CS265383B1

CS265383B1 - Connection of a cyclic burner controller with microcomputer for gas-fired furnaces

Info

Publication number: CS265383B1
Application number: CS875610A
Authority: CS
Inventors: Ludvik Ing Csc Spiral; Stanislav Kosik; Michal Kubicek
Original assignee: Spiral Ludvik; Stanislav Kosik; Michal Kubicek
Priority date: 1987-07-27
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS561087A1

Abstract

je řešeno obvodové jednoduché a spolehlivé zapojení, zvyšující životnost hořáků. Je tvořeno mikropočítačem se vstupy dekrementaoe a inkrementace a výstupy signalizace chlazení a topení, střadačem napojeným na nadřazený regulátor a propojený první sběrnicí s mikropočítačem s pamětí a přes budič sběrnic s jejími adresními vstupy a s maskovacím a řídicím obvodem přerušení, který má ovládací vstupy a je s mikropočítačem propojen třetí, pátou, desátou a jedenáctou sběrnicí a druhou řídicí sběrnicí se střadačem, který je šestou sběrnicí napojen na mikropočítač. Druhá sběrnice propojuje pamět a tří expandéry po řadě napojené na hořáky, chladicí trysky a poslední na zobrazovací jednotku a přepínač. Expandéry jsou zároveň s mikropočítačem spojeny třetí řídicí sběrnicí a po řadě sedmou až devátou sběrnicí. Konečně mikropočítač spojuje pátou sběrnicí s budičem, čtvrtou sběrnicí se střadačem a první řídicí sběrnicí s pamětí.a simple and reliable circuit connection is solved, increasing the service life of the burners. It consists of a microcomputer with decrement and increment inputs and cooling and heating signaling outputs, a buffer connected to a superior regulator and connected by the first bus to a microcomputer with memory and via a bus driver with its address inputs and with a masking and interrupt control circuit, which has control inputs and is connected to the microcomputer by the third, fifth, tenth and eleventh buses and by the second control bus to the buffer, which is connected to the microcomputer by the sixth bus. The second bus connects the memory and three expanders in a row connected to the burners, cooling nozzles and the last one to the display unit and switch. The expanders are also connected to the microcomputer by the third control bus and in a row by the seventh to ninth buses. Finally, the microcomputer connects the fifth bus to the exciter, the fourth bus to the accumulator, and the first control bus to the memory.

Description

Vynález se týká zapojení cyklického ovladače hořáků s mikro počítačem pro palivové pece vytápěné plynem vysokorychlostními hořáky.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a micro-computer cyclic burner actuator for high-speed gas fired fuel furnaces.

V současné době se využívá pro realizaci ovládačů hořáků obvodů malé a střední integrace. K jejich nevýhodám patří složité zapojení, velká cena, nízká spolehlivost, velké rozměry a hlavně nemožnost přizpůsobit algoritmus zapínání hořáků režimu v peci.At present it is used for realization of burner controllers of small and medium integration circuits. Their disadvantages include complicated connection, high cost, low reliability, large dimensions and especially the inability to adapt the burner switching algorithm to the furnace mode.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje zapojení cyklického ovladače hořáků s mikropočítačem pro pece vytápěné plynem, podle vynálezu. Jeho podstatou je, že jednočipový mikropočítač je propojen první sběrnicí jednak se střadačem, jednak s pamětí, jednak přes budič sběrnic s adresními vstupy této paměti a jednak s maskovacím a řídícím obvodem. Dále je mikropočítač propojen druhou sběrnicí jednak s pamětí a jednak s prvním až třetím expandérem. Šestou sběrnicí je mikropočítač propojen se vstupem střadače, sedmou sběrnici s řadícím vstupem prvního expanderu, osmou sběrnicí s řídícím vstupem druhého expanderu a devátou sběrnicí s řídícím vstupem třetího expanderu. Expandery jsou zároveň propojeny s mikropočítačem třetí řídící sběrnicí. Třetí sběrnice propojuje mikropočítač s maskovacím a řídícím obvodem přerušení, který má tři ovládací vstupy a je propojen s mikropočítačem pátou, desátou a jedenáctou sběrnicí, přičemž pátá sběrnice je ještě propojena s řídícím vstupem budiče sběrnic.The above drawbacks eliminate the wiring of a cyclic burner actuator with a microcomputer for gas fired furnaces according to the invention. It is based on the fact that a single-chip microcomputer is connected by the first bus to the inverter, to the memory, and to the masking and control circuit via the bus driver with address inputs of this memory. Furthermore, the microcomputer is connected by a second bus to the memory and to the first to third expander. By the sixth bus, the microcomputer is coupled to the inverter input, the seventh bus is the shift input of the first expander, the eighth bus is the control input of the second expander, and the ninth bus is the control input of the third expander. Expanders are also connected to the microcomputer by the third control bus. The third bus connects the microcomputer to the interrupt mask and control circuit, which has three control inputs and is coupled to the microcomputer by the fifth, tenth and eleventh buses, while the fifth bus is still coupled to the bus driver control input.

Na maskovací a řídící obvod je přiveden výstup signalizace chlazení, signalizace topení, dekrementace a inkrementace. Střadač je propojen datovou a čtvrtou řídící sběrnicí s nadřazeným regulátorem, dále pak čtvrtou sběrnicí s mikropočítačem a druhou ří- 2 265 383 dici sběrnicí β maskovacím a řídícím obvodem přerušení. První řídící sběrnice mikropočítače je propojena s pamětí a pátá sběrnice s řídícím vstupem budiče sběrnic. Výstupy prvního expanderu jsou propojeny s jednotlivými hořáky, výstupy druhého expanderu β jednotlivými chladícími tryskami a na výstupy třetího expandéru je připojena zobrazovací jednotka a přepínač.The output of cooling signaling, heating signaling, decrementing and incrementing is connected to the masking and control circuit. The inverter is connected via the data and fourth bus with the master controller, the fourth bus with the microcomputer and the second bus with the β2 masking and interrupt control circuit. The first control bus of the microcomputer is connected to memory and the fifth bus with the control input of the bus driver. The outputs of the first expander are connected to the individual burners, the outputs of the second expander β to the individual cooling nozzles, and a display unit and a switch are connected to the outputs of the third expander.

Toto řešení přináší snížení ceny zařízení, je obvodově jednoduchý a tím má vyšší spolehlivost. Déle zařízení má malé rozměry a hmotnost. Dovoluje různé režimy řízení přepínání hořáků, čímž se zvyšuje životnost hořáků, snižuje se hodinová spotřeba plynu a dochází k lepším poměrům při hoření hořáký a tím se zlepšuje životní prostředí.This solution reduces the cost of the device, is circumferentially simple and thus has a higher reliability. Longer equipment has small dimensions and weight. It allows various burner switching modes to increase burner life, reduce gas consumption per hour and improve burner burn rates, thereby improving the environment.

příklad zapojení cyklického ovladače hořáků je blokově uveden na obr. 1. obr. 2 znázorňuje realizaci řízení hořáků.an example of a cyclic burner actuator connection is shown in FIG. 1. FIG. 2 shows an embodiment of the burner control.

Mikropočítač 1 má port 0, to znamená vývody DBO až DB7, propojen první sběrnicí Sl, které je osmibitová, jednak se střadačem 2, který je propojen datovou sběrnicí £ a čtvrtou řídící sběrnicí M s nadřazeným regulátorem, jednak se špičkami 0 paměti 2 a jednak přes budič 10 sběrnic s adresními vstupy téže paměti \ 2· Dále jsou čtyři bity této první sběrnice Sl propojeny s maskovacím a řídícím obvodem 2 přerušení. Čtyři bity portu 2 mikropočítače 1 jsou druhou sběrnicí S2. která je čtyřbitové, propojeny s pamětí 2 a po řadě s prvním až třetím expanderem 2» £· Zbývající čtyři bity portu 2 mikropočítače 3L, slouží jako řídící signály šesté, sedmé, osmé a deváté sběrnice S7. S9, SlO a Sil. Šestou sběrnicí S7 je propojen mikropočítač 1 se vstupem DSl střadače 2, sedmou sběrnicí S9 se špičkou CS prvního expanderu J., osmou sběrnicí SlO se špičkou CS druhého expanderu 2 ® devátou sběrnicí SU se špičkou CS třetího expanderu 2· Špička PROB” mikropočítače 1 je propojena třetí řídící sběrnicí S12 se vstupy prog,prvního až třetího expanderu 2, 6. Výstupy g prvního expanderu J. jsou propojeny s jednotlivými hořáky. Výstupy I druhého expanderu 2 jsou propojeny s jednotlivými chladicími tryskami. Výstupy J třetího expanderu 2 jsou napojeny na zobrazovací jednotku F a výstupy K na přepínač 8. Port 1 mikropočítače 1 jeThe microcomputer 1 has a port 0, i.e. terminals DB0 to DB7, connected by a first bus S1, which is 8-bit, on the one hand by a data logger 2 and a fourth control bus M with a master controller, and on the other. via the fieldbus driver 10 with the address inputs of the same memory 12. Next, the four bits of this first bus S1 are coupled to the interrupt mask and control circuit 2. The four bits of port 2 of the microcomputer 1 are the second bus S2. The remaining four bits of port 2 of the microcomputer 3L serve as control signals of the sixth, seventh, eighth and ninth buses S7. S9, S10 and Sil. The sixth bus S7 interconnects the microcomputer 1 with the input DS1 of the inverter 2, the seventh bus S9 with the CS peak of the first expander J., the eighth bus S0 with the CS peak of the second expander 2 ®. connected by the third control bus S12 to the inputs prog, the first to the third expander 2, 6. The outputs g of the first expander J are connected to the individual burners. The outputs 1 of the second expander 2 are connected to individual cooling nozzles. The outputs J of the third expander 2 are connected to the display unit F and the outputs K to the switch 8. The port 1 of the microcomputer 1 is

- 3 265 383 propojen třetí sběrnicí S5, která je čtyřbitová, s maskovacím a řídícím obvodem 2· Zbývající čtyři bity portu 1 jsou pro vstupní a výstupní signály mikropočítače 1. první výstup A je signalizace chlazení, druhý výstup B je signalizace topení, první vstup C je dekrementace a druhý vstup D je inkrementace. Dále mé maskovací a řídicí obvod 2 přerušení vstup E přerušení od tlačítka AUT, vstup P přerušení od tlačítka •'Strobe'· a vstup S přerušení od tlačítka ^Μτψ . Maskovací a řídící obvod 2 Přerušení je propojen z mikropočítače 1 pátou sběrnicí S5 - jedná se o propojení špičky ALE·' mikropočítače 1 se špičkou CLK^M maskovacího a řídícího obvodu 2 přerušení. Jedenácté sběrnice Sl4 propojuje špičku WR mikropočítače 1 se špičkou EGS maskovacího a řídícího obvodu 2 přerušení a desáté sběrnice Sl3 špičku INT mikropočítače 1 se špičkou INT maskovacího a řídícího obvodu 2 přerušení. Svorka DS2 střadače 2 je propojena se svorkou HD mikropočítače 1 čtvrtou sběrnicí S4. Svorka INT střadače 2 j® propojena druhou řídící sběrnicí S8 s maskovacím a řídícím obvodem 2 přerušení» První řídící sběrnice S6 propojuje špičku PSEN mikropočítače 1 se špičkou OE paměti 2· Páté sběrnice S5 je též zavedena z mikropočítače 1 na svorku STB budiče IQ sběrnic.- 3 265 383 interconnected by the third bus S5, which is four-bit, with masking and control circuit 2 · The remaining four bits of port 1 are for input and output signals of microcomputer 1. first output A is cooling signaling, second output B is heating signaling, first input C is decrement and the second input D is increment. Next, my masking and control circuit 2 interrupt input E interrupt from AUT button, interrupt input P from • 'Strobe' · and interrupt input S from button ^Μ τψ. The interrupt masking and control circuit 2 is interconnected from the microcomputer 1 by the fifth bus S5 - it is the connection of the microcomputer tip ALE · 'to the tip CLK ^{M of the} interrupt masking and control circuit 2. The eleventh bus S14 connects the tip WR of the microcomputer 1 with the tip of the EGS masking and control circuit 2 and the tenth bus S13 of the microcomputer 1 INT with the tip of the INT of the masking and control circuit 2. The terminal DS2 of the inverter 2 is connected to the HD terminal 1 of the microcomputer 1 by the fourth bus S4. The terminal INT of the inverter 2 is connected by the second control bus S8 to the masking and control circuit 2 of the interruption.

Mikropočítač 1 je ovládán z nadřazené úrovné řízení regulátorem zóny, od nějž přejímá 8-bitový číslicový signál, odpovídající požadovanému tepelnému výkonu hořáků. Tento signál je na vstup mikropočítače 1 přiváděn přes střadač 2 a zapisuje jej do střadače 2 signálem STB ovládaným z regulátor*»*» Tím se dále aktivuje signál INT, který způsobí přerušení činnosti mikropočítače 1 a ten generuje signály DSI a DS2· Tyto signály slouží k obsloužení střadače 2 a přivedení dat do mikropočítače 1.The microcomputer 1 is controlled from the superior level of control by the zone controller, from which it receives an 8-bit digital signal corresponding to the desired heat output of the burners. This signal is input to the microcomputer 1 via the inverter 2 and writes it to the inverter 2 by the STB signal controlled by the controller. This further activates the INT signal which causes the interruption of the microcomputer 1 to generate DSI and DS2 signals. to serve the inverter 2 and to feed the data to the microcomputer 1.

Déle může být mikropočítač 1 ovládán tlačítky pro ruční řízení. Ke zpracování těchto signálů je využito neprogramovatelného řadiče přerušení, přerušení se vede jednak od střadače 2» jed nak od tlačítek zvyšování a snižování ručně nastavené hodnoty, od tlačítek opětného přepnutí cyklického ovladače hořáku od automatického režimu a nakonec od tlačítka zavedení ručně nastavené hodnoty požadovaného výkonu STROBE. protože je ovšem třeba v průběhu programu všechna přerušení různě maskovat, je použitFurthermore, the microcomputer 1 can be controlled by the manual control buttons. To process these signals, a non-programmable interrupt controller is used, the interruption is from the inverter 2 »to the buttons for increasing and decreasing the manual setpoint, the buttons for switching the burner control back from automatic mode and finally . however, since all interrupts must be masked differently during the program, it is used

265 383 maskovací a řídící obvod 2 přerušení, sestávající zde ze Čtyř klopných obvodů D a čtyř členů NAND.265 383 the interrupt mask and control circuit 2, consisting here of four flip-flops D and four NAND members.

K rozšíření počtu vstupů a výstupů je použit první, druhý a třetí expandér 4, 6. prvním expanderem £ se ovládají hořáky jedné zóny, kterých může být 2 až 8 nebo 8 až 16.The first, second and third expander 4, 6 are used to expand the number of inputs and outputs. The first expander 6 controls the burners of one zone, which may be 2 to 8 or 8 to 16.

Druhým expanderem «> se ovládají chladící trysky, kterých je opět stejný počet jako hořáků.The second expander «> controls the cooling nozzles, which are again the same number as the burners.

Třetí expander 6 přivádí signál na zobrazovací jednotku 2·The third expander 6 applies a signal to the display unit 2.

V zobrazovací jednotce jsou dekodéry z BCD kódu do kódu sedmisegmentového displeje, který zobrazuje hodnotu požadovaného výkonu od 0 do + 100 % pro hořáky a od O do -100 % pro chladící trysky. Znaménko je nejvyšší bit informace o výkonu předávané z regulátoru teploty. Dále je tento třetí expandér & využíván pro čtení informace o skutečném počtu hořáků na peci, která se nastavuje přepínačem 8 či propojkami.In the display unit there are decoders from the BCD code to the 7-segment display code, which displays the required power value from 0 to + 100% for the burners and from 0 to -100% for the cooling nozzles. The sign is the highest bit of power information transmitted from the temperature controller. Furthermore, this third expander is used to read information about the actual number of burners on the furnace that is set by the switch 8 or jumpers.

Toto zapojení mikropočítače 1 dovoluje realizovat řízení přepínání hořáků podle obr. 2, kde Th je doba hoření, Ty je doba vypnutí a T_c je doba cyklu.This connection of the microcomputer 1 makes it possible to realize the burner switching control according to FIG. 2, where Th is the burning time, Ty is the off time and T _c is the cycle time.

Hořák při zapálení a krátce po něm nehoří se stacionárním složením spalin z důvodu přechodového děje v proudu paliva i vzduchu. Během této krátké, ale nezanedbatelné doby vznikají škodlivé látky, které vedou ke zhoršování životního prostředí. Doby hoření hořáků by neměly být kratší než 15 sec. Hořáky dále potřebují určitou nejmenší dobu vypnutí k zajištění životnosti ovládacích ventilů. Proto se jeví nejvýhodnější řízení, kdy při nízkých požadovaných výkonech se udržuje konstantní doba hoření Th a mění se doba vypnutí T_v, pro oblast třídních výkonů je udržována konstantní doba cyklu T_c a pro nejvyšší výkony konstantní doba vypnutí T_v« Při požadovaném výkonu nad 95 % maximálního výkonu se přechází skokově na trvalé zapáleni všech hořáků zóny.The burner, when ignited and shortly afterwards, does not burn with the stationary composition of the flue gases due to the transient process in the fuel and air stream. During this short but not insignificant time, harmful substances are produced which lead to environmental degradation. Burner burn times should not be less than 15 sec. The burners also need a minimum shut-off time to ensure the lifetime of the control valves. Therefore it seems best control when at a low required power is kept constant burning time Th and changing the off time _T, for the class of performance is maintained at a constant cycle time T _c and for highest performance constant off-time _T "when the required power of 95% of the maximum output is switched to a continuous ignition of all the burners in the zone.

- 5 265 383- 5 265 383

Vynález lze využít u všech typů plynových pecí s větším počtem hořáků 2 až 16, u pecí, které kromě hořáků mají i chladicí trysky. Je výhodný zvláště tam, kde není zabezpečen stálý tlak topného plynu i při jeho maximální spotřebě, tedy při zapálení všech hořáků. Navrhované řešení dovoluje snížit cenu přepínačů hořáků, zmenšit jejich rozměry a spolehlivost. Změnou algoritmu řízení přepínání hořáků se dosahuje zvýšení životnosti hořáků, zlepšení životního prostředí a snížení spotřeby plynu.The invention is applicable to all types of gas furnaces having a plurality of burners 2 to 16, to furnaces which, in addition to the burners, also have cooling nozzles. It is especially advantageous where the constant pressure of the fuel gas is not ensured even at its maximum consumption, ie when all burners are ignited. The proposed solution allows to reduce the cost of burner switches, reduce their dimensions and reliability. By changing the burner switching control algorithm, burner life is improved, the environment is improved, and gas consumption is reduced.

Claims

Cyclic burner actuator connection with microcomputer for gas-fired furnaces, characterized in that the microcomputer (1) is connected by a first bus (Sl), on the one hand by a data logger (L) and a fourth control bus (M) with a master controller , on the one hand with the memory / 3 / directly and via the bus driver / 10 / with its address inputs and on the other hand with the mask and control circuit / 9 / interrupt, which has three control inputs / E, F, G / and , the tenth and eleventh buses (S3, S5, S13, Sl4) with the microcomputer (1), the second control bus (S8) with the inverter (2), longer the microcomputer (1) is interconnected by the second bus (S2) with the memory (3), with a first expander (4), connected output (H) with individual burners, β a second expander (5) connected output (1) with individual cooling nozzles, and with a third expander (6) connected with outputs (3) with display unit / 7 / and up tups (K) with switch (8), sixth bus (S7) with inverter input (2), seventh bus (S9) with control input of first expander (4), eighth bus (S10) with control input of second expander (5), ninth bus (Sil) with control input of third expander (6), third control bus (S12) with all expander (4, 5 »6), fourth bus (S4) with inverter (2), first control bus (56) with memory (3), the fifth bus (S5) with the driver input of the exciter flQ / buses, the microcomputer A / my first output / A / cooling signaling, the second output / B / heating signaling, the first input (0) decrementing and the second input / D / incrementation ·