船用锅炉的嵌入式监控系统设计.pdf.pdf

·28·造船技术2008年第3期(总第283期)船用锅炉的嵌入式监控系统设计黄勇亮(广东交通职业技术学院港口与航运工程学院,广州510800)提要为了实现对船用锅炉的自动监控,保证锅炉运行的安全性和经济性,针对目前锅炉监控技术问题,提出了采用嵌入式微处理器为控制器核心的锅炉状态参数监控设计方案。进行了监控系统的硬件和软件系统的设计,实现了对水位、烟气氧量、蒸汽流量、蒸汽压力、鼓风风量、炉膛温度等现场物理量的采集和处理,提高了锅炉的安全性、经济性和锅炉的寿命。关键词船用锅炉监控系统状态参数设计方案中图分类号TG4O9文献标识码B1前言船用锅炉自动化控制系统,是根据要求或负载特性,自动对锅炉热工参数进行检测与显示,对锅炉的运行进行控制,并实施保护与联锁,以达到生产具有一定参数的蒸汽或热水,保证锅炉运行的安全性和经济性的自动控制系统,是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。锅炉控制系统具有提高锅炉输出参数的稳定性、保障操作人员及设备的安全、改善锅炉房的生产条件、减轻司炉人员的劳动强度、节约能源等优点。据测算,锅炉生产采用计算机控制后,一般可节约燃料10~20,节约用电10,因此经济效益是很可观的。从某种意义上来说,自动控制系统的优劣决定了锅炉的安全性、经济性和锅炉的寿命。在现阶段,对工业锅炉进行控制的硬件配置,目前主要有以下几种方式。可编程控制器PLC,适合多台大型锅炉控制。由于PLC具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能,所以其抗干扰能力特别强,能置于恶劣的工业现场中。其编程简单,易于通信和联网,多台PLC进行同位连接及与计算机进行上位连接,可实现一台计算机和若干台PLC构成分布式控制网络。但其价格较高,如果控制单台工业锅炉,PIC资源不能充分利用,因而在小型工业锅炉控制中一般不作者简介:黄勇亮(1964一),男,高级实验师。米用。以16位STD工业控制为主机构成系统,其性价比较高,国内采用较多。微机采用总线式结构,组态灵活,维修方便,可按测量参数与控制回路的多少,选配相适应的模板。以单片机为中心的智能仪表控制,可做PC机的下位机,也可单独构成控制系统,可接受多路模拟量输入,开关量输入,及多路输出,实现复杂运算、控制、通信和故障诊断功能,其优点是价格较低且稳定。2锅炉监控系统构成根据简单、廉价、实用、便于推广应用的设计原则,以嵌入式控制器为核心的系统硬件组成框图如图1所示。水位、烟气氧量、蒸汽流量、蒸汽压力、鼓风风量、炉膛温度等现场物理量,由各自的测量元件并经变送器送A/D转换,变为相应的数字量供主机处理。炉膛负压P广鼓风风量F一蒸汽压力一蒸汽流量G一烟气含氧量炉膛温度,一水位H一测量兀件信号变送器图1系统结构框图3嵌入式锅炉监控器硬件设计个典型的嵌入式机电控制系统的组成如图2所示,包括嵌入式计算机系统、传感器及驱动器接口和被控对象(机械装置)。硬件层由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口(USB、CAN、TCP/IP等)和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)组成。在一片嵌入式微处理器基础板上增加电源电路、时钟电路和存储器电路(ROM和RAM),就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序是固化ROM中的。当今嵌人维普资讯;船用锅炉的嵌入式监控系统设计式系统硬件的设计通常都是模块化或基于组件的。般的设计思