鍋爐控制模塊制造技術(shù)

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)涉及一種控制裝置，旨在提供一種鍋爐專(zhuān)用的鍋爐控制模塊，包括主控ＣＰＵ、電源轉(zhuǎn)換模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、通信接口模塊，其中，電源轉(zhuǎn)換模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、通信接口模塊分別與主控ＣＰＵ相連接；主控ＣＰＵ為ＡＲＭ微控制器，外接Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊；電源轉(zhuǎn)換模塊具有對(duì)主控ＣＰＵ、輸入接口模塊、輸出接口模塊、通信接口模塊的分項(xiàng)供電裝置。本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)的鍋爐控制模塊集成了鍋爐控制中相對(duì)所需的各類(lèi)接口，可充分滿(mǎn)足中小型工業(yè)鍋爐的控制需求；高集成度的模塊化設(shè)計(jì)，減少了模塊之間的總線連接與外部其它電器元件的數(shù)量，既節(jié)省成本，也能減少控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性。（*該技術(shù)在2018年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種控制裝置，更具體的說(shuō)，是涉及一種鍋爐控制模塊。技術(shù)背景 '目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(Programmable logic Controller,以下簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)作為控制硬件平臺(tái)。PLC是一種通用的工業(yè) 控制器，在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、 汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。在工業(yè)鍋爐行業(yè)的應(yīng)用過(guò)程中，PLC主要存在以下幾個(gè)方面的缺陷1、 配置不適合。由于PLC是通用控制器，1/0模塊針對(duì)不同的信號(hào)有不同 類(lèi)型的模塊，而且每種模塊都有最小配置點(diǎn)位(一般是2的N次冪)；而工業(yè)鍋 爐變送信號(hào)種類(lèi)多、數(shù)量少，采用PLC進(jìn)行配置往往造成I/O點(diǎn)位配置上的浪 費(fèi)，從而導(dǎo)致控制器成本的增加；2、 信號(hào)變送要求高。工業(yè)鍋爐需要檢測(cè)和控制的傳感信號(hào)種類(lèi)多，除了常 規(guī)的溫度信號(hào)、壓力信號(hào)、液位信號(hào)等，還有一些特殊的信號(hào)，如電阻信號(hào)， 采用PLC無(wú)法實(shí)現(xiàn)此類(lèi)信號(hào)的采集，而變通的方法是更換傳感與變送器件，這 樣勢(shì)必使得成本大幅增加；3、 PLC本身成本高。由于PLC采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，CPU模塊與I/0模塊之間又采用總線方式連接，如此靈活配置的代價(jià)是成本增高， 一般來(lái)說(shuō)，采用 PLC作為控制核心的鍋爐自動(dòng)化系統(tǒng)占鍋爐總成本的5-10%。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
基于PLC在工業(yè)鍋爐應(yīng)用中的不足，本技術(shù)將PLC的優(yōu)點(diǎn)與工業(yè)鍋爐 控制系統(tǒng)的特點(diǎn)相結(jié)合，提供一種鍋爐控制模塊(Boiler Control Model-SMALL, 簡(jiǎn)稱(chēng)BCM-S)。本技術(shù)的鍋爐控制模塊充分考慮了不同類(lèi)型鍋爐的特點(diǎn)，并 在此基礎(chǔ)上，對(duì)I/O點(diǎn)位以及通訊接口的配置進(jìn)行了合理規(guī)劃。本技術(shù)具體通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種鍋爐控制模塊，包括主控CPU、電源轉(zhuǎn)換模塊、輸入接口模塊、輸出接 口模±央、通信接口模塊，其中，電源轉(zhuǎn)換模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、 通信接口模塊分別與主控CPU相連接；主控CPU為ARM微控制器，外接A/D轉(zhuǎn)換模塊；電源轉(zhuǎn)換模塊具有對(duì)主控 CPU、輸入接口模塊、輸出接口模塊、通信接口模塊的分項(xiàng)供電裝置。作為一種改進(jìn)，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊具有溫度傳感器接口端子、遠(yuǎn)傳20-380 Q 信號(hào)接口端子、電流信號(hào)接口端子、開(kāi)關(guān)量信號(hào)接口端子、交流220V信號(hào)接口A山7 乂而子。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸入接口模塊具有開(kāi)關(guān)量信號(hào)接口端子、交流220V信號(hào)接口端子。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸出接口模塊具有開(kāi)關(guān)信號(hào)接口端子。 作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述通信接口模塊具有雙通信接口。 作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述通信接口模塊具有RS232通信接口 RS485通信接口。 作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述溫度傳感器接口端子包括PT100溫度傳感器接口端子和熱電阻MF58-10K溫度傳感器接口端子。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述電流信號(hào)接口端子包括4-20mA電流信號(hào)接口端子。 作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)接口端子包括單觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)接口端子、雙觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)接口端子。相比現(xiàn)有技術(shù)而言，本技術(shù)的鍋爐控制模塊具有如下優(yōu)點(diǎn)1、 CPU性能高。A固微控制器具有以下特點(diǎn)①體積小、低功耗、高性能；② 支持Thumb(16位)/ARM (32位)雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件;③ 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；④大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； ⑤尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；⑥指令長(zhǎng)度固定。2、 集成度高。本技術(shù)的鍋爐控制模塊集成了鍋爐控制中相對(duì)所需的各 類(lèi)接口，充分滿(mǎn)足中小型工業(yè)鍋爐的控制需求。同時(shí)還可以接入直流24V人機(jī) 界面的供電模塊及雙路交流220V電壓信號(hào)，可以直接與各類(lèi)人機(jī)界面(如觸摸 屏、液晶屏等)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，應(yīng)用十分方便。3、 可靠性高。與PLC相比，本技術(shù)的鍋爐控制模塊釆用了高集成度的 模塊化設(shè)計(jì)，減少了模塊之間的總線連接與外部其它電器元件的數(shù)量，既節(jié)省成本，也能減少控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性。4、 成本低。由于系統(tǒng)集成度高，1/0端口浪費(fèi)少，因而硬件成本大幅下降，與PLC相比，成本下降500%-800%。5、 鍋爐控制模塊各接口采用方便的可拆卸式的接線端子，方便安裝及維修。6、 高性能抗干擾和高集成模塊化封裝結(jié)構(gòu)使其具有超強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力。附圖說(shuō)明圖1為本技術(shù)具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式結(jié)合附圖，下面對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步描述。如圖所示鍋爐控制模塊主要包括電源、CPU、輸入、輸出、通信五部分。一、 電源部分工作電源交流220V/50HZ，并帶有接地保護(hù)端，端子編號(hào)48-50，控制輸 出1路24V直流電源，端子編號(hào)45-47。鍋爐控制模塊采用多項(xiàng)供電方式，將主 控CPU與其他模塊進(jìn)行分項(xiàng)供電，使各模塊之間相互獨(dú)立，不會(huì)因其中的一部 分模塊的功耗變化影響其他模塊的工作穩(wěn)定性。具體的分項(xiàng)供電方式外部由 R-50環(huán)型變壓器分別提供四組交流9V、 22.5V、 2X12V電源，每組電源都采用 獨(dú)立的整流、濾波、穩(wěn)壓模塊，9V轉(zhuǎn)換后的電源為5V，為主控CPU供電，22. 5V 轉(zhuǎn)換后為24V，為外部人機(jī)界面供電，2X12V轉(zhuǎn)換后為+ 5V， 一5V，為輸入接 口模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和輸出接口模塊供電。R-50環(huán)型變壓器的接口端子編號(hào) 為51-60。二、 CPU部分鍋爐控制模塊采用英特爾公司的ARM7系列芯片SA-110作為控制核心，集 成化高、穩(wěn)定性強(qiáng)。采用方便的可插拔方式進(jìn)行安裝，在實(shí)際使用中能隨時(shí)根 據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行程序更換。 ，三、 輸入部分輸入接口模塊可接入1路PT100溫度傳感器，或l路遠(yuǎn)傳20-380 Q信號(hào)， 端子編號(hào)1-3， 3路熱電阻MF58-10K溫度傳感器，或者3路各類(lèi)4-20mA電流信號(hào)，端子編號(hào)4-8， IO路開(kāi)關(guān)量信號(hào)，端子編號(hào)9-21， 2路交流220V信號(hào)， 端子編號(hào)22-24。所有輸入的開(kāi)關(guān)信號(hào)都經(jīng)過(guò)三極管進(jìn)行放大，即使是微小的信 號(hào)也能得到響應(yīng)，信號(hào)在放大之后經(jīng)過(guò)接口芯片并配合程序進(jìn)行信號(hào)的濾波， 在使用中能有效的去除錯(cuò)誤信號(hào)，不會(huì)造成控制器的誤動(dòng)作的。所有外部輸入 的模擬信號(hào)都經(jīng)過(guò)運(yùn)放進(jìn)行放大，使得A/D轉(zhuǎn)換模塊能有完整的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換的信號(hào)配合程序進(jìn)行信號(hào)濾波，使程序在進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)顯示中能確保精度。 所有輸入接口模塊和主控CPU都采用分項(xiàng)供電，并且主控CPU和各輸入接口模塊之間經(jīng)過(guò)光耦隔離，有效的減小相互之間的干擾。四、 輸出部分輸出接口模塊可輸出4路單觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)，端子編號(hào)25-33， 2路雙觸點(diǎn)開(kāi) 關(guān)信號(hào)，端子編號(hào)34-39。輸出接口模塊所輸出的信號(hào)也都經(jīng)過(guò)接口芯片進(jìn)行放 大，能有效的去除干擾，給外部提供純凈的信號(hào)。所有輸出接口模塊和主控CPU 也都采用分項(xiàng)供電，并且主控CPU和各輸出接口模塊之間經(jīng)過(guò)光耦隔離，有效 的減小相互之間的干擾。五、 通信部分通信接口模塊采用雙通信接口，包括RS232通信接口，用于人機(jī)界面的連 接，RS485通信接口，用于人機(jī)界面及各類(lèi)上位機(jī)的連接。采用這種方式，在實(shí) 際使用中與大部分人機(jī)界面進(jìn)行通信互連，并能在與人機(jī)界面的通信時(shí)參與上 位機(jī)的接連，組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，方便用戶(hù)進(jìn)行集中控制。所有通信接口模塊 和主控CPU也都釆用分項(xiàng)供電，并且主控CPU和各通信接口模塊之間經(jīng)過(guò)光耦 隔離，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鍋爐控制模塊，包括主控ＣＰＵ、電源轉(zhuǎn)換模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、通信接口模塊，其中，電源轉(zhuǎn)換模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、通信接口模塊分別與主控ＣＰＵ相連接；　其特征在于，主控ＣＰＵ為ＡＲＭ微控制器，外接Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊 ；電源轉(zhuǎn)換模塊具有對(duì)主控ＣＰＵ、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、通信接口模塊的分項(xiàng)供電裝置。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡真，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：胡真，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：86[中國(guó)|杭州]