CN206890883U - 一种基于stm32控制的燃气热水锅炉控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，包括单片、检测传感器、显示模块和若干水泵，所述单片机分别与所述检测传感器和显示模块连接，所述检测传感器用于检测燃气热水锅炉汽包液位和温度信息反馈给所述单片机并通过所述显示模块显示，所述单片机与所述水泵连接，通过设置在所述水泵上的电流反馈模块将水泵电流信息反馈给所述单片机实现对所述燃气热水锅炉的控制。本实用新型控制系统结构简单、设计合理，可以应用在各种中小型燃气热水锅炉中，能根据锅炉汽包的实时液位信息控制水泵的启停和转速，并具有水泵过载保护功能，实现及使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统

技术领域

本实用新型属于热水锅炉控制技术领域，具体涉及一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统。

背景技术

随着近年来能源价格的不断攀升以及节能减排政策性要求的日益严格；燃气热水锅炉广泛应用于生产生活中；燃气将汽包中的水加热，送入至用户，采用合理的控制系统可以很好的降低能耗，起到节能的效果。

燃气热水锅炉的控制要求是实时监测系统的各种模拟量和状态，并就地显示或上传至控制中心，实现人际交互。目前在工业锅炉控制中多采用的PLC控制技术，但是其维修过程复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，对其燃烧控制系统进行了优化。

本实用新型采用以下技术方案：

一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，包括单片、检测传感器、显示模块和若干水泵，所述单片机分别与所述检测传感器和显示模块连接，所述检测传感器用于检测燃气热水锅炉汽包液位和温度信息反馈给所述单片机并通过所述显示模块显示，所述单片机通过设置在所述水泵上的电流反馈模块与所述水泵连接，用于对所述燃气热水锅炉的控制。

进一步的，所述单片机依次经过频率信号调理电路、变频器和接触器与所述水泵连接，所述接触器的输入端经过继电器的输出端与所述单片机连接。

进一步的，所述继电器的外部输出电路包括第一光耦、继电器和用于连接继电器的第一二排针，所述第一光耦的阳极与3.3V电源端相接，阴极经第一三二电阻、第一二排针与所述单片机相接，所述第一光耦的集电极与24V电源端相接，发射极与第一三三电阻的一端相接，所述第一三三电阻的另一端分两路，一路经第一三四电阻接地，另一路与第一三极管的基极相接，所述第一三极管的发射极接地，集电极分四路，一路与第二三二极管的阳极相接，一路与第二四发光二极管的阴极相接，一路接第一九电容，一路与所述继电器的第一接线端相接，所述第二三二极管的阴极分两路，一路与24V电源端相接，一路与所述继电器的第二接线端相接，所述第二四发光二极管的阴极分两路，一路与第一零三电阻相接，一路与所述第一九电容相接，所述继电器的静触点与第一零电容和第三电阻与第一二排针的第一引脚相接，所述继电器的一个动触点悬空，另一个动触点与第一二排针的第二引脚相接。

进一步的，所述水泵包括用于将回水送入水箱的循环水泵，用于维持汽包液位的补水泵以及用于除氧的除氧水泵，所述电流反馈模块的输出端与所述单片机的I/O输入端相接，所述电流反馈模块分别用于采集循环水泵、补水泵和除氧水泵的电流信息。

进一步的，所述电流反馈模块包括第一电流互感器和第一整流桥，所述第一电流互感器原边的一端与所述水泵的正接线端相接，所述第一电流互感器原边的另一端接地，所述第一电流互感器副边的一端与所述第一整流桥的第四接线端相接，所述第一电流互感器副边的另一端与所述第一整流桥的第二接线端相接，所述第一整流桥的第一接线端分三路，第一路与第一电容的一端相接，第二路与第五电容的一端相接，第三路与第一电感的一端相接，所述第一整流桥的第三接线端分五路，第一路与所述第一电容的另一端相接，第二路与所述第五电容的另一端相接，第三路与第九电容的一端相接，第四路与第六电阻的一端相接，第五路与第五稳压二极管的阳极相接，所述第一电感的另一端与第一电阻的一端相接，所述第一电阻的另一端分两路，一路与所述第九电容的另一端相接，另一路与第五电阻的一端相接，所述第五电阻的另一端分三路，第一路与所述第六电阻的另一端相接，第二路与所述第五稳压二极管的阴极相接，第三路经第一六电阻与所述单片机的第三零引脚相接。

进一步的，所述检测传感器包括液位传感器和温度传感器，所述液位传感器用于检测汽包液位信息，所述温度传感器用于检测锅炉供回水温度。

进一步的，所述单片机的输出端经过通信模块的输出端与上位机连接，所述通信模块包括MAX232驱动芯片，所述驱动芯片的第十引脚和第九引脚均与所述单片机的第九六引脚和第九五引脚相接。

进一步的，所述单片机的输入端分别连接有晶振电路、复位电路和电源电路。

进一步的，所述单片机的输入端连接有键盘电路，所述键盘电路用于设定所述燃气热水锅炉的汽包液位上限、汽包液位下限和水泵额定电流。

进一步的，所述单片机为STM32 F103vet6。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统的单片机分别与检测传感器和显示模块连接，单片机与水泵连接，通过设置在水泵上的电流反馈模块将水泵电流信息反馈给单片机实现对所述燃气热水锅炉的控制，通过检测传感器检测燃气热水锅炉汽包液位和温度信息反馈给单片机并通过显示模块显示，采用单片机替代传统液位检测和控制装置中常用的PLC模块，减小液位检测装置的体积和成本，并提高集成度；可实现锅炉的液位信息采集功能，并能根据锅炉的实时液位信息控制水泵的启停和转速，自动化程度高。

进一步的，继电器开关相对与其他几种控制开关，通常没有安装方向要求，其负载电流较大，发热量很小，而且其可以实现自动控制，可以通过小电流来控制大电流。

进一步的，电流反馈模块包括第一电流互感器T1和第一整流桥D1，电流反馈模块的输出端与单片机的I/O输入端相接，电流反馈模块分别用于采集循环水泵、补水泵和除氧水泵的电流信息，具有过载保护功能，当水泵运行时的电流值大于额定电流值时，水泵停止工作，避免水泵故障，实现及使用操作方便。

综上所述，本实用新型控制系统结构简单、设计合理，可以应用在各种中小型燃气热水锅炉中，能根据锅炉汽包的实时液位信息控制水泵的启停和转速，并具有水泵过载保护功能，实现及使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型系统结构图；

图2为本实用新型单片机的电路原理图；

图3为本实用新型电流反馈模块和水泵的电路连接图；

图4为本实用新型外部输出电路原理图；

图5为本实用新型通信模块的电路原理图。

其中：1、单片机；2、晶振电路；3、复位电路；4、电源电路；5、键盘电路；6、液位传感器；7、温度传感器；8、显示模块；9、通信模块；10、上位机；11、继电器；12、频率信号调理电路；13、变频器；14、接触器；15、水泵；16、电流反馈模块

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型公开了一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，包括单片1、检测传感器、显示模块8和水泵15，所述单片机1与所述检测传感器和显示模块8连接，所述检测传感器用于检测汽包液位和温度信息反馈给所述单片机1并通过所述显示模块8显示，所述单片机1与所述水泵15连接，通过设置在所述水泵15上的电流反馈模块16将水泵电流信息反馈给所述单片机1。

所述单片机1依次经过频率信号调理电路12、变频器13和接触器14与所述水泵15连接，所述接触器14的输入端经过继电器11的输出端与所述单片机连接。

请参阅图4，所述继电器的外部输出电路包括第一光耦U1、继电器KA和用于连接继电器的第一二排针P12，所述第一光耦U1的阳极与3.3V电源端相接，阴极经第一三二电阻R132、第一二排针P12与所述单片机1相接，所述第一光耦U1的集电极与24V电源端相接，发射极与第一三三电阻R133的一端相接，所述第一三三电阻R133的另一端分两路，一路经第一三四电阻R134接地，另一路与第一三极管Q1的基极相接，所述第一三极管Q1的发射极接地，集电极分四路，一路与第二三二极管D23的阳极相接，一路与第二四发光二极管LED24的阴极相接，一路接第一九电容C19，一路与所述继电器KA的第一接线端相接，所述第二三二极管D23的阴极分两路，一路与24V电源端相接，一路与所述继电器KA的第二接线端相接，所述第二四发光二极管LED24的阴极分两路，一路与第一零三电阻R103相接，一路与所述第一九电容C19相接，所述继电器KA的静触点与第一零电容C10和第三电阻R3与第一二排针P12的第一引脚相接，所述继电器KA的一个动触点悬空，另一个动触点与第一二排针P12的第二引脚相接。

所述水泵15包括用于将回水送入水箱的循环水泵，用于维持汽包液位的补水泵以及用于除氧的除氧水泵，所述电流反馈模块16的输出端与所述单片机1的I/O输入端相接，所述电流反馈模块16分别用于采集循环水泵、补水泵和除氧水泵的电流信息。

请参阅图3，所述电流反馈模块16包括第一电流互感器T1和第一整流桥D1，所述第一电流互感器T1原边的一端与所述水泵15的正接线端相接，所述第一电流互感器T1原边的另一端接地，所述第一电流互感器T1副边的一端与所述第一整流桥D1的第四接线端相接，所述第一电流互感器T1副边的另一端与所述第一整流桥D1的第二接线端相接，所述第一整流桥D1的第一接线端分三路，第一路与第一电容C1的一端相接，第二路与第五电容C5的一端相接，第三路与第一电感L1的一端相接，所述第一整流桥D1的第三接线端分五路，第一路与所述第一电容C1的另一端相接，第二路与所述第五电容C5的另一端相接，第三路与第九电容C9的一端相接，第四路与第六电阻R6的一端相接，第五路与第五稳压二极管D5的阳极相接，所述第一电感L1的另一端与第一电阻R1的一端相接，所述第一电阻R1的另一端分两路，一路与所述第九电容C9的另一端相接，另一路与第五电阻R5的一端相接，所述第五电阻R5的另一端分三路，第一路与所述第六电阻R6的另一端相接，第二路与所述第五稳压二极管D5的阴极相接，第三路经第一六电阻R16与所述单片机1的第三零I/O引脚相接。

所述检测传感器包括液位传感器6和温度传感器7，所述液位传感器6用于检测汽包液位信息，所述温度传感器7用于检测锅炉供回水温度。

请参阅图5，所述单片机1的输出端还经过通信模块9的输出端与上位机10连接，所述通信模块9包括MAX232驱动芯片，所述驱动芯片的第十引脚和第九引脚均与所述单片机1的第九六引脚和第九五引脚相接。

请参阅图2，所述单片机1为单片机STM32 F103vet6，所述单片机1的输入端分别连接有晶振电路2、复位电路3、电源电路4和键盘电路5，所述键盘电路5用于设定汽包液位上限、汽包液位下限和水泵额定电流。所述单片机1的第一四引脚连接所述复位电路3，所述晶振电路2分别与所述单片机的第八引脚、第九引脚、第一二引脚和第一三引脚连接，所述电源电路4与所述单片机的第四九引脚和第五零引脚连接，所述键盘电路5与所述单片机的第三一引脚和第三二引脚连接。

本实用新型控制系统的工作原理：

首先通过键盘电路5在单片机1内设定水泵15的额定电流值以及汽包液位上限值和下限值，通过上位机10设置水泵15的额定工作电流、过载工作最小电流、过载启动保护时间、双泵轮换工作时间，以及水位上限、上上限和下限，

然后通过通信模块9把设置参数传送给单片机1，通过液位传感器6检测汽包液位信息，将采集到的信息送入单片机1中，当汽包液位信息大于液位下限值时，单片机1发出控制信号给继电器11，继电器11导通，使得接触器14导通，水泵15开始将汽包中的水抽出；当汽包液位信息大于设定的液位上限值时，单片机1发出控制信号给继电器11，继电器11导通，使得接触器14导通，水泵15开始将汽包中的水抽出；当液位信息小于设定的液位下限值时，单片机1发出控制信号给继电器11，继电器11断开，使得接触器14断开，水泵15停止将汽包中的水抽出，

在这个工作过程中，如果当运行一台水泵抽水时液位信息仍然不能降低，当液位信息大于设定的液位上上限时，单片机1将发出控制信号，将导通两路继电器11，使得两路接触器14导通，两个水泵15都将开始工作，直到液位信息达到设定的液位下线时，单片机1才会发出控制信号是水泵15停止工作。

单片机1发出模拟信号以后传递给频率信号调理电路12，频率信号调理电路10的作用是将数字量信号转换为电流模拟量信号，再将此模拟量信号送入变频器13，变频器13通过改变水泵15的工作电源频率方式来控制水泵15的转速，实现根据汽包水的实时液位控制水泵15的转速和开关的功能。

当水液位信息小于液位下限值时，单片机1发出控制信号给继电器11，继电器11关断，水泵15停止工作。同时单片机1将汽包液位信息实时显示在显示模块8上，并通过通信模块9发送给上位机10，方便工作人员直观明了的查看当前汽包液位信息。

通过电流反馈模块16实时采集水泵15的电流信息，再将采集的水泵15的交流模拟量电流信号转换为电压模拟量信号送入单片机1中，并与额定电流值进行比较，当前电流值大于额定电流值时，单片机1发出控制信号给继电器11，使得接触器14停止工作，并通过通信模块9将故障信息发送给上位机10，实现水泵15的过载保护。

本实用新型控制系统有效的节约了能源，降低环境污染；也提高了水资源利用率；根据锅炉汽包的实时液位信息控制水泵的启停和转速，并具有水泵过载保护功能。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，包括单片机(1)、检测传感器、显示模块(8)和若干水泵(15)，所述单片机(1)分别与所述检测传感器和显示模块(8)连接，所述检测传感器用于检测燃气热水锅炉汽包液位和温度信息反馈给所述单片机(1)并通过所述显示模块(8)显示，所述单片机(1)通过设置在所述水泵(15)上的电流反馈模块(16)与所述水泵(15)连接，用于对所述燃气热水锅炉的控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述单片机(1)依次经过频率信号调理电路(12)、变频器(13)和接触器(14)与所述水泵(15)连接，所述接触器(14)的输入端经过继电器(11)的输出端与所述单片机连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述继电器(11)的外部输出电路包括第一光耦(U1)、继电器(KA)和用于连接继电器的第一二排针(P12)，所述第一光耦(U1)的阳极与3.3V电源端相接，阴极经第一三二电阻(R132)、第一二排针(P12)与所述单片机(1)相接，所述第一光耦(U1)的集电极与24V电源端相接，发射极与第一三三电阻(R133)的一端相接，所述第一三三电阻(R133)的另一端分两路，一路经第一三四电阻(R134)接地，另一路与第一三极管(Q1)的基极相接，所述第一三极管(Q1)的发射极接地，集电极分四路，一路与第二三二极管(D23)的阳极相接，一路与第二四发光二极管(LED24)的阴极相接，一路接第一九电容(C19)，一路与所述继电器(KA)的第一接线端相接，所述第二三二极管(D23)的阴极分两路，一路与24V电源端相接，一路与所述继电器(KA)的第二接线端相接，所述第二四发光二极管(LED24)的阴极分两路，一路与第一零三电阻(R103)相接，一路与所述第一九电容(C19)相接，所述继电器(KA)的静触点与第一零电容(C10)和第三电阻(R3)与第一二排针(P12)的第一引脚相接，所述继电器(KA)的一个动触点悬空，另一个动触点与第一二排针(P12)的第二引脚相接。

4.根据权利要求1所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述水泵(15)包括用于将回水送入水箱的循环水泵，用于维持汽包液位的补水泵以及用于除氧的除氧水泵，所述电流反馈模块(16)的输出端与所述单片机(1)的I/O输入端相接，所述电流反馈模块(16)分别用于采集循环水泵、补水泵和除氧水泵的电流信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述电流反馈模块(16)包括第一电流互感器(T1)和第一整流桥(D1)，所述第一电流互感器(T1)原边的一端与所述水泵(15)的正接线端相接，所述第一电流互感器(T1)原边的另一端接地，所述第一电流互感器(T1)副边的一端与所述第一整流桥(D1)的第四接线端相接，所述第一电流互感器(T1)副边的另一端与所述第一整流桥(D1)的第二接线端相接，所述第一整流桥(D1)的第一接线端分三路，第一路与第一电容(C1)的一端相接，第二路与第五电容(C5)的一端相接，第三路与第一电感(L1)的一端相接，所述第一整流桥(D1)的第三接线端分五路，第一路与所述第一电容(C1)的另一端相接，第二路与所述第五电容(C5)的另一端相接，第三路与第九电容(C9)的一端相接，第四路与第六电阻(R6)的一端相接，第五路与第五稳压二极管(D5)的阳极相接，所述第一电感(L1)的另一端与第一电阻(R1)的一端相接，所述第一电阻(R1)的另一端分两路，一路与所述第九电容(C9)的另一端相接，另一路与第五电阻(R5)的一端相接，所述第五电阻(R5)的另一端分三路，第一路与所述第六电阻(R6)的另一端相接，第二路与所述第五稳压二极管(D5)的阴极相接，第三路经第一六电阻(R16)与所述单片机(1)的第三零引脚相接。

6.根据权利要求1所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述检测传感器包括液位传感器(6)和温度传感器(7)，所述液位传感器(6)用于检测汽包液位信息，所述温度传感器(7)用于检测锅炉供回水温度。

7.根据权利要求1所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述单片机(1)的输出端经过通信模块(9)的输出端与上位机(10)连接，所述通信模块(9)包括MAX232驱动芯片，所述驱动芯片的第十引脚和第九引脚均与所述单片机(1)的第九六引脚和第九五引脚相接。

8.根据权利要求1所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述单片机(1)的输入端分别连接有晶振电路(2)、复位电路(3)和电源电路(4)。

9.根据权利要求1所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述单片机(1)的输入端连接有键盘电路(5)，所述键盘电路(5)用于设定所述燃气热水锅炉的汽包液位上限、汽包液位下限和水泵额定电流。

10.根据权利要求1所述的一种基于STM32控制的燃气热水锅炉控制系统，其特征在于，所述单片机(1)为STM32F103vet6。