專利名稱：計算機控制數(shù)字式同操器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種火力發(fā)電廠鍋爐給粉機的控制裝置，該裝置能夠同步控制四臺葉輪給粉機轉(zhuǎn)速的智能控制儀表。
背景技術(shù)：
鍋爐給粉系統(tǒng)是向鍋爐輸送煤粉的機械設(shè)備，整個給粉系統(tǒng)通常由十二臺葉輪給粉機組成，分三層布置，每層四臺，每層的四臺給粉機配一臺同操器。由于每臺給粉機輸出管路走向不同，造成在同樣的給定信號控制下，每臺給粉機送出的煤粉量是不同的，需要一種儀表按某種比例關(guān)系調(diào)整各給粉機的給定信號，實現(xiàn)向鍋爐均勻地同步給粉，目前，電廠鍋爐給粉系統(tǒng)使用的控制儀表大多是由模擬電路構(gòu)成的，上位主控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號通過運算放大器、電位器、電壓/電流轉(zhuǎn)換器等分解成多路輸出信號，控制若干臺給粉機的轉(zhuǎn)速，存在著控制精度較低、整定和調(diào)節(jié)不方便、功能不完善等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有給粉控制器控制精度低、整定和調(diào)節(jié)不便、功能不完善的不足，本實用新型的目的提供一種計算機控制數(shù)字式同操器，利用單片機采用循環(huán)選擇采樣數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理后再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器和繼電器輸出，實現(xiàn)多路發(fā)電廠輸送煤粉的精確控制。
本實用新型的設(shè)計方案是這樣實現(xiàn)的該計算機控制數(shù)字同操器由計算機和外圍電路組成(如

圖1所示)，其計算機由80C31單片機、輸出聯(lián)接程序存貯器、顯示器和操作鍵盤組成，外圍電路由A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、回路脈沖量輸入計數(shù)器、模擬量輸入4～20mA電路的I/V變換器、通訊線路的通訊接口、開關(guān)量輸入光電隔離器、開關(guān)量輸出三路繼電器控制器、模擬量輸出4～20mA的采樣保持V/I變換器組成，輔助有供電電源和轉(zhuǎn)換器上的精密電源，其聯(lián)接是四路計數(shù)器在接與單片機CPU輸入端相接，I/V變換器通過A/D轉(zhuǎn)換器與CPU相接，光電隔離器與通訊接口直接與CPU對應(yīng)口相接，CPU輸出直接控制三路繼電器輸出，同時通過D/A轉(zhuǎn)換器輸出聯(lián)接采樣保持及V/I變換器，以標準信號輸出；其中單片機CPU80C31輸出通過總線與程序存貯器27C256和地址鎖存器74HC373聯(lián)接，其輸出又通過總線與顯示、鍵盤控制器82C79輸入端聯(lián)接，同時與四組鎖存器74HC373聯(lián)接；單片機CPU輸入端與A/D轉(zhuǎn)換器ICL7108輸出端聯(lián)接，CPU輸出通過總線與D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210輸入端聯(lián)接，其輸出通過采樣保持器放大器，以串接三極管模擬量輸出標準信號4～20mA。
工作過程提供一種基于單片機的數(shù)字式同操器，具有多種操作方式，能將上位主控制系統(tǒng)發(fā)出的4～20mA控制信號的分解成四路4～20mA控制信號，這四路控制信號能按設(shè)定的比例同步增加或減小，比例數(shù)可方便地通過鍵盤精細地調(diào)整，也可以獨立操作各給粉機，還可以脫離上位主控制系統(tǒng)的控制而實現(xiàn)就地操作，可無擾切換遠程與就地；能在控制輸入斷線時，其輸出保持在斷線前的值，從而避免鍋爐熄火事故的發(fā)生；同時能夠接收脈沖形式的給粉機轉(zhuǎn)速信號，將轉(zhuǎn)速顯示在面板上，并將該信號變成與之成正比的4～20mA信號，形成轉(zhuǎn)速反饋輸出；采用80C31單片機作為主控制單元，通過ICL7109積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集上位主控制系統(tǒng)的給定信號，變成0～4095范圍內(nèi)的數(shù)字，根據(jù)給定的比例計算四個輸出的值，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓/電流變換器輸出到葉輪給粉機，單片機內(nèi)部采用三組寄存器，以0.5秒的時間間隔，順序記錄上位主控制系統(tǒng)最近三次的控制信號，一般情況下，將這三個值取中值濾波后，作為本控制器的給定輸入值，當這三個的值中有一個值接近0V時，該值不參與濾波處理，當有兩個值接近0時，則直接輸出另外一個非零值，并且該值不再被刷新，直到輸入的控制信號恢復(fù)正常為止，從而不僅判斷出了斷線故障，而且在故障時，輸出保持在斷線前的值不變。在將控制數(shù)據(jù)變成9路4～20mA輸出的線路中，采用一個DAC1210型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動9個LF398型采樣保持器，用“采樣保持器控制各路電壓/電流變換器，單片機循環(huán)選擇采樣保持器，同時向數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出對應(yīng)數(shù)值”的方案，減少了數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)量，降低了成本。
本實用新型的優(yōu)點是1.精度高，模擬量的輸入和輸出均采用12位數(shù)值計算；2.功能全，具有“就地”、“同操”、“單操”、“總操”等工作方式，能夠?qū)崿F(xiàn)各種工作方式間的無擾切換。能顯示和輸出各給粉機的實際轉(zhuǎn)速值；3.可靠性高，同操器的控制信號突然中斷時，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速窗將閃爍，并發(fā)出報警信號。當給粉機驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生故障、過載、轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)速低等各種異常情況時，發(fā)出報警信號。能向上位主控制系統(tǒng)和其他相關(guān)設(shè)備發(fā)送轉(zhuǎn)速、遠程(自動)、就地(手動)、運行狀態(tài)等各種信號；4.操作方便，所有工作狀態(tài)調(diào)整、工作方式切換均通過鍵盤完成。
以下結(jié)合附圖和實施實例對本實用新型進一步說明。
圖1為本實用新型控制方框圖。
圖2為本實用新型控制面板位置圖。
圖3為本實用新型單片機CPU電原理圖。
圖4為本實用新型A/D D/A轉(zhuǎn)換器電原理圖。
圖5是本實用新型顯示、轉(zhuǎn)換電原理圖。
同操器由單片機及其外圍電路組成，全部采用CMOS器件，功耗低、可靠性高。
具體實施方式
本實用新型的核心為80C31單片機，27C256為程序存儲器，74HC373(U8)為地址鎖存器，74HC138為地址譯碼器，74HC123構(gòu)成看門狗，82C79為顯示器/鍵盤控制器。外部的220Vac開關(guān)狀態(tài)信號經(jīng)光電隔離器送入單片機；4～20mA的模擬量信號經(jīng)I/V變換電路轉(zhuǎn)成電壓信號，再由A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量，供單片機讀??；給粉機主軸上的光電編碼器發(fā)出的脈沖信號由計數(shù)器計數(shù)，單片機定時采集該數(shù)值的增量，再乘以某一常數(shù)，即為轉(zhuǎn)速值；單片機一方面實時采集上述信息，另一方面通過鍵盤接收操作人員的指令，根據(jù)需要進行處理，并將處理結(jié)果輸出到數(shù)碼顯示器和輸出電路；開關(guān)量的輸出信號為繼電器的常開觸點；輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成0～10Vdc的模擬量，再由V/I變換電路變成4～20mA的電流信號。
下面通過實施實例的操作步驟進一步說明本實用新型的功能1.“就地”控制根據(jù)現(xiàn)場運行人員設(shè)定的頻率，調(diào)整給粉機的轉(zhuǎn)速。具有“同操”或“單操”兩種工作方式。
1.1“單操”方式根據(jù)各給粉機各自的給定量，分別調(diào)整給粉機的轉(zhuǎn)速。
1.2“同操”方式以某一指定的給粉機的給定量為基準，按比例同時調(diào)整同一層給粉機的轉(zhuǎn)速。
“單操”和“同操”兩種操作方式的切換由同操器面板指定。
3.“總操”方式以由總操的給定輸入量為負荷率基準，按比例同時調(diào)整三層控制柜中處于“參與”同操狀態(tài)的所有給粉機的轉(zhuǎn)速。
4.當收到滅火保護裝置發(fā)來的主燃料跳閘信號時，停止全部給粉機運行。
5.可根據(jù)運行的需要，在同操器上將指定的給粉機從同操組中獨立出來單獨調(diào)整其轉(zhuǎn)速，以便于維護。
6.“就地”控制方式下，“單操”與“同操”兩種操作方式之間的切換6.1從“單操”切換到“同操”操作方式按一下同操器面板上的“同操”鍵，“同操”指示燈亮，此時，將當前選中的給粉機號做為給定的基準源，通過 鍵改變“設(shè)定”頻率值，即可改變該給粉機的轉(zhuǎn)速，同一層中處于“參與”狀態(tài)的其它給粉機將按比例調(diào)整其轉(zhuǎn)速。通過 或 鍵可選擇顯示各給粉機的當前給定值，也可用該鍵選擇其它給粉機的給定做為基準源，當前的同步基準源由“選中”指示燈指示出來。
6.2從“同操”切換到“單操”操作方式按一下同操器面板上的“單操”鍵，“單操”指示燈亮，此時，通過 或 鍵可選擇顯示各給粉機的當前給定值，并可通過 鍵改變該給粉機的當前給定值。
7.“總操”工作方式7.1在同操器處于“就地”控制方式時，上位控制系統(tǒng)根據(jù)總操跟隨信號輸出當前的總操控制輸出，以實現(xiàn)無擾切換。
7.2如果需要進入“總操”狀態(tài)，在同操器處于“就地”控制方式下，按一下同操器面板上的“總操”鍵，此時，“就地”燈熄滅，“總操”燈閃爍，同操器的總操請求觸點吸合，發(fā)出請求信號；如調(diào)節(jié)器允許“總操”操作，則將觸點吸合，同操器接到該信號后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入“總操”工作方式。
7.3如果需要退出“總操”狀態(tài)，按一下同操器面板上的“就地”鍵，此時，“總操”燈熄滅，“就地”燈閃爍，同操器的總操請求觸點斷開，發(fā)出請求信號；如允許退出“總操”操作，則“就地”燈點亮，系統(tǒng)退回“就地”工作方式。
8.單臺給粉機在同步操作時的“參與”與“獨立”狀態(tài)的切換8.1如果要求某一給粉機不參與同步操作，可通過“選擇”鍵選擇該機號，再按“獨立”鍵，該機號對應(yīng)的“參與”燈熄滅，該機就不再受“同操”方式的影響，通過 鍵可單獨改變該給粉機的當前給定值。
8.2如果要求某一給粉機恢復(fù)參與同步操作，可通過 或 鍵選擇該機號，再按“參與”鍵，該機就投入“同操”工作方式。
權(quán)利要求1.一種計算機控制數(shù)字式同操器，其特征是該計算機控制數(shù)字同操器由計算機和外圍電路組成，其計算機由80C31單片機、輸出聯(lián)接程序存貯器、顯示器和操作鍵盤組成，外圍電路由A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、回路脈沖量輸入計數(shù)器、模擬量輸入4～20mA電路的I/V變換器、通訊線路的通訊接口、開關(guān)量輸入光電隔離器、開關(guān)量輸出三路繼電器控制器、模擬量輸出4～20mA的采樣保持V/I變換器組成，輔助有供電電源和轉(zhuǎn)換器上的精密電源，其聯(lián)接是四路計數(shù)器在接與單片機CPU輸入端相接，I/V變換器通過A/D轉(zhuǎn)換器與CPU相接，光電隔離器與通訊接口直接與CPU對應(yīng)口相接，CPU輸出直接控制三路繼電器輸出，同時通過D/A轉(zhuǎn)換器輸出聯(lián)接采樣保持及V/I變換器，以標準信號輸出。
2.按照權(quán)利要求1所述計算機控制數(shù)字式同操器，其特征是單片機CPU80C31輸出通過總線與程序存貯器27C256和地址鎖存器74HC373聯(lián)接，其輸出又通過總線與顯示、鍵盤控制器82C79輸入端聯(lián)接，同時與四組鎖存器74HC373聯(lián)接；單片機CPU輸入端與A/D轉(zhuǎn)換器ICL7108輸出端聯(lián)接，CPU輸出通過總線與D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210輸入端聯(lián)接，其輸出通過采樣保持器放大器，以串接三極管模擬量輸出標準信號4～20mA。
專利摘要本實用新型涉及一種火力發(fā)電廠鍋爐給粉機的控制裝置，它由計算機和外圍電路組成，其計算機由80C31單片機、輸出聯(lián)接程序存貯器、顯示器和操作鍵盤組成，外圍電路由A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、回路脈沖量輸入計數(shù)器、模擬量輸入4～20mA電路的I/V變換器、通訊線路的通訊接口、開關(guān)量輸入光電隔離器、開關(guān)量輸出三路繼電器控制器、模擬量輸出4～20mA的采樣保持V/I變換器組成，四路計數(shù)器在接與單片機CPU輸入端相接，I/V變換器通過A/D轉(zhuǎn)換器與CPU相接，光電隔離器與通訊接口直接與CPU對應(yīng)口相接，CPU輸出直接控制三路繼電器輸出，同時通過D/A轉(zhuǎn)換器輸出聯(lián)接采樣保持及V/I變換器，以標準信號輸出。優(yōu)點精度高，功能全，可靠性高，操作方便，所有工作狀態(tài)調(diào)整、工作方式切換均通過鍵盤完成。
文檔編號G06F13/10GK2588453SQ0229220
公開日2003年11月26日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者韓衛(wèi)光 申請人:中國科學院沈陽計算技術(shù)研究所