专利名称：计算机控制数字式同操器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种火力发电厂锅炉给粉机的控制装置，该装置能够同步控制四台叶轮给粉机转速的智能控制仪表。
背景技术：
锅炉给粉系统是向锅炉输送煤粉的机械设备，整个给粉系统通常由十二台叶轮给粉机组成，分三层布置，每层四台，每层的四台给粉机配一台同操器。由于每台给粉机输出管路走向不同，造成在同样的给定信号控制下，每台给粉机送出的煤粉量是不同的，需要一种仪表按某种比例关系调整各给粉机的给定信号，实现向锅炉均匀地同步给粉，目前，电厂锅炉给粉系统使用的控制仪表大多是由模拟电路构成的，上位主控制系统发出的控制信号通过运算放大器、电位器、电压/电流转换器等分解成多路输出信号，控制若干台给粉机的转速，存在着控制精度较低、整定和调节不方便、功能不完善等缺点。
发明内容
为了克服现有给粉控制器控制精度低、整定和调节不便、功能不完善的不足，本实用新型的目的提供一种计算机控制数字式同操器，利用单片机采用循环选择采样数据，经计算机处理后再经D/A转换器和继电器输出，实现多路发电厂输送煤粉的精确控制。
本实用新型的设计方案是这样实现的该计算机控制数字同操器由计算机和外围电路组成(如
图1所示)，其计算机由80C31单片机、输出联接程序存贮器、显示器和操作键盘组成，外围电路由A/D、D/A转换器、回路脉冲量输入计数器、模拟量输入4～20mA电路的I/V变换器、通讯线路的通讯接口、开关量输入光电隔离器、开关量输出三路继电器控制器、模拟量输出4～20mA的采样保持V/I变换器组成，辅助有供电电源和转换器上的精密电源，其联接是四路计数器在接与单片机CPU输入端相接，I/V变换器通过A/D转换器与CPU相接，光电隔离器与通讯接口直接与CPU对应口相接，CPU输出直接控制三路继电器输出，同时通过D/A转换器输出联接采样保持及V/I变换器，以标准信号输出；其中单片机CPU80C31输出通过总线与程序存贮器27C256和地址锁存器74HC373联接，其输出又通过总线与显示、键盘控制器82C79输入端联接，同时与四组锁存器74HC373联接；单片机CPU输入端与A/D转换器ICL7108输出端联接，CPU输出通过总线与D/A转换器DAC1210输入端联接，其输出通过采样保持器放大器，以串接三极管模拟量输出标准信号4～20mA。
工作过程提供一种基于单片机的数字式同操器，具有多种操作方式，能将上位主控制系统发出的4～20mA控制信号的分解成四路4～20mA控制信号，这四路控制信号能按设定的比例同步增加或减小，比例数可方便地通过键盘精细地调整，也可以独立操作各给粉机，还可以脱离上位主控制系统的控制而实现就地操作，可无扰切换远程与就地；能在控制输入断线时，其输出保持在断线前的值，从而避免锅炉熄火事故的发生；同时能够接收脉冲形式的给粉机转速信号，将转速显示在面板上，并将该信号变成与之成正比的4～20mA信号，形成转速反馈输出；采用80C31单片机作为主控制单元，通过ICL7109积分型模数转换器采集上位主控制系统的给定信号，变成0～4095范围内的数字，根据给定的比例计算四个输出的值，再通过数模转换器、电压/电流变换器输出到叶轮给粉机，单片机内部采用三组寄存器，以0.5秒的时间间隔，顺序记录上位主控制系统最近三次的控制信号，一般情况下，将这三个值取中值滤波后，作为本控制器的给定输入值，当这三个的值中有一个值接近0V时，该值不参与滤波处理，当有两个值接近0时，则直接输出另外一个非零值，并且该值不再被刷新，直到输入的控制信号恢复正常为止，从而不仅判断出了断线故障，而且在故障时，输出保持在断线前的值不变。在将控制数据变成9路4～20mA输出的线路中，采用一个DAC1210型数模转换器，驱动9个LF398型采样保持器，用“采样保持器控制各路电压/电流变换器，单片机循环选择采样保持器，同时向数字模拟转换器输出对应数值”的方案，减少了数模转换器的数量，降低了成本。
本实用新型的优点是1.精度高，模拟量的输入和输出均采用12位数值计算；2.功能全，具有“就地”、“同操”、“单操”、“总操”等工作方式，能够实现各种工作方式间的无扰切换。能显示和输出各给粉机的实际转速值；3.可靠性高，同操器的控制信号突然中断时，相应的转速窗将闪烁，并发出报警信号。当给粉机驱动系统发生故障、过载、转速高、转速低等各种异常情况时，发出报警信号。能向上位主控制系统和其他相关设备发送转速、远程(自动)、就地(手动)、运行状态等各种信号；4.操作方便，所有工作状态调整、工作方式切换均通过键盘完成。
以下结合附图和实施实例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型控制方框图。
图2为本实用新型控制面板位置图。
图3为本实用新型单片机CPU电原理图。
图4为本实用新型A/D D/A转换器电原理图。
图5是本实用新型显示、转换电原理图。
同操器由单片机及其外围电路组成，全部采用CMOS器件，功耗低、可靠性高。
具体实施方式
本实用新型的核心为80C31单片机，27C256为程序存储器，74HC373(U8)为地址锁存器，74HC138为地址译码器，74HC123构成看门狗，82C79为显示器/键盘控制器。外部的220Vac开关状态信号经光电隔离器送入单片机；4～20mA的模拟量信号经I/V变换电路转成电压信号，再由A/D转换器变成数字量，供单片机读取；给粉机主轴上的光电编码器发出的脉冲信号由计数器计数，单片机定时采集该数值的增量，再乘以某一常数，即为转速值；单片机一方面实时采集上述信息，另一方面通过键盘接收操作人员的指令，根据需要进行处理，并将处理结果输出到数码显示器和输出电路；开关量的输出信号为继电器的常开触点；输出的数字量经D/A转换器变成0～10Vdc的模拟量，再由V/I变换电路变成4～20mA的电流信号。
下面通过实施实例的操作步骤进一步说明本实用新型的功能1.“就地”控制根据现场运行人员设定的频率，调整给粉机的转速。具有“同操”或“单操”两种工作方式。
1.1“单操”方式根据各给粉机各自的给定量，分别调整给粉机的转速。
1.2“同操”方式以某一指定的给粉机的给定量为基准，按比例同时调整同一层给粉机的转速。
“单操”和“同操”两种操作方式的切换由同操器面板指定。
3.“总操”方式以由总操的给定输入量为负荷率基准，按比例同时调整三层控制柜中处于“参与”同操状态的所有给粉机的转速。
4.当收到灭火保护装置发来的主燃料跳闸信号时，停止全部给粉机运行。
5.可根据运行的需要，在同操器上将指定的给粉机从同操组中独立出来单独调整其转速，以便于维护。
6.“就地”控制方式下，“单操”与“同操”两种操作方式之间的切换6.1从“单操”切换到“同操”操作方式按一下同操器面板上的“同操”键，“同操”指示灯亮，此时，将当前选中的给粉机号做为给定的基准源，通过 键改变“设定”频率值，即可改变该给粉机的转速，同一层中处于“参与”状态的其它给粉机将按比例调整其转速。通过 或 键可选择显示各给粉机的当前给定值，也可用该键选择其它给粉机的给定做为基准源，当前的同步基准源由“选中”指示灯指示出来。
6.2从“同操”切换到“单操”操作方式按一下同操器面板上的“单操”键，“单操”指示灯亮，此时，通过 或 键可选择显示各给粉机的当前给定值，并可通过 键改变该给粉机的当前给定值。
7.“总操”工作方式7.1在同操器处于“就地”控制方式时，上位控制系统根据总操跟随信号输出当前的总操控制输出，以实现无扰切换。
7.2如果需要进入“总操”状态，在同操器处于“就地”控制方式下，按一下同操器面板上的“总操”键，此时，“就地”灯熄灭，“总操”灯闪烁，同操器的总操请求触点吸合，发出请求信号；如调节器允许“总操”操作，则将触点吸合，同操器接到该信号后，系统转入“总操”工作方式。
7.3如果需要退出“总操”状态，按一下同操器面板上的“就地”键，此时，“总操”灯熄灭，“就地”灯闪烁，同操器的总操请求触点断开，发出请求信号；如允许退出“总操”操作，则“就地”灯点亮，系统退回“就地”工作方式。
8.单台给粉机在同步操作时的“参与”与“独立”状态的切换8.1如果要求某一给粉机不参与同步操作，可通过“选择”键选择该机号，再按“独立”键，该机号对应的“参与”灯熄灭，该机就不再受“同操”方式的影响，通过 键可单独改变该给粉机的当前给定值。
8.2如果要求某一给粉机恢复参与同步操作，可通过 或 键选择该机号，再按“参与”键，该机就投入“同操”工作方式。
权利要求1.一种计算机控制数字式同操器，其特征是该计算机控制数字同操器由计算机和外围电路组成，其计算机由80C31单片机、输出联接程序存贮器、显示器和操作键盘组成，外围电路由A/D、D/A转换器、回路脉冲量输入计数器、模拟量输入4～20mA电路的I/V变换器、通讯线路的通讯接口、开关量输入光电隔离器、开关量输出三路继电器控制器、模拟量输出4～20mA的采样保持V/I变换器组成，辅助有供电电源和转换器上的精密电源，其联接是四路计数器在接与单片机CPU输入端相接，I/V变换器通过A/D转换器与CPU相接，光电隔离器与通讯接口直接与CPU对应口相接，CPU输出直接控制三路继电器输出，同时通过D/A转换器输出联接采样保持及V/I变换器，以标准信号输出。
2.按照权利要求1所述计算机控制数字式同操器，其特征是单片机CPU80C31输出通过总线与程序存贮器27C256和地址锁存器74HC373联接，其输出又通过总线与显示、键盘控制器82C79输入端联接，同时与四组锁存器74HC373联接；单片机CPU输入端与A/D转换器ICL7108输出端联接，CPU输出通过总线与D/A转换器DAC1210输入端联接，其输出通过采样保持器放大器，以串接三极管模拟量输出标准信号4～20mA。
专利摘要本实用新型涉及一种火力发电厂锅炉给粉机的控制装置，它由计算机和外围电路组成，其计算机由80C31单片机、输出联接程序存贮器、显示器和操作键盘组成，外围电路由A/D、D/A转换器、回路脉冲量输入计数器、模拟量输入4～20mA电路的I/V变换器、通讯线路的通讯接口、开关量输入光电隔离器、开关量输出三路继电器控制器、模拟量输出4～20mA的采样保持V/I变换器组成，四路计数器在接与单片机CPU输入端相接，I/V变换器通过A/D转换器与CPU相接，光电隔离器与通讯接口直接与CPU对应口相接，CPU输出直接控制三路继电器输出，同时通过D/A转换器输出联接采样保持及V/I变换器，以标准信号输出。优点精度高，功能全，可靠性高，操作方便，所有工作状态调整、工作方式切换均通过键盘完成。
文档编号G06F13/10GK2588453SQ0229220
公开日2003年11月26日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者韩卫光 申请人:中国科学院沈阳计算技术研究所