专利名称：多台锅炉联动控制的智能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机在锅炉控制上的应用，具体是指一种多台锅炉联动控制的智能控制装置。
背景技术：
近年来，随着先进的自控技术和计算机技术在锅炉这类传统的机械产品中的应用，锅炉的控制装置发生了很大的改变，操作方便、安全可靠、自保护功能强且实现了自动控制的锅炉控制装置大大推动了锅炉机电一体化的进程，提高了锅炉的档次及使用性能。然而，上述锅炉控制装置仅限于单个锅炉的分别控制，对于一个锅炉房多台锅炉及管网系统的输出热量往往需要多台锅炉联动控制、综合调节，以达到合理控制和节能的目的。
由于季节的变化或一天24小时之中的不同时间，供热系统的热负荷往往不是一个常数，而是一个有较大波动的变量。对于波动较大的热负荷，采用一台大、中型锅炉，往往是不节能的，在这种情况下，负荷越小，热效率就越低，加上循环泵等辅机设备也没有因负荷的减少而降低电能的消耗，整个供热系统的效率将进一步降低。
发明内容
本实用新型的目的，在于提供一种能实现多台锅炉联动控制、可以根据热负荷的需要自动调节锅炉的运行台数及火的大小的智能化锅炉控制装置，使得该装置十分节能，从而提高整个系统的热效率。
参见图1本实用新型电原理方框图，本实用新型的技术解决方案如下。其电路部分包括有一般智能控制装置具有的控制处理电路1、程序存贮电路2、数据存贮电路3、ADC模数转换电路4及控制电源电路9，其中控制处理电路1分别与程序存贮电路2、数据存贮电路3、ADC模数转换电路4的部分接口相接，而其电路结构的特征之处是，还具有多路数据采集电路5、输出电路6、燃烧机组合式调节电路7、显示操作电路8，其中多路数据采集电路5的模拟量输入部分与ADC模数转换电路4的输入端口相连，多路数据采集电路5的开关量输入部分与控制处理电路1的部分接口相接，多路数据采集电路5、输出电路6和显示操作电路8的控制接口与程序存贮电路2的控制接口相连，输出电路6的输入端口和输出控制端口分别与控制处理电路1的部分接口和燃烧机组合式调节电路7的被控端口相接，显示操作电路8的接口与控制处理电路1的部分接口相连，控制电源电路9的电源输出端与整机其它所有电路的电源端相接以提供直流工作电源。
具有上述电路结构的本实用新型在安装使用时，应将多台被控锅炉10的温度传感器、压力传感器、液位传感器及泵、电磁阀等连接在多路数据采集电路5的输入端，将多台被控锅燃烧机程控器11连接在燃烧机组合式调节电路7的输出端，将循环泵等锅炉辅机设备12连接在输出电路6的输出端。由于其控制处理电路1与前述电路2至电路6以及电路8相连接，所以本实用新型能够分别实现程序存贮电路2对整机系统存贮控制程序和常数，数据存贮电路3对整机系统存贮程序运行中的数据及锅炉运行工况记录和故障记录，控制处理电路1对ADC模数转换电路4的转换结果(数字信号)进行处理，控制处理电路1将多台被控锅炉10通过多路数据采集电路5传送来的开关信号进行处理，控制处理电路1将控制信号(开关量)传送给输出电路6，显示操作电路8显示控制过程中由控制处理电路1传送来的有关参数及图形，同时显示操作电路8将控制过程中所需的各种预置参数和各种设备开关动作的控制信号传送给控制处理电路1进行处理；由于多路数据采集电路5与ADC模数转换电路4相连接，所以ADC模数转换电路4能将多台被控锅炉10的温度传感器、压力传感器、液位传感器传送来的模拟信号处理成数字信号；由于多路数据采集电路5、输出电路6和显示操作电路8与程序存贮电路2相连接，所以程序存贮电路2能向多路数据采集电路5、输出电路6和显示操作电路8传送程序控制信息；由于输出电路6输出端分别与燃烧机组合式调节电路7和锅炉的辅机设备12相连接，而燃烧机组合式调节电路7又外连燃烧机程控器11，所以通过输出电路6就能对燃烧机组合式调节电路7和锅炉辅机设备12(包括循环泵等)进行控制调节，进而对多台锅炉进行联动负荷调节。
本实用新型的工作原理如下通过多路数据采集电路5对多台被控锅炉10的温度、压力、液位等模拟量信号及开关量信号进行采样，其中模拟量信号先送ADC模数转换电路4实时地转换成数字量信号再送入控制处理电路1进行处理，而开关量信号则直接传送到控制处理电路1进行处理，送给控制处理电路1的采样信号还被送到数据存贮电路3顺序地存贮起来，存贮后的数据根据实际需要可以通过预置在程序存贮电路2中的智能控制程序，对锅炉进行智能控制；控制处理电路1在进行了分析、判断和智能化处理后，输出信号给输出电路6去控制燃烧机组合式调节电路7，再进一步实现燃烧机程控器11对多台被控锅炉10的控制，特别是通过对实时采集的多台(2台或2台以上)锅炉10输出温度与设定温度的比较，经智能化处理后向燃烧机组合式调节电路7发出命令，从而实现对燃烧机火的大小的高精度调节，对多台锅炉10进行联动负荷调节；通过显示操作电路8，可方便地进行显示和操作。更具体地说，本实用新型可作如下处理(1)根据实际热负荷与设定热负荷的差值调节锅炉开启的台数，决定哪些锅炉是在额定负荷情况下满负荷运行，哪些锅炉是以调节负荷运行；按需要设定燃烧机火的调节档数或采用比例调节；(2)自动分配各台锅炉的热负荷，并能定期交换负荷比例，以保证各台锅炉的运行时间及承担的负荷从宏观上来看是基本平衡的，采用定时器每隔一定周期(以天为单位)，交换处于调节负荷状态的锅炉，以保证锅炉寿命的均衡；(3)温度调节设有不灵度，以保证负荷的稳定调节；(4)具有手动/自动无扰切换功能；(5)可根据需要对锅炉房的管网系统进行控制，例如，对供油(气)和供水系统进行控制，使系统更加安全可靠；(6)具有定时调节控制负荷的功能；(7)具有锅炉及供热系统的防冻保护功能。
举例说，比如采用三台小型锅炉并联运行(其燃烧机可采用比例燃烧机，也可以采用只有大、中、小火或只有大、小火的一般燃烧机)。这种配置，在满负荷时，三台锅炉都在满负荷状态下高效运行。在满负荷状态下，采用三台小型锅炉并联运行与采用一台大、中型锅炉，在热效率上没有什么优势。但是，假如热负荷发生了波动，只有50％的负荷时，三台锅炉可以停一台锅炉和配套的循环泵。自然，这台锅炉的能耗便降为零。另外两台锅炉，一台作满负荷高效运行，一台作调节负荷运行。虽然该台作调节负荷运行的锅炉未运行在高效率状态，但这只是一台小锅炉。显然，这较一台大锅炉运行在半负荷状态下要节能得多。
仍以上述例子为例假如燃烧机采用比例燃烧机，其每台燃烧机的火的调节可连续调节。若将三台燃烧机组合起来，可以很方便地将燃烧机的燃料、空气与热负荷按优化燃烧的比例进行自动控制，科学地实现火的大小与热负荷的匹配。这种控制方法，既节约了能源，又改善了供热质量。假如燃烧机采用只有大、中、小火或只有大、小火的分段式燃烧机，上述调节原理也是安全适用的。
本实用新型具有如下特点和技术效果(1)分别采集多台锅炉的温度、压力和液位等参数，在同一锅炉智能控制装置上实行集中控制和显示，使得操作方便、直观、整体性强；(2)通过对多台锅炉实行联动控制，能自动跟踪热负荷，根据热负荷的大小自动调节燃烧机的开启台数与火的大小，达到合理调节负荷、从而节能的目的；(3)采用定时器对处于调节负荷的锅炉进行定时交换，使各锅炉的寿命均衡；(4)采用多台燃烧机组合式比例调节器，对多台锅炉进行负荷调节，可达到良好的节能效果、提高整个系统的热效率和得到满意的供热质量；(5)可以将并联运行的各台锅炉组合起来进行控制，也可以将某台锅炉退出组合，实现独立的多种控制方式。
图1为本实用新型电原理方框图；图2为图1方框图中控制处理电路1、程序存贮电路2、数据存贮电路3及ADC模数转换电路4的一种具体电路的实施例；图3为图1方框图中多路数据采集电路5的模拟量输入部分的一种具体电路的实施例；图4为图1方框图中多路数据采集电路5的开关量输入部分以及输出电路6的一种具体电路的实施例；图5为图1方框图中燃烧机组合式调节电路7以及与之外连的燃烧机程控器11的一种具体电路的实施例；图6为图1方框图中显示操作电路8的一种具体电路的实施例；图7为图1方框图中控制电源电路9的一种具体电路的实施例。
具体实施方式
参见图1至图7。控制处理电路1由CPU单片机U1、RS232接口驱动器U4、六反相器U5、四二输入与门U6、晶振Y1、电容E1、电容C1至C12、电阻R1至R3、插接件JP1与JP2、接插件J1、接插件COM1及按键RESET连接组成；程序存贮电路2由ROM程序存贮器U2及接插件J2连接组成；数据存贮电路3由RAM数据存贮器U3构成；ADC模数转换电路4采用8通道12位AD转换器集成在CPU单片机U1内部；多路数据采集电路5分为模拟量输入部分和开关量输入部分，其中模拟量输入部分由运算放大器U21至U24、恒流源DH1至DH8、精密电压基准源U20、电容E2与E3、电容C15至C32、电阻R10至R89、电位器V1至V8及接线端口JX4与JX5连接组成，开关量输入部分由IO接口U8与U9、光电隔离器OP1至OP12、电阻排RP1至RP6及接线端口JX2与JX3连接组成；输出电路6由IO接口U10、驱动器U11至U13、微型继电器JO1至JO24及接线端口JX1连接组成；燃烧机组合式调节电路7采用组合式比例调节器，它由多路欧姆龙(OMRON)继电器KA1-1至KA24-1及电源控制保险FU连接组成；显示操作电路8由图形液晶显示器LCD1、图形液晶显示控制器U15、LCD显示RAM存贮器U16与U17、八位总线驱动器U18、四二输入与非门U19、晶振Y2、电容C13与C14、电阻排RP7及操作按键KEY1至KEY8连接组成；控制电源电路9由成品开关电源POWER、电容E4至E7及电容C33至C37连接组成。
在图1本实用新型技术解决方案中所述各电路之间的连接关系及电路工作原理，在图2至图7的实施例中是这样实现的控制处理电路1的CPU单片机U1通过数据总线D0至D7、地址总线A0至A15和控制总线RD、WR、ALE、PSEN、RESET与程序存贮电路2的ROM程序存贮器U2相连，U2在系统中起的作用是存贮控制程序和常数；控制处理电路1的CPU单片机U1通过数据总线D0至D7、地址总线A0至A15、读写控制线RD和WR与数据存贮电路3的RAM数据存贮器U3相接，U3在系统中起的作用是存贮程序运行中的数据及锅炉运行工况记录和故障记录；控制处理电路1的CPU单片机U1内集成有与它相接的采用8通道12位AD转换器的ADC模数转换电路4。上述电路之间的连接关系均为现有技术。
多种数据采集电路5的模拟量输入部分通过其ADC0至ADC7端口、DAC0和DAC1端口分别与控制处理电路1的CPU单片机U1内含的AD转换器所具有的ADC0至ADC7端口、DAC0和DAC1端口相连，多台被控锅炉10的温度传感器、压力传感器、液位传感器送来的0-5V、4-20MA的模拟信号经JX4端口送到模拟量输入部分进行处理，处理成为0-2.5V的电压信号，然后经ADC0-ADC7送给U1内的ADC进行AD转换，再将转换结果送CPU进行计算处理。多路数据采集电路5的开关量输入部分通过其U8和U9的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1、控制总线RD、WR、RESET分别与控制处理电路1的CPU单片机U1的相应的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1、控制总线RD、WR、RESET相接，多台被控锅炉10传来的各种开关量经接线端口JX2、JX3送给光电隔离器OP1-OP12的输入端I1-I48，经光电隔离后由IO接口U8与U9输送给CPU单片机U1进行处理。多路数据采集电路5的开关量输入部分通过其U8的控制总线IOSEL1和U9的控制总线IOSEL0分别与程序存贮电路2的ROM程序存贮器U2相应的控制总线IOSEL1和IOSEL0相连；输出电路6通过其U10的控制总线IOSEL2与程序存贮电路2的ROM程序存贮器U2相应的控制总线IOSEL2相接；操作显示电路通过其U15的控制总线IOSEL3和U18的控制总线IOSEL4分别与程序存贮电路2的ROM程序存贮器U2相应的控制总线IOSEL3和IOSEL4相连；在上述连接中，U2起到向U8、U9、U10、U15、U18传送程序控制信息的作用。
输出电路6通过其U10的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1、控制总线RD、WR、RESET与控制处理电路1的CPU单片机U1相应的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1、控制总线RD、WR、RESET相连；输出电路6通过其接线端口JX1将微型继电器JO1至JO24的常开触点J1至J24的一端J1-1至JA24-1和另一端J1-2至J24-2分别与燃烧机组合式调节电路7的继电器常开触点KA1-1至KA24-1的一端和继电器线包KA1-1至K24-1的一端相接；CPU单片机U1的开关量控制信号首先送给IO接口U10，然后经与输出口相连的驱动器U11至U13驱动微型继电器JO1-JO24动作，再将由继电器JO1至JO24隔离的开关量经JX1输出到燃烧机组合式比例调节电路7和各种辅机设备，再进一步通过1#程控器至24#程控器实现对1#燃烧机至24#燃烧机的控制。
操作显示电路8通过其U15和U18的数据总线D0至D7、U15的地址总线A0、控制总线RD、WR、RESET分别与控制处理电路1的CPU单片机U1相应的数据总线D0至D7、地址总线A0、控制总线RD、WR、RESET相接。图形液晶显示器LCD1作为人机操作界面，显示控制过程中由CPU单片机U1送来的有关参数及图形，控制过程中所需的各种预置参数和各种设备开关动作的控制，均由按键KEY1至KEY8经八位总线驱动器U18输入给CPU单片机U1，再由CPU处理后输出。
电源控制电路9向整机其它电路提供直流工作电源，包括有VCC输出的+5V电源，V+和V-输出的±12V电源，以及+24V电源，连接关系均为现有技术。
在图2至图7实施例中，U1采用ADUC812(它是一种128K字节可在线编程的FLASH ROM)，U3采用DS1249(它是一种256K字节非易失RAM)，U4采用MAX232，U5采用74HC14，U6采用74HC08，U8、U9和U10均采用82C55，U11至U14均采用MC1413，U15采用SED1335，U16和U17均采用62256，U18采用74HC245，U19采用74LS00，U20采用REF192，U21至U24均采用OP491，DH1至DH8采用DH903，OP1至OP12采用TLP621-4，LCD1采用DMF-50081，成品开关电源POWER采用GZ-50。
权利要求1.一种多台锅炉联动控制的智能控制装置，其电路部分包括有控制处理电路(1)、程序存贮电路(2)、数据存贮电路(3)、ADC模数转换电路(4)及控制电源电路(9)，其中控制处理电路(1)分别与程序存贮电路(2)、数据存贮电路(3)、ADC模数转换电路(4)的部分接口相接，其特征在于，还具有多路数据采集电路(5)、输出电路(6)、燃烧机组合式调节电路(7)、显示操作电路(8)，其中多路数据采集电路(5)的模拟量输入部分与ADC模数转换电路(4)的输入端口相连，多路数据采取电路(5)的开关量输入部分与控制处理电路(1)的部分接口相接，多路数据采集电路(5)、输出电路(6)和显示操作电路(8)的控制接口与程序存贮电路(2)的控制接口相连，输出电路(6)的输入端口和输出控制端口分别与控制处理电路(1)的部分接口和燃烧机组合式调节电路(7)的被控端口相接，显示操作电路(8)的接口与控制处理电路(1)的部分接口相连，控制电源电路(9)的电源输出端与整机其它所有电路的电源端相接以提供直流工作电源。
2.根据权利要求1所述的多台锅炉联动控制的智能控制装置，其特征在于(A)控制处理电路(1)由CPU单片机U1、RS232接口驱动器U4、六反相器U5、四二输入与门U6、晶振Y1、电容E1、电容C1至C12、电阻R1至R3、插接件JP1与JP2、接插件J1、接插件COM1及按键RESET连接组成；程序存贮电路(2)由ROM程序存贮器U2及接插件J2连接组成；数据存贮电路(3)由RAM数据存贮器U3构成；ADC模数转换电路(4)采用8通道12位AD转换器集成在CPU单片机U1内部；多路数据采集电路(5)分为模拟量输入部分和开关量输入部分，其中模拟量输入部分由运算放大器U21至U24、恒流源DH1至DH8、精密电压基准源U20、电容E2与E3、电容C15至C32、电阻R10至R89、电位器V1至V8及接线端口JX4与JX5连接组成，开关量输入部分由I0接U8与U9、光电隔离器OP1至OP12、电阻排RP1至RP6及接线端口JX2与JX3连接组成；输出电路(6)由IO接口U10、驱动器U11至U13、微型继电器JO1至JO24及接线端口JX 1连接组成；燃烧机组合式调节电路(7)采用组合式比例调节器，它由多路欧姆龙继电器KA1-1至KA24-1及电源控制保险FU连接组成；显示操作电路(8)由图形液晶显示器LCD1、图形液晶显示控制器U15、LCD显示RAM存贮器U16与U17、八位总线驱动器U18、四二输入与非门U19、晶振Y2、电容C13与C14、电阻排RP7及操作按键KEY1至KEY8连接组成；控制电源电路(9)由成品开关电源POWER、电容E4至E7及电容C33至C37连接组成；(B)多路数据采集电路(5)的模拟量输入部分通过其ADC0至ADC7端口、DAC0和DAC1端口分别与控制处理电路(1)的CPU单片机U1内含的AD转换器所具有的ADC0至ADC7端口、DAC0和DAC1端口相连；多路数据采集电路(5)的开关量输入部分通过其U8和U9的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1、控制总线RD、WR、RESET分别与控制处理电路(1)的CPU单片机U1的相应的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1、控制总线RD、WR、RESET相接；多路数据采集电路(5)的开关量输入部分通过其U8的控制总线IOSEL1和U9的控制总线IOSEL0分别与程序存贮电路(2)的ROM程序存贮器U2相应的控制总线IOSEL1和IOSEL0相连；输出电路(6)通过其U10的控制总线IOSEL2与程序存贮电路(2)的ROM程序存贮器U2相应的控制总线IOSEL2相接；操作显示电路通过其U15的控制总线IOSEL3和U18的控制总线IOSEL4分别与程序存贮电路(2)的ROM程序存贮器U2相应的控制总线IOSEL3和IOSEL4相连；输出电路(6)通过其U10的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1控制总线RD、WR、RESET与控制处理电路(1)的CPU单片机U1相应的数据总线D0至D7、地址总线A0及A1、控制总线RD、WR、RESET相连；输出电路(6)通过其接线端口JX1将微型继电器J01至J024的常开触点J1至J24的一端J1-1至JA24-1和另一端J1-2至J24-2分别与燃烧机组合式调节电路(7)的继电器常开触点KA1-1至KA24-1的一端和继电器线包KA1-1至KA24-1的一端相接；操作显示电路8通过其U15和U18的数据总线D0至D7、地址总线A0、控制总线RD、WR、RESET分别与控制处理电路(1)的CPU单片机U1相应的数据总线D0至D7、地址总线A0、控制总线RD、WR、RESET相接。
专利摘要多台锅炉联动控制的智能控制装置由控制处理电路1、程序存贮电路2、数据存贮电路3、ADC模数转换电路4、多路数据采集电路5、输出电路6、燃烧机组合式调节电路7、显示操作电路8及控制电源电路9连接组成,使用时与多台被控锅炉的燃烧机程控器、温度传感器、压力传感器、液位传感器及泵、电磁阀相连接。本实用新型实现了多台锅炉联动控制,可根据热负荷的需要自动调节锅炉的运行台数及火的大小,大量节约能源,提高整个系统的热效率。
文档编号F24H9/20GK2492802SQ01267860
公开日2002年5月22日 申请日期2001年10月23日 优先权日2000年12月29日
发明者王德元 申请人:王德元