收信号的端口，第二个引脚是发送信号的端口，第三个引脚是通用IO引脚，用来控制读写转换，控制所述电平转换单元(5)的接收和发送。

2.根据权利要求1所述的智能火检装置，其特征在于，所述主控单元(3)为16位单片机。

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