燃烧控制装置以及燃烧系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及燃烧控制装置以及燃烧系统，燃烧控制装置(1)具有：输出电路(102)，向异常检测元件(6～9)的一方接点供给二值的输出信号(VOUT)；输入电路(103)，生成与从异常检测元件的另一方接点输出的信号对应的二值的输入信号(VIN)；取样部(105)，在输出信号成为第一逻辑电平(H)的第一期间(T1)内进行输入信号的取样，且在输出信号成为第二逻辑电平(L)的第二期间(T2)内进行输入信号的取样；异常检测元件状态判定部(1061)，根据第一期间的取样结果判定异常检测元件的监视对象的状态；以及电路故障判定部(1062)，根据第二期间的取样结果判定输出电路和输入电路有无故障。根据本发明，在燃烧控制中，提高联锁器等异常检测元件的判定精度。
【专利说明】
燃烧控制装置以及燃烧系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种燃烧控制装置以及燃烧系统，尤其涉及一种可以进行高精度的燃烧安全控制的燃烧控制装置。
【背景技术】
[0002]通常，在燃烧炉的运行控制系统中，通过燃烧控制装置，一边监视设置于燃烧炉的燃烧器的火焰、炉内温度、燃烧用空气的压力、供给燃烧器的燃料的压力等一边进行燃烧控制，由此确保燃烧的安全性。具体地说，燃烧控制装置进行这样的控制:将与燃烧炉的安全运行相关的气体压力、空气压力等状态反映成异常检测元件的状态，只在该异常检测元件的状态表示正常的情况下许可燃烧炉运行(例如参照专利文献I)。
[0003]这里，上述异常检测元件是指具有根据监视对象的状态而取得两个接点间的连通以及断开中的某一状态的构造的元件，例如，通常被称为联锁器、限制器。作为上述联锁器，已知有例如监视有无燃烧用空气的供给的空气压力下限联锁器、监视燃料的供给状态的气体压力上限联锁器以及气体压力下限联锁器等。
[0004]—般的联锁器具有这种构造:含有设置在两个接点间的开关，根据传感器的输出切换所述开关的接通、断开。这种联锁器进行这样的控制:在监视对象正常时，将开关接通从而连通两个接点间，在监视对象异常时，断开开关从而断开两个接点间。
[0005]在以往的燃烧控制装置中，例如非专利文献I所记载，向具有上述构造的联锁器的一方的接点输入脉冲信号，根据上述脉冲信号是否从上述联锁器的另一方的接点输出来判定该联锁器的断开及连通。
[0006]现有技术文献:
[0007]专利文献I:日本特开2010-286128号公报
[0008]非专利文献I:《燃焼安全制御技術旮用3 y卜口一歹(7)開発(使用燃烧安全控制技术的控制器的开发)》，熊泽雄一，azbiI Technical Review，2011年I月发行，阿自倍尔株式会社。
[0009]发明要解决的问题:
[0010]然而，燃烧系统中，当燃烧炉的运行控制系统中发生异常时需要迅速停止燃烧动作确保安全，另一方面当燃烧炉的运行控制系统正常时需要实现稳定的燃烧动作。因此，与安全控制用的联锁器等相关的异常检测被要求迅速性和高精度。例如，对于如联锁器的监视对象(气体压力、空气压力等)的异常那样直接导致燃烧炉的爆炸等重大事故的异常要求检测的迅速性，另一方面，对于联锁器的外围电路的故障等，为了防止误检测导致燃烧动作停止而要求高检测精度。
[0011]但是，上述的以往的联锁判定方法是单一地根据借助联锁而被输入至燃烧控制装置的脉冲信号的有无来进行联锁的输入判定，不能对联锁有无异常和有无电路故障进行区别判定，因此，对于监视对象的判定的迅速性也许很充分，但是对于判定的精度很难称得上充分。
[0012]例如，具有工厂等的钢铁炉那样的大型燃烧炉的燃烧系统中，在连接各个联锁器和燃烧控制装置的配线达到数百米的情况下，上述配线的寄生电阻成分增大，因而容易受到来自靠近配线的动力源、变频器等的强噪声的影响。此外，上述配线经常被多根捆扎起来铺设，因此，向一个配线传输脉冲信号时，该脉冲信号有可能被诱导至其他配线，成为噪声成分。这种噪声传输到上述配线时，很难说以往的联锁的判定方法能够得到充分的判定精度。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于，在燃烧控制中提高联锁器等异常检测元件的判定精度。
[0014]本发明的燃烧控制装置(1、1)具有:输出电路(102)，该输出电路向根据监视对象的状态取得两个接点间的连通或断开中某一状态的异常检测元件(6?9)的一方的接点供给二值的输出信号(VOUT);输入电路(103_1?103_n)，该输入电路将从被供给输出信号的异常检测元件的另一方的接点输出的信号作为输入，生成与所输入的信号的逻辑电平对应的二值的输入信号(DIN_1?DIN_n);取样部(105)，该取样部在输出信号成为第一逻辑电平
(H)的第一期间(Tl)内进行输入信号的取样，并且在输出信号成为第二逻辑电平(L)的第二期间(T2)内进行输入信号的取样，异常检测元件状态判定部(1061)，该异常检测元件状态判定部根据取样部的第一期间的取样结果判定所述异常检测元件的监视对象的状态；以及电路故障判定部(1062)，该电路故障判定部根据取样部的第二期间的取样结果判定输出电路和输入电路有无故障。
[0015]在上述燃烧控制装置中，可以构成为:异常检测元件状态判定部通过参照连续的N(N为2以上的整数)次的第一期间的取样值，在检测出输入给输入电路的信号(VIN_1?VIN_η)在第一期间的逻辑电平连续N次为第一逻辑电平的情况下，判定异常检测元件的监视对象正常，在检测出输入给输入电路的信号在第一期间的逻辑电平连续N次为第二逻辑电平的情况下，判定异常检测元件的监视对象异常。
[0016]在上述燃烧控制装置中，可以构成为:电路故障判定部通过参照连续的Μ(Μ为2以上的整数)次的第二期间的取样值，在检测出输入给输入电路的信号在第二期间的逻辑电平连续M次为第二逻辑电平的情况下，判定输出电路及输入电路的至少一方发生故障。
[0017]在上述燃烧控制装置中，可以设成M 2 N。而且，M和N是任意的。
[0018]在上述燃烧控制装置中，可以构成为:取样部在输出信号从第二逻辑电平切换到第一逻辑电平后经过了第一时间(Tdl)之后，进行第一期间的取样。
[0019]在上述燃烧控制装置中，可以构成为:取样部在输出信号从第一逻辑电平切换到第二逻辑电平后经过了第二时间(Td2)之后，进行第二期间的取样。
[0020]在上述燃烧控制装置中，可以设成第一时间在第二时间以下。而且，第一时间和第二时间是任意的。
[0021]在上述燃烧控制装置中，可以构成为:具有多个由取样部、异常检测元件状态判定部、以及电路故障判定部构成的功能模块(110)，各个功能模块由不同的多个程序处理装置(101a、101b)分别构成。
[0022]在上述燃烧控制装置中，还可以具有控制部(11)，该控制部根据异常检测元件状态判定部及电路故障判定部的判定结果控制燃烧器(43)的运行。
[0023]本发明的燃烧系统(500)，其具有上述的燃烧控制装置(I)以及设置在燃烧室(40)内、被上述燃烧控制装置控制的上述燃烧器。
[0024]此外，在上述说明中，作为一例子，用带括弧的参照符号表示与发明的构成要素对应的图面上的构成要素。
[0025]发明效果:
[0026]通过以上说明，根据本发明，在燃烧控制中能够提高联锁器等异常检测元件的判定精度。
【附图说明】
[0027]图1是表示具有实施方式所涉及的燃烧控制装置的燃烧系统的构成的图。
[0028]图2是表示实施方式所涉及的燃烧控制装置的安全控制装置的构成的图。
[0029]图3是用来说明实施方式所涉及的燃烧控制装置的与联锁器相关的判定处理的时序图。
[0030]图4是表示实施方式所涉及的燃烧控制装置的与联锁器相关的判定处理的流程的流程图。
[0031]图5是表示实施方式所涉及的燃烧控制装置的联锁输入判定处理的流程的流程图。
[0032]图6是表示实施方式所涉及的燃烧控制装置的电路故障判定处理的流程的流程图。
[0033]图7是表示用多个微控制器实现实施方式所涉及的燃烧控制装置的安全控制装置时的构成例的图。
【具体实施方式】
[0034]下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0035](燃烧系统的构成)
[0036]图1是表示具有本实施方式所涉及的燃烧控制装置的燃烧系统的构成的图。
[0037]该图所示的燃烧系统500是通过燃烧器使燃烧室内燃烧的系统。作为燃烧系统500，可以举例示出脱臭炉及加热炉等小型工业用燃烧炉、工厂等的钢铁炉等大型工业用燃烧炉。
[0038]具体地说，燃烧系统500具有燃烧装置4、燃料流路2、空气流路3、控制器5、作为异常检测元件的过升温限制器6及联锁器7?9、以及燃烧控制装置I。
[0039]燃烧装置4包括温度传感器41、42、主燃烧器43、引燃器44、火焰检测器45以及点火装置(点火器)46。主燃烧器43配置在燃烧室40内，对燃烧室40内进行加热。引燃器44是用来点火主燃烧器43的燃烧器。点火装置(IG)46是用来对燃烧器点火的装置，其包括例如点火变压器以及电极棒，通过所述点火变压器产生高电压的火花，从而借助所述电极棒对引燃器44点火。火焰检测器45是检测有无主燃烧器43产生的火焰的装置。温度传感器41是检测燃烧室40内的温度的传感器，该传感器的温度测量值被用于燃烧室40内的温度控制。温度传感器42是检测燃烧室40内的温度的传感器，该传感器的温度测量值被用于燃烧室40内的异常高温状态的检测。
[0040]燃料流路2是用来给燃烧装置4供给燃料的流路。燃料流路2由从外部供给燃料的主流路2a和从主流路2a分叉的第一流路2b及第二流路2c构成。第一流路2b与主燃烧器43连接，第二流路2c与引燃器44连接。由此，供给到主流路2a的燃料被送给主燃烧器43以及引燃器44。另外，第一流路2b设有安全截止阀21、22，第二流路2c设有安全截止阀23、24。安全截止阀21?24通过例如燃烧器控制器11控制阀的开闭。
[0041]空气流路3的一端与鼓风机31连接，另一端与第一流路2b连接。借助第一流路2b将从鼓风机31排出的空气(air)与燃料(气体)一起供给至主燃烧器43。
[0042]控制器5是一种温度指不调节计(TIC:Temperatureindicating controller)，其根据温度传感器41的温度测量值生成针对燃烧控制装置的控制信号以使得燃烧室内40的温度成为目标温度。
[0043]过升温限制器6是一种用来检测燃烧室内40的异常高温的过热防止器。过升温限制器6由两个接点、配置在该接点间的开关60、以及开关驱动部61构成，该开关驱动部61判定温度传感器42的温度测量值是否超过事先设定的设定温度，根据判定结果控制开关60的接通、断开。例如，开关驱动部61在温度传感器42的温度测量值超过设定温度时将开关60接通，在温度传感器42的温度测量值不超过设定温度时断开开关60。
[0044]联锁器(空气压力开关)7设置于空气流路3，其是一种检测供给至空气流路3的空气的压力是否超过所设定的设定压力值的空气压力下限联锁器。具体地说，联锁器7由两个接点、配置在该接点间的开关70、以及开关驱动部71构成，该开关驱动部71判定由传感器测出的空气流路3内的空气压力是否超过事先设定的设定压力值，根据判定结果控制开关70的接通、断开。例如，开关驱动部71在空气流路3内的空气压力超过设定压力值时将开关70接通，在空气流路3内的空气压力不超过设定压力值时断开开关70。
[0045]联锁器(气体压力开关)8设置于主流路2a，其是一种检测供给至主流路2a的燃料(气体)的压力是否超过事先设定的下限压力值的气体压力下限联锁器。具体地说，联锁器8由两个接点、配置在该接点间的开关80、以及开关驱动部81构成，该开关驱动部81判定由传感器测出的主流路2a内的气体压力是否超过下限压力值，根据判定结果控制开关80的接通、断开。例如，开关驱动部81在主流路2a内的气体压力超过下限压力值时将开关80接通，在主流路2a内的气体压力不超过下限压力值时断开开关80。
[0046]联锁器(气体压力开关)9设置于第一流路2b，其是一种检测供给至主燃烧器43的燃料(气体)的压力是否超过事先设定的上限压力值的气体压力上限联锁器。具体地说，联锁器9由两个接点、配置在该接点间的开关90、以及开关驱动部91构成，该开关驱动部91判定由传感器测出的第一流路2b内的气体压力是否超过上限压力值，根据判定结果控制开关90的接通、断开。例如，开关驱动部91在第一流路2b内的气体压力不超过上限压力值时将开关90接通，在第一流路2b内的气体压力超过上限压力值时断开开关90。
[0047]此外，在下面的说明中，有时将作为具有根据监视对象的状态控制两个接点间的连通和断开的构造的异常检测元件的联锁器7?9、以及过升温限制器6统称为“限制.联锁
O
[0048](燃烧控制装置的构成)
[0049]燃烧控制装置I是用来安全地控制燃烧室40内的燃烧器的燃烧的装置。如图1所示，燃烧控制装置I由燃烧器控制器11和安全控制装置1构成。
[0050]燃烧器控制器11是一种通过控制燃烧器(主燃烧器43以及引燃器44)的运行来控制燃烧室40内的燃烧的装置。具体地说，燃烧器控制器11根据后述的安全控制装置10发出的指示(通知信号14)、控制器5发出的控制信号以及火焰检测器45发出的火焰检测信号，控制安全截止阀21?24的开闭以及点火装置46的启动，由此进行遵从所设定的点火顺序的主燃烧器43的点火。
[0051 ]此外，图1示出了燃烧系统500具有一个主燃烧器43的情况，而在燃烧系统具有多个主燃烧器的情况下，可以设置多个燃烧器控制器并通过单一的安全控制装置10来控制这些燃烧器控制器，所述多个燃烧器控制器针对每个主燃烧器设置并对对应的主燃烧器进行控制。
[0052]安全控制装置10是一种为了燃烧系统500的安全运行即为了防止燃烧系统500的爆炸等而监视各限制.联锁器的状态、判定燃烧器运行的许可.不许可的装置。具体地说，安全控制装置10根据联锁器7?9以及过升温限制器6的接点状态(断开或连通)生成表示燃烧器运行的许可.不许可的通知信号14并提供给燃烧器控制器11，由此指示燃烧器运行的许可及不许可(向各燃烧器的燃料的供给及停止等)。
[0053]作为安全控制装置10，可以举例示出基于工业用燃烧炉的安全通则(例如JISB8415等)制造的用来监视限制.联锁器的限制.联锁模块，设定与上述安全通则对应的专用软件的可编程逻辑控制器(所谓安全PLC)等。
[0054]安全控制装置10对各限制.联锁器的一方接点施加脉冲信号，且对从各限制.联锁器的另一方接点输出的信号的逻辑电平进行判定，从而判定各限制.联锁器的状态。
[0055]具体地说，安全控制装置10进行联锁输入判定处理，该联锁输入判定处理是根据脉冲信号为第一逻辑电平的期间的从各限制.联锁器发出的输入信号的逻辑电平来判定各限制.联锁器的状态。此外，安全控制装置10进行电路故障判定处理，该电路故障判定处理是根据脉冲信号为第二逻辑电平的期间的从各限制.联锁器发出的输入信号的逻辑电平来判定后述的输出电路102及输入电路103的故障。
[0056]下面，对安全控制装置10的构成及其动作进行详细说明。
[0057]此外，在本申请的说明书中，作为一例子，将第一逻辑电平当作“高(H)电平”、将第二逻辑电平当作“低(L)电平”进行说明。
[0058](安全控制装置的构成)
[0059]图2是表示实施方式的燃烧控制装置I的安全控制装置10的构成的图。
[0060]如图2所示，安全控制装置10由多个外部端子、微控制器(MCU)1l、输出电路102、n(η为I以上的整数)个输入电路103_l，103_n构成。此外，在图2中，在图2中，作为上述多个外部端子，仅图示出与限制.联锁器的状态监视有关系的端子C0M、IN_1?IN_n。
[0061]端子COM是用来输出后述的输出信号VOUT的外部端子，其与构成各限制.联锁器的开关的一端(一方接点)共同连接。例如如图2所示，端子COM通过配线12分别与联锁器7的开关70的一方的接点a、联锁器8的开关80的一方的接点a、......、以及联锁器9的开关90的一方的接点a连接。此外，图中未示出，但是过升温限制器6的开关60的一方接点也连接着端子COM。
[0062]端子IN_1?IN_n对应每个限制.联锁器设置，是一种用来输入从对应的限制.联锁器发出的信号的外部端子。例如如图2所示，端子IN_1通过配线13_1与联锁器7的开关70的另一方的接点b连接，端子IN_2通过配线13_2与联锁器8的开关80的另一方的接点b连接，端子爪_11通过配线13_11与联锁器9的开关90的另一方的接点b连接。此外，图中未示出，但是过升温限制器6的开关60的另一方的接点也连接着对应的输入端子。
[0063]输出电路102是生成用来供给至各限制.联锁器的二值的输出信号VOUT的电路。具体地说，输出电路102生成与后述的脉冲生成部104所生成的基准脉冲信号PS同步的二值的输出信号V0UT，并输出给端子COM。
[0064]具体地说，例如如图2所示，输出电路102由缓冲电路BF、光电耦合器PCl、电阻Rl、以及PNP晶体管QI构成。输出电路1 2使外部端子COM与MCU1I之间电绝缘，且将从M⑶1I输出的例如0-3.3V(或者5.0V)的脉冲信号转换成例如0V-24V的二值的输出信号VOUT并输出给端子COM ο例如，从M⑶1I输出的基准脉冲信号PS为H (例如3.3 V)时，接通晶体管QI并输出+24V的输出信号V0UT，从MCUlOl输出的基准脉冲信号PS为L(例如0V)时，截止晶体管Ql。这种情况下，如果接入点的限制.联锁器的接点连通，则通过后述的输入电路103的下拉电阻R3、R4使输出信号VOUT成为0V。另一方面，如果接入点的限制.联锁器的接点断开，则端子COM成为高电阻。
[0065]输入电路103 j?103_n对应每个限制.联锁器设置。输入电路103_1?103_n(统称时称为“输入电路103”)将从对应的各限制.联锁器输出给对应的端子IN_1?IN_n(统称时称为“端子IN”)的信号VIN_1?VIN_n(统称时称为“信号VIN”)作为输入，生成与所输入的信号VIN的逻辑电平对应的二值的输入信号DIN_1?DIN_n(统称时称为“输入信号DIN”)。例如，图2示出以下电路:借助端子INj输入从联锁器7的开关70的另一方接点b输出的信号VIN_1的输入电路103_1;借助端子IN_2输入从联锁器8的开关80的另一方接点b输出的信号VIN_2的输入电路103_2;以及借助端子IN_n输入从联锁器9的开关90的另一方接点b输出的信号VIN_n的输入电路103_n。此外，图中未示出，但是从过升温限制器6的开关60的另一方接点输出的信号也被输入到对应的输入电路。
[0066]具体地说，输入电路103例如如图2所示由电阻R2?R4以及光电耦合器PC2构成。输入电路103使对应的端子IN与MCUlOl之间电绝缘，且将输入到对应的端子IN的例如0V-24V的二值的信号转换成例如0V-3.3V(或者5.0V)的输入信号DIN并输出给M⑶101。这里，电阻R3、R4的电阻值在各限制.联锁器的接点连通的状态下输出H电平(例如24V)的输出信号VOUT时进行调整，以使得光电耦合器PC2的一次侧的光电二极管接通。
[0067]M⑶101例如由CPU等处理器、各种存储器、以及其他外围电路构成。M⑶101通过上述处理器根据上述存储器所存储的程序执行数据处理，从而作为脉冲生成部104、取样部105、判定部106以及通知部107发挥作用。
[0068]脉冲生成部104是生成用于联锁器7?9以及过升温限制器6的状态监视的基准脉冲信号PS的功能部。具体地说，脉冲生成部104是一种例如通过对由水晶振荡器等时钟发生器生成的基准时钟信号进行分频、从而生成规定的周期以及占空比基准脉冲信号PS的功能部。基准脉冲信号PS例如是基于MCUlOl电源电压(例如3.3V或5.0V)生成的0V-3.3V(5.0V)
的二值的信号。
[0069]取样部105是分别对由输入电路103_1?103_11生成的输入信号DIN_1?DIN_n进行取样的功能部。取样部105与由脉冲生成部104生成的基准时钟信号同步进行取样处理。具体地说，取样部105在输出信号VOUT(上述基准脉冲信号PS)为第一逻辑电平(H电平)的期间Tl进行输入信号DIN的取样，并且在输出信号VOUT(上述基准脉冲信号PS)为第二逻辑电平(L电平)的期间T2进行输入信号DIN的取样。此外，对于各输入信号DIN_1?DIN_n的取样，取样部105可以分时进行，也可以同时对多个输入信号进行取样。
[0070]判定部106包括联锁输入判定部1061，该联锁输入判定部1061作为根据取样部105的在期间Tl的取样结果判定各限制.联锁器有无异常的异常检测元件状态判定部。此外，判定部106还包括根据取样部105的在期间T2的取样结果判定输出电路102及输入电路103有无故障的电路故障判定部1062。
[0071]通知部107根据判定部106的判定结果生成表示上述的表示燃烧器运行的许可及不许可的通知信号14。
[0072]例如，当通过联锁输入判定部1061判定限制.联锁器为“正常”时，生成表示燃烧器运行的“许可”的通知信号14。此外，当通过电路故障判定部1062判定为“没有电路故障”时，生成表示燃烧器运行的“许可”的通知信号14。另一方面，当通过联锁输入判定部1061判定限制.联锁器为“异常”时，生成表示燃烧器运行的“不许可”的通知信号14。此外，当通过电路故障判定部1062判定为“有电路故障”时，生成表示燃烧器运行的“不许可”的通知信号14ο
[0073](安全控制装置的动作)
[0074]下面，具体说明燃烧控制装置I的与联锁器关联的判定处理(联锁输入判定处理以及电路故障判定处理)。
[0075]此外，本实施方式的燃烧控制装置I中，因为对各限制.联锁器进行相同的判定处理，所以在下面的说明中，对与联锁器7关联的判定处理进行代表性说明，对与其他限制.联锁器关联的判定处理省略说明。
[0076]图3是用来说明实施方式的燃烧控制装置的与联锁器相关的判定处理的时序图。图3的最上段表示端子COM的电压(输出信号V0UT)，图3的上数第二段表示联锁器7的接点的状态(连通或者断开)，图3的上数第三段表示输入到端子ΙΝ_1的电压(输入到输入电路103_I的信号VIN_1)，图3的最下段表示输入电路103_1生成的输入信号DIN_1。
[0077]此外，图3的上数第二段的波形表示在高电平时开关70接通，联锁器7的接点a、b连通，在图3所示的波形表示为低电平时开关70断开，联锁器7的接点a、b断开。
[0078]如图3所示，脉冲生成部104生成一定周期TC的基准脉冲信号PS，则与该基准脉冲信号PS同步的输出信号VOUT从端子COM输出。这里，上述基准脉冲信号PS和输出信号VOUT的逻辑电平是一致的。
[0079]输出信号VOUT从端子COM输出时，若联锁器7的开关70接通(接点连通)，则输出信号VOUT经由开关70输入到输入电路103_1。这种情况下，如例如图3的时刻t0到11的期间所示，与输出信号VOUT同步的信号VIN_1被输入到端子IN_1，通过输入电路103_1生成与输出信号VOUT相反的逻辑的输入信号DIN_1。
[0080]另一方面，输出信号VOUT从端子COM输出时，若联锁器7的接点断开(开关70断开)，则输入电路103_1没有输出信号VOUT输入。这时，端子INj通过电阻R3、R4下位到接地电压(OV)，因此端子IN_1的电压(信号VIN_1)变成“OV”，输入信号DIN_1变为“H”电平。例如，如图3的时刻tl到t2的期间所示，联锁器7的接点断开时，不管输出信号VOUT的逻辑电平怎么样，输入信号DIN_1都会变成“H”电平。
[0081]此外，在联锁器7的接点连通的状态下，在例如输出电路102的晶体管Ql的发生电源短路故障时、输入电路103 j的光电耦合器PC2的二次侧光电晶体管发生接地故障时，输入信号DIN_1被固定为“L电平”。例如，图3中示出了在时刻t3输入电路103_1的光电耦合器PC2的二次侧光电晶体管发生接地故障、时刻t3以后的输入信号DINj被固定成L电平的情况。
[0082]下面，对取样部105的取样处理进行说明。
[0083]取样部105在输出电压VOUT(基准时钟信号)为“H电平”的期间Tl对输入信号DIN_1取样。例如，如图3所示，在第一回的期间TI的取样时刻SI I对输入信号DIN j取样(取样值:L)，在第二回的期间TI的取样时刻SI2对输入信号DIN_1取样(取样值:L)，……以此类推，对各个期间Tl的输入信号DIN_1取样。
[0084]另外，取样部105在输出电压VOUT(基准时钟信号)为“L电平”的期间T2对输入信号DINj取样。例如，如图3所示，在第一回的期间T2的取样时亥IjSCl对输入信号DIN_1取样(取样值:H)，在第二回的期间T2的取样时刻SC2对输入信号DIN_1取样(取样值:H)，……以此类推，在各个期间T2对输入信号D IN_1取样。
[0085]优选地，上述取样部105的取样在输出电压VOUT(基准时钟信号)的逻辑电平切换之后、经过规定时间之后进行。例如，如图3所示，优选地，期间Tl的取样在输出电压VOUT(基准时钟信号)从“L电平”切换到“H电平”之后经过了规定时间tdl之后的期间Tsl进行。另外，优选地，期间T2的取样在输出电压VOUT(基准时钟信号)从“H电平”切换到“L电平”之后经过了规定时间td2之后的期间Ts2进行。例如，设置传输并输出输出电压VOUT或者基准时钟信号的延迟电路(CR电路或者多段时钟电路等)，取样部105以从该延迟电路输出的信号为启动信号开始取样处理即可。或者，设置以输出电压VOUT或者基准时钟信号的逻辑切换作为触发进行计时、一计时到规定时间就输出信号的计时器，取样部105以从该计时器输出的信号为启动信号开始取样处理即可。
[0086]由此，如上述那样，即使连接安全控制装置10和各限制.联锁器的配线12、13很长、寄生的电阻成分很大的情况下，因为能在输入信号DIN的电压稳定之后进行取样，所以能够抑制涉及联锁的判定的精度的下降。
[0087]此外，关于从输出信号VOUT的逻辑电平切换后到开始取样的待机时间Tdl、Td2，只要考虑由配线12、13的寄生电阻成分等所导致的至信号稳定为止的过渡时间适当设定即可。例如，通过设成Tdl<Td2，快速检测出联锁器的监视对象有无异常，并且对于为永久故障的电路故障，在配线中传输的信号更加稳定之后进行取样，由此能够进行更高精度的判定。
[0088]此外，对期间TI及期间T2中一个输入信号DIN的取样可以在期间T1、T2内只进行一次，也可以在期间T1、T2内进行多次。
[0089]下面，对联锁输入判定部1061的联锁输入判定处理进行说明。
[0090]联锁输入判定部1061在取样部105的期间Tl中的输入信号DIN的取样值连续Ν(Ν为2以上的整数)次一致的情况下，根据该一致的逻辑电平判定限制.联锁器的监视对象是“正常”还是“异常”。
[0091]更具体地说，联锁输入判定部1061对期间Tl中的输入信号DIN的取样值连续相互一致的次数进行计数，该计数的一致次数为N次时，就将此时一致的取样值作为输入信号DIN的逻辑电平的确定值。例如，在图3中，连续的N次的取样时刻SIl?SIN的输入信号DIN_1的取样值以“L电平”相互一致的情况下，将输入信号DIN_1的逻辑电平确定为“L”，连续的N次的取样时刻SI I?SIN的输入信号DIN_1的取样值以“H电平”相互一致的情况下，将输入信号DINj的逻辑电平确定为“H”。而且，联锁输入判定部1061在其确定值为“H电平”的情况下，判定与该输入信号DIN对应的限制.联锁器的两接点为“断开”，即判定与该输入信号DIN对应的限制.联锁器的监视对象为“异常”。另一方面，在其确定值为“L电平”的情况下，联锁输入判定部1061判定与该输入信号DIN对应的限制.联锁器的两接点为“连通”，即判定与该输入信号DIN对应的限制.联锁器的监视对象为“正常”。
[0092]下面，对电路故障判定部1062的电路故障判定处理进行说明。
[0093]电路故障判定部1062在期间T2中的输入信号DIN的取样值连续M(M为2以上的整数)次为“L电平”的情况下，判定输入电路103及输出电路102的至少一方发生“故障”。更具体地说，电路故障判定部1062对期间T2中的输入信号DIN的取样值连续为“L电平”的次数进行计数，该次数为“M”时，判定输入电路103及输出电路102的至少一方发生“故障”。
[0094]例如，如图3所示，在时刻13输入电路103_1的光电耦合器PC2的二次侧发生接地故障时，与信号VIN_1无关，那之后的输入信号DIN_1被固定为“L电平”。这种情况下，电路故障判定部1062在时刻t3以后的期间T2的输入信号DIN的取样值连续为“L电平”的次数为“M”时，判定输入电路103及输出电路102的至少一方发生“故障”。
[0095]另外，联锁输入判定处理所用的取样值的一致次数N和电路故障判定处理所用的取样值的一致次数M可以根据适用燃烧控制装置I的燃烧系统的种类、所要求的安全等级等来调整。例如，通过设成N<M，快速检测联锁器的监视对象有无异常，并且对于为永久故障的电路故障，可以避免燃烧动作因为噪声等引起的误检测而频繁停止。
[0096]下面，对燃烧控制装置的与联锁器相关的判定处理的流程进行说明。
[0097]图4是表示实施方式的燃烧控制装置的与联锁器相关的判定处理的流程的流程图。
[0098]如上所述，燃烧控制装置I的与联锁器相关的判定处理包括基于期间Tl的取样值的判定处理(联锁输入判定处理)、以及基于期间T2的取样值的判定处理(电路故障判定处理)。
[0099]如图4所示，燃烧控制装置I的与联锁器相关的判定处理一开始，则首先脉冲生成部104生成基准脉冲信号PS，输出电路102生成与该基准脉冲信号PS同步的输出信号VOUT
(SI)。这里，执行与联锁器相关的判定处理的时刻针对每个限制.联锁器来设定。例如，一部分的限制.联锁器的判定处理在燃烧系统500启动之后常时执行，其他的限制.联锁器的判定处理在燃烧系统500启动之后在预先设定的时刻执行。
[0100]接着，取样部105开始进行输入信号DIN_1?DIN_n的取样(S2)。取样部105的取样一开始，则通过联锁输入判定部1061开始基于期间Tl的取样值的判定处理、即联锁输入判定处理(S3)。此外，还通过电路故障判定部1062开始基于期间T2的取样值的判定处理，即电路故障判定处理(S4)。步骤S3、S4的各判定处理一执行，则针对燃烧器控制器11输出表示燃烧器运行的许可或不许可的通知信号14。
[0101]此外，步骤S4的基于期间T2的取样值的判定处理可以如图4所示在步骤S3的基于期间Tl的取样值的判定处理之后执行，也可以在取样部105的取样开始之后与步骤S3的基于期间Tl的取样值的判定处理同时执行。
[0102]下面，详细说明步骤S3的联锁输入判定处理以及步骤S4的电路故障判定处理的各自的流程。
[0103]首先，对步骤S3的联锁输入判定处理的流程进行说明。
[0104]图5是表示实施方式所涉及的燃烧控制装置的联锁输入判定处理的流程的流程图。
[0105]如图5所示，在步骤S2中开始取样时，则联锁输入判定部1061对期间Tl中的取样值连续一致的次数进行计数(S31)。上述计数开始后，联锁输入判定部1061判定取样部105在期间Tl的取样值是否是连续N次一致(S32)。这里，在不是连续N次一致的情况下，联锁输入判定部1061继续对取样部105的在期间TI的取样值的一致次数进行计数。此外，还可以控制成:在因为噪声等而没有产生连续N次一致的情况下，在经过一定时间之后，将确定值设为“H(断开)”。
[0106]另一方面，在步骤S32中，在取样部105的在期间Tl的取样值连续N次一致的情况下，联锁输入判定部1061判定其取样值是否是“L”(S33)。
[0107]在步骤S33中，在连续N次一致的期间Tl的取样值为“H”的情况下，联锁输入判定部1061判定与所取样的输入信号DIN对应的限制.联锁器的接点“断开”，判定该限制.联锁器的监视对象“异常”(S36)。由此，通知部107根据联锁输入判定部1061的判定结果对燃烧器控制器11输出表示燃烧器运行的“不许可”的通知信号14(S37)。
[0108]另一方面，在步骤S33中，在连续N次一致的期间TI的取样值为“L”的情况下，联锁输入判定部1061判定与所取样的输入信号DIN对应的限制.联锁器的接点“连通”，判定该限制.联锁器的监视对象“正常”(S34)。由此，通知部107根据联锁输入判定部1061的判定结果对燃烧器控制器11输出表示燃烧器运行的“许可”的通知信号14(S35)。
[0109]下面，详细说明步骤S4的电路故障判定处理的流程。
[0110]图6是表示实施方式所涉及的燃烧控制装置的电路故障判定处理的流程的流程图。
[0111]通过步骤S2，取样部105的取样一开始，则电路故障判定部1062对期间T2的取样值连续为“L”的次数进行计数(S41)。这时，电路故障判定部1062在期间T2的取样值为“H”时重置计数数值之后再开始计数动作。
[0112]上述计数开始之后，电路故障判定部1062判定期间T2的取样值连续为“L”的次数是否超过抑欠(342)。
[0113]在步骤S42中，在期间T2的取样值连续为“L”的次数超过M次的情况下，电路故障判定部1062判定“电路有故障”(S43)。由此，通知部107基于电路故障判定部1062的判定结果对燃烧器控制器11输出表示燃烧器运行的“不许可”的通知信号14(S44)。
[0114]另一方面，在步骤S42中，在期间T2的取样值连续为“L”的次数不超过M次的情况下，电路故障判定部1062判定“电路没有故障”(S45)。这种情况下，再次回到步骤S41，继续取样期间T2的取样值为“L”的次数的计数动作。
[0115](燃烧控制装置的效果)
[0116]以上，根据本发明的燃烧控制装置，在供给至各限制.联锁器的输出信号VOUT(脉冲)的高电平期间进行联锁输入判定，在输出信号VOUT的低电平期间进行电路故障判定，因此，能够对联锁器的监视对象的异常和联锁器的外围电路的异常进行区别判定，能够提高有关联锁的判定精度。
[0117]此外，根据本发明的燃烧控制装置，在输入给各限制.联锁器的输出信号VOUT的高电平期间或者低电平期间的输入信号DIN的取样值连续多次一致的情况下，将该取样值设为输入信号DIN的确定值，基于该确定值进行联锁输入判定和电路故障判定。由此，例如即便是在配线12、13传输的信号中重叠了噪声的情况下，噪声引起的误判定也难以发生，能够抑制有关联锁的判定精度下降。
[0118]此外，取样部105的取样在输出电压VOUT(基准时钟信号)的逻辑电平切换后经过了规定时间Tdl(Td2)之后进行，因此，如上所述，即便在连接安全控制装置I和各限制.联锁器的配线12、13的寄生的电阻成分很大、在配线12、13传输的信号达到稳定需要时间的情况下，因为能够在输入信号DIN的电压稳定之后进行取样，所以能够抑制有关联锁的判定精度下降。
[0119]此外，根据本实施方式的燃烧控制装置，如上所述，将作为电路故障判定的基准的取样值的一致次数M设成比作为联锁输入判定的基准的取样值的一致次数N大的数值，使电路故障判定的检测灵敏度比联锁输入判定的检测灵敏度低，由此，能够快速检测连锁的监视对象的异常，进行迅速的防爆，另一方面，对于永久的电路故障，可以以避免燃烧动作因为噪声的影响引起的误检测而频繁停止的方式进行控制。即，能够保证联锁的异常检测的迅速性，并且实现与永久性异常相关的电路故障检测的高精度化，能够得到燃烧控制的安全性的提尚和稳定动作的提尚。
[0120]此外，将到开始取样为止的待机时间设成Tdl<Td2，由此，与上面说明的一样，能够保证联锁的异常检测的迅速性并得到电路故障检测的更高精度化。
[0121]从上述说明可知，本实施方式所涉及的燃烧控制装置适用在连接安全控制装置I和各限制.联锁器的配线12、13很长、配线的技术电阻成分很大的这种大型燃烧炉特别有效。
[0122]以上，基于实施方式具体地说明了发明人所做的发明，但是本发明并不受此限制，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变更是不言而喻的。
[0123]例如，在上述的实施方式中，举例示出了用一个微控制器实现燃烧控制装置I的情况，但是，也可以用多个微处理器来实现。
[0124]图7是表示用多个微控制器实现实施方式所涉及的燃烧控制装置的安全控制装置时的构成例的图。
[0125]如图7所示，设有主微处理器(MCU_M)101a和副微处理器(MCU_S)101b，在各微处理器101a、1lb分别设有取样部105、判定部106、以及通知部107，由此将限制.联锁器的输入判定以及电路故障判定用的功能模块做成冗长化构成。
[0126]由此，即使在一方微处理器发生不良的情况下，也能由另一方微处理器执行联锁的输入判定处理及电路故障判定处理，因此能够进一步提高燃烧系统500的安全性和燃烧动作的安全性。
[0127]此外，这种情况下，脉冲生成部104只设置在微处理器1la及微处理器1lb中的任一方即可。例如，在图7中示出了主微处理器1la上设置有脉冲生成部104的情况。这种情况下，基准脉冲信号PS从主微处理器1la向副微处理器1lb供给，副微处理器1lb根据该基准脉冲信号PS的时刻进行取样。
[0128]此外，在图7中，举例示出了设置有两个微处理器的情况，但是不限于此，也可以设置三个以上的微处理器，对应各个微处理器设置进行限制.联锁器的输入判定及电路故障判定的功能模块。
[0129]此外，在上述实施方式中，作为与燃烧控制装置I连接的异常检测元件(限制.联锁器)的一例子，举例示出了空气压力下限联锁器、气体压力上限.下限联锁器、以及过升温限制器，但是其他异常检测元件也同样地能够适用本申请发明所涉及的燃烧控制装置I的输入判定处理，这是不言而喻的。
[0130]此外，在图2中，举例示出了输出电路102及输入电路103具有使用光电耦合器的电路结构的情况，但是输出电路102及输出电路103的电路结构并不受此限制。例如，在外部端子0)1、111?1111和10]101之间不需要电绝缘的情况下，可以将输出电路102做成不借助光电耦合器PCl而基于缓冲电路BF的输出信号驱动晶体管Ql的电路结构。此外，还可以将输入电路103做成如下的电路结构:代替光电耦合器PC2在接地节点和电阻R2的一端之间设置晶体管，在该晶体管的控制电极(基极)连接电阻R3及电阻R4的连接节点。
[0131]符号说明:
[0132]I…燃烧控制装置、2…燃料流路、3…空气流路、4…燃烧装置、5…控制器、6…过升温限制器、7，8，9…联锁器、10...安全控制装置、ll...燃烧器控制器、14...通知信号、40...燃烧室、41，42...温度传感器、43...主燃烧器、44...引燃器、45...火焰检测器、46...点火装置(点火器)、60，70，80，90‘"开关、61，71，81，91"开关驱动部、31‘"鼓风机、2&‘"主流路、213‘"第一流路、2c...第二流路、21，22，23，2令"安全截止阀、0)1111，111^"端子、12，13，13_1，13_rr"配线、101，101a，1lb…微控制器、102…输出电路、103，103 j，103_n…输入电路、104…脉冲生成部、105…取样部、106…判定部、1061…联锁输入判定部、1062...电路故障判定部、107…通知部、110…功能块、PS...基准脉冲信号、500…燃烧系统。
【主权项】
1.一种燃烧控制装置，其特征在于，具有: 输出电路，该输出电路向根据监视对象的状态取得两个接点间的连通或断开中某一状态的异常检测元件的一方的所述接点供给二值的输出信号； 输入电路，该输入电路将从被供给了所述输出信号的所述异常检测元件的另一方的所述接点输出的信号作为输入，生成与所输入的信号的逻辑电平对应的二值的输入信号； 取样部，该取样部在所述输出信号成为第一逻辑电平的第一期间内进行所述输入信号的取样，并且在所述输出信号成为第二逻辑电平的第二期间内进行所述输入信号的取样， 异常检测元件状态判定部，该异常检测元件状态判定部根据所述取样部的所述第一期间的取样结果判定所述异常检测元件的监视对象的状态；以及 电路故障判定部，该电路故障判定部根据所述取样部的所述第二期间的取样结果判定所述输出电路和所述输入电路有无故障。2.根据权利要求1所述的燃烧控制装置，其特征在于， 所述异常检测元件状态判定部通过参照连续的N次的所述第一期间的取样值，在检测出输入给所述输入电路的信号在所述第一期间的逻辑电平连续N次为所述第一逻辑电平的情况下，判定所述异常检测元件的监视对象正常，在检测出输入给所述输入电路的信号在所述第一期间的逻辑电平连续N次为所述第二逻辑电平的情况下，判定所述异常检测元件的监视对象异常，其中，N为2以上的整数。3.根据权利要求2所述的燃烧控制装置，其特征在于， 所述电路故障判定部通过参照连续的M次的所述第二期间的取样值，在检测出输入给所述输入电路的信号在所述第二期间的逻辑电平连续M次为所述第二逻辑电平的情况下，判定所述输出电路及所述输入电路的至少一方发生故障，其中M为2以上的整数。4.根据权利要求3所述的燃烧控制装置，其特征在于， M>N05.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧控制装置，其特征在于， 所述取样部在所述输出信号从所述第二逻辑电平切换到所述第一逻辑电平后经过了第一时间之后，进行所述第一期间的取样。6.根据权利要求5所述的燃烧控制装置，其特征在于， 所述取样部在所述输出信号从所述第一逻辑电平切换到所述第二逻辑电平后经过了第二时间之后，进行所述第二期间的取样。7.根据权利要求6所述的燃烧控制装置，其特征在于， 所述第一时间在所述第二时间以下。8.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧控制装置，其特征在于， 具有多个由所述取样部、所述异常检测元件状态判定部、以及所述电路判定部构成的功能t吴块， 各个所述功能模块由不同的多个程序处理装置分别构成。9.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧控制装置，其特征在于， 还具有控制部，该控制部根据所述异常检测元件状态判定部及所述电路故障判定部的判定结果控制燃烧器的运行。10.一种燃烧系统，其特征在于，具有:权利要求9所述的燃烧控制装置；以及设置在燃烧室内、被所述燃烧控制装置控制的所述燃烧器。
【文档编号】F23N5/24GK105987398SQ201610158040
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】山田晃
【申请人】阿自倍尔株式会社