本發(fā)明涉及工業(yè)熱處理領(lǐng)域，特別是涉及一種智能燒嘴火焰溫度控制器。

背景技術(shù)：

以天然氣等可燃性氣體為燃料的工業(yè)爐窯在熱處理領(lǐng)域運(yùn)用越來越廣，但是天然氣本身易燃易爆，使用的安全可靠性特別重要，所以針對(duì)工業(yè)爐窯的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和加熱對(duì)象，研發(fā)智能燒嘴控制模塊具有安全靈活的作用。工業(yè)爐窯熱處理的工藝過程復(fù)雜，流程長(zhǎng)，所以多個(gè)燒嘴控制模塊分布式測(cè)量能有效提高溫度控制精度、降低故障率，保證工業(yè)爐窯的工況連續(xù)穩(wěn)定，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。目前在工業(yè)爐窯熱處理領(lǐng)域，燒嘴控制模塊已經(jīng)廣泛運(yùn)用，但在靈活性和通用性方面的不足主要體現(xiàn)在：(1)現(xiàn)有燒嘴控制模塊在工程設(shè)計(jì)安裝時(shí)，已經(jīng)確定選型，不能根據(jù)實(shí)際工況的改變而調(diào)整參數(shù)；(2)現(xiàn)有燒嘴控制模塊只接收可編程控制模塊(PLC)的命令，沒有將現(xiàn)場(chǎng)工況收集并返回給控制室；(3)現(xiàn)有燒嘴控制模塊與燒嘴、管道是一一對(duì)應(yīng)的，沒有充分利用工業(yè)爐窯點(diǎn)火與熄火之間的時(shí)間差來進(jìn)行管道復(fù)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供了智能燒嘴火焰溫度控制器，能提高編程的靈活性、更好的適應(yīng)實(shí)際工況并降低成本，能提高防瞬間高電壓沖擊能力，能實(shí)時(shí)采集工況參數(shù)并能和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的PLC進(jìn)行通信，能夠?qū)崿F(xiàn)原料管道的復(fù)用、降低管道鋪設(shè)和原料設(shè)計(jì)的成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)了智能燒嘴火焰溫度控制器，智能燒嘴控制模塊包括單片機(jī)(MCU)主控模塊、火焰監(jiān)測(cè)模塊、工況環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、兩級(jí)電源切換模塊、閥門驅(qū)動(dòng)模塊、點(diǎn)火過程指示器、燃燒指示模塊、故障指示器、存儲(chǔ)模塊和通信模塊；所述主控制模塊分別與所述火焰監(jiān)測(cè)模塊、所述工況環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、所述兩級(jí)電源切換模塊、所述閥門驅(qū)動(dòng)模塊、所述點(diǎn)火過程指示器、所述燃燒指示模塊、所述故障指示器、所述存儲(chǔ)模塊和所述通信模塊相連。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述兩級(jí)電源切換模塊連接有瞬間高壓抑制器。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述智能燒嘴控制模塊形成于兩塊PCB板上并在所述兩塊PCB板之間墊有一層防灰塵的塑料薄板，在所述兩塊PCB板上分別形成有所述智能燒嘴控制模塊的控制信號(hào)部分和執(zhí)行器部分；所述控制信號(hào)部分的PCB板由一個(gè)鐵盒密封，所述控制信號(hào)部分的PCB板在所述鐵盒外部和所述執(zhí)行器部分的PCB板相連。所述控制信號(hào)部分包括所述主控制模塊、所述工況環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、所述閥門驅(qū)動(dòng)模塊、所述存儲(chǔ)模塊和所述通信模塊；所述執(zhí)行器部分包括所述火焰監(jiān)測(cè)模塊、所述兩級(jí)電源切換模塊、所述點(diǎn)火過程指示器、所述燃燒指示模塊、所述故障指示器。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述主控制模塊的Flash中固化有控制邏輯軟件，所述主控制模塊的JTAG口為所述智能燒嘴控制模塊的運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)端口。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，至少一個(gè)所述智能燒嘴控制模塊作為DP智能從站，工業(yè)爐窯的可編程控制模塊通過Profibus-DP通信接口和所述智能燒嘴控制模塊進(jìn)行通信連接。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述工業(yè)爐窯的一路燃?xì)夥譃槎鄺l支路，各所述支路上分別設(shè)置有燃?xì)忾y門，各所述支路的燃?xì)忾y門的開關(guān)控制信號(hào)分別一個(gè)所述智能燒嘴控制模塊相連

進(jìn)一步的改進(jìn)是，火焰監(jiān)測(cè)模塊包括紫外線光敏傳感器或離子探針，用于遠(yuǎn)距離檢測(cè)燃燒器的噴嘴處燃燒火焰或直接與噴嘴連接，紫外線光敏傳感器的信號(hào)輸出端或離子探針通過接線端子與控制模塊的信號(hào)輸入端連接，控制模塊的信號(hào)輸出端與閥門驅(qū)動(dòng)模塊及故障指示器連接，閥門驅(qū)動(dòng)模塊中的繼電器的常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)與接線端子連接，控制模塊的電源輸入端通過兩級(jí)電源切換模塊與變壓器的次級(jí)線圈的輸出端連接，變壓器的初級(jí)線圈的輸入端通過接線端子與交流電源連接，紫外線光敏傳感器的電源輸入端通過限流電阻并接在變壓器的次級(jí)線圈的輸出端上。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述接線端子包括接線1端至接線9端，接線端子的接線1端、接線2端的一側(cè)與交流電源連接，接線1端、接線2端的另一側(cè)與變壓器的初級(jí)線圈的輸入端連接，接線端子的接線3端的一側(cè)與紫外線光敏傳感器信號(hào)輸出端連接，接線3端的另一側(cè)與控制模塊的信號(hào)輸入端連接，接線端子的接線4端、接線5端的一側(cè)與紫外線光敏傳感器的電源端連接，接線4端、接線5端的另一側(cè)通過限流電阻與變壓器的次級(jí)線圈的輸出端連接，接線端子的接線6端、接線7端的一側(cè)與繼電器的常閉觸點(diǎn)連接，接線6端、接線7端的另一端與火焰開關(guān)器連接，接線端子的接線8端、接線9端的一側(cè)與繼電器的常開觸點(diǎn)連接，接線8端、接線9端的另一端與火焰開關(guān)器連接。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述設(shè)有復(fù)位按鍵。

本發(fā)明的有益效果為：

1、高速M(fèi)CU作為智能燒嘴控制模塊的主控器，控制邏輯通過軟件固化在Flash中，可以通過預(yù)留的JTAG口來調(diào)整智能燒嘴控制模塊運(yùn)行參數(shù)，更好的適應(yīng)實(shí)際的工況，增加了智能燒嘴控制模塊的靈活性。

2、把智能燒嘴控制模塊做Profibus-DP智能從站化設(shè)計(jì)，利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的PLC組態(tài)優(yōu)勢(shì)，可以直接通過Profibus-DP通信接口控制智能燒嘴控制器的運(yùn)行和收集現(xiàn)場(chǎng)溫濕度等環(huán)境參數(shù)，并進(jìn)入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行記錄。

3、根據(jù)工業(yè)爐窯點(diǎn)火與熄火之間的時(shí)間差對(duì)原料供應(yīng)管道進(jìn)行復(fù)用設(shè)置，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)的管道鋪設(shè)也降低了原料設(shè)計(jì)的成本。

4、兩級(jí)電源切換模塊采用兩級(jí)電源電池切換模式，在主電源失效的模式下，還有電池方案可以保證智能燒嘴控制模塊的正常運(yùn)行，提高了智能燒嘴控制模塊運(yùn)行的穩(wěn)定性。瞬間高壓抑制器的設(shè)計(jì)使本發(fā)明的防瞬間高電壓沖擊能力更強(qiáng)。

采用紫外光敏傳感器為主要元件的方法檢測(cè)火焰的產(chǎn)品，具有良好的日光盲，較高的靈敏度和快速的響應(yīng)特點(diǎn)。檢測(cè)器安裝可以遠(yuǎn)離火源，延長(zhǎng)了產(chǎn)品壽命，避免了信號(hào)干擾，保證了信號(hào)的穩(wěn)定性。紫外線光敏管可以輕松從底座上拔插，極大的方便了維修?？刂颇K的地線焊盤直接和外殼焊接固定，使產(chǎn)品得到很好的保護(hù)。通電后火焰監(jiān)測(cè)器進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)控制模塊接收到紫外線光敏傳感器或離子探針的檢測(cè)信號(hào)后，控制模塊發(fā)出控制指令驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，幾點(diǎn)起上的常閉觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)，可更具需要參與各種控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明智能燒嘴火焰溫度控制器的結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例爐窯溫度控制過程示意圖；

圖3是本發(fā)明智能燒嘴火焰溫度控制模塊與管道連接圖；

圖4是本發(fā)明智能燒嘴火焰溫度控制器的端子接線結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例智能燒嘴火焰溫度控制器，包括MCU主控模塊1、火焰監(jiān)測(cè)模塊2、工況環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊3、兩級(jí)電源切換模塊4、瞬間高壓抑制器5、閥門驅(qū)動(dòng)模塊6、點(diǎn)火過程指示器7、燃燒指示模塊8、故障指示器9、存儲(chǔ)模塊10和通信模塊11；所述MCU主控模塊1分別與所述火焰監(jiān)測(cè)模塊2、所述工況環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊3、所述兩級(jí)電源切換模塊4、所述閥門驅(qū)動(dòng)模塊6、所述點(diǎn)火過程指示器7、所述燃燒指示模塊8、所述故障指示器9、所述存儲(chǔ)模塊10和所述通信模塊11相連；所述瞬間高壓抑制器5與所述兩級(jí)電源切換模塊4連接。

其中，所述火焰監(jiān)測(cè)模塊2與所述主控模塊1的A/D口連接；所述兩級(jí)電源切換模塊4與所述主控模塊1的電源、地引腳連接；所述閥門驅(qū)動(dòng)模塊6、所述點(diǎn)火過程指示器7、所述燃燒指示模塊8和所述故障指示器9分別于所述主控模塊1的IO口相連；所述存儲(chǔ)模塊10與所述主控模塊1的I2C總線相連；所述通信模塊11與所述主控模塊1數(shù)據(jù)總線相連。

具體的來說，所述主控模塊1采用Freescale公司生產(chǎn)的MC9S12DG128芯片。所述火焰監(jiān)測(cè)模塊2采用MAXIM公司的OP27放大器芯片，把燃?xì)馊缣烊粴飧邷厝紵痣婋x棒電子定向流動(dòng)產(chǎn)生的微安級(jí)電流放大到AD變換器能感知的精度。所述工況環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊3采用昆明西化儀公司的溫濕度傳感器XST-TD，主要采集工況的溫濕度信息。所述兩級(jí)電源切換模塊4采用Intersil公司支持自動(dòng)后備電池切換的ICL7673芯片，可方便的切換電源供電和電池供電模式，有效的保護(hù)了控制模塊的穩(wěn)定性。所述瞬間高壓抑制器5采用TVS，當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10的負(fù)12次方秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。所述閥門驅(qū)動(dòng)模塊6采用TYCO公司的V23061-A1005-A302繼電器，控制燃?xì)忾y和空氣閥的開閉，機(jī)械壽命可達(dá)106次。所述點(diǎn)火過程指示器7采用八段數(shù)碼管顯示數(shù)字，根據(jù)數(shù)據(jù)字典對(duì)應(yīng)點(diǎn)火過程中各個(gè)階段的狀態(tài)。所述燒指示器8采用黃色LED燈顯示燃燒狀態(tài)。故障指示器9采用紅色LED燈顯示故障狀態(tài)。存儲(chǔ)模塊10采用TI公司的24L08芯片，記錄在使用工程中發(fā)生的故障信息。所述通信模塊11采用DP接口，具體可以是VIPA公司的VPC3+C芯片。利用VPC3芯片集成的DP協(xié)議自動(dòng)識(shí)別診斷幀模式，把診斷幀的內(nèi)容通過解析以中文狀態(tài)顯示到黑白液晶屏上，方便診斷相關(guān)信息。

本發(fā)明實(shí)施例熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器功能模塊化，既可以作為一個(gè)完整的個(gè)體控制單個(gè)燒嘴，也可以和PLC或者DCS控制系統(tǒng)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝流程的控制。采用可編程模式MCU作為主控制模塊，控制邏輯通過軟件固化在Flash中，可以通過預(yù)留的JTAG口來調(diào)整所述智能燒嘴控制模塊運(yùn)行參數(shù)。所述兩級(jí)電源切換模塊4采用兩級(jí)電源電池切換模式，在主電源失效的模式下，還有電池方案可以保證燒嘴控制模塊的正常運(yùn)行。此外，燒嘴控制模塊做Profibus-DP智能從站化設(shè)計(jì)，利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的PLC組態(tài)優(yōu)勢(shì)，可以直接通過Profibus-DP通信接口控制所述智能燒嘴控制模塊的運(yùn)行和收集現(xiàn)場(chǎng)溫濕度等環(huán)境參數(shù)，并記錄在所述存儲(chǔ)模塊10中方便維修時(shí)有據(jù)可查?？刂菩盘?hào)部分與執(zhí)行器部分分兩塊PCB板設(shè)計(jì)，減少電磁干擾。在繼電器與PCB間再墊一層塑料薄板，讓現(xiàn)場(chǎng)灰塵只積在PCB和薄板之間保護(hù)了元件。把控制信號(hào)部分設(shè)計(jì)好用一個(gè)鐵盒密封后再和執(zhí)行器板連接，防塵防電磁干擾。所述控制信號(hào)部分包括所述MCU主控模塊1、所述工況環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊3、所述閥門驅(qū)動(dòng)模塊6、所述存儲(chǔ)模塊10和所述通信模塊11；所述執(zhí)行器部分包括所述火焰監(jiān)測(cè)模塊2、所述兩級(jí)電源切換模塊4、所述點(diǎn)火過程指示器7、所述燃燒指示模塊8、所述故障指示器9。

如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例熱處理分布式火焰溫度智能燒嘴控制器適用的工業(yè)爐窯溫度控制過程示意圖。在鋼鐵廠的L2層上位機(jī)上設(shè)定某段工藝的溫度，然后下發(fā)到PLC上，由PLC通過時(shí)序邏輯控制一段工藝流程上若干個(gè)所述智能燒嘴控制模塊，所述智能燒嘴控制模塊通過開閉燃?xì)忾y空氣閥控制燒嘴火焰的大小，爐窯的溫度隨之變化，通過溫度傳感器把爐溫及時(shí)傳遞到上位機(jī)，方便其做決策。

如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例智能燒嘴控制模塊與管道連接圖。以三組所述智能燒嘴控制模塊為例，所述智能燒嘴控制模塊的輸出信號(hào)控制燃?xì)忾y的開閉，所述智能燒嘴控制模塊的輸入是火焰燃燒電離產(chǎn)生的微安電流信號(hào)。一路燃?xì)膺^來可以通過三個(gè)支路分別裝上燃?xì)忾y門，管道部分啟動(dòng)時(shí)空氣先行，關(guān)閉時(shí)燃?xì)庀刃械目刂品绞剑@樣可以提高燃?xì)獾娜紵?。各所述智能燒嘴控制模塊都作為DP智能從站與PLC進(jìn)行通信，獲得PLC的實(shí)時(shí)控制。若布置的距離過長(zhǎng)，考慮到總線路徑長(zhǎng)度產(chǎn)生的信號(hào)衰減，在路徑中間設(shè)置總線轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行中繼。在一段工藝中，PLC通過時(shí)序邏輯控制其上若干個(gè)所述智能燒嘴控制模塊的運(yùn)行于關(guān)斷，在任一時(shí)刻都有燒嘴控制模塊在消耗燃?xì)?，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了的燃?xì)饪諝夤艿赖膹?fù)用。

如圖4所示，本發(fā)明所述火焰監(jiān)測(cè)模塊包括紫外線光敏傳感器12，用于遠(yuǎn)距離檢測(cè)燃燒器的噴嘴13處燃燒火焰，紫外線光敏傳感器12的信號(hào)輸出端通過接線端子14與控制模塊1的信號(hào)輸入端15連接，控制模塊1的信號(hào)輸出端與閥門驅(qū)動(dòng)模塊6中的繼電器16及故障報(bào)警器9連接，繼電器16的常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)與接線端子3連接，控制模塊1的電源輸入端與變壓器17的次級(jí)線圈輸出端連接，變壓器17的初級(jí)線圈的輸入端通過接線端子14與交流電源18連接，紫外線光敏傳感器12的電源輸入端通過限流電阻19并接在變壓器17的次級(jí)線圈輸出端上。

為了便于控制模塊1與外部器件的連接，而且使其接線結(jié)構(gòu)整齊，操作簡(jiǎn)便、安全，本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案還有，所述接線端子14包括接線1端至接線9端，接線端子3的接線1端、接線2端的一側(cè)與交流電源18連接，接線1端、接線2端的另一側(cè)與變壓器17的初級(jí)線圈輸入端連接，接線端子14的接線3端的一側(cè)與紫外線光敏傳感器12的信號(hào)輸出端連接，接線端子14的接線3端的另一側(cè)與控制模塊1的信號(hào)輸入端15連接，接線端子14的接線4端、接線5端的一側(cè)與紫外線光敏傳感器12的電源端連接，接線端子3的接線4端、接線5端的另一側(cè)通過限流電阻19與變壓器11的次級(jí)線圈的輸出端連接，接線端子14的接線6端、接線7端的一側(cè)與繼電器16的常閉觸點(diǎn)連接，接線端子14的接線6端、接線7端的另一側(cè)與火焰開關(guān)器連接，接線端子14的接線8端、接線9端的一側(cè)與繼電器16的常開觸點(diǎn)連接，接線8端、接線9端的另一側(cè)與火焰開關(guān)器連接。

為了確保燃燒器的燒嘴13在燃燒過程中的安全，本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案還有，所述噴嘴13的外殼通過接地線接地。

為了便于故障報(bào)警器9在安全隱患解除后即可停止報(bào)警，本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案還有，在所述報(bào)警器9上設(shè)有復(fù)位按鍵。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。