1 引言
当今,环境与发展已成为人类社会面临的两大课题,而这些问题的解决无一不与能源密切相关。我国的锅炉目前以煤为主要燃料,耗煤量接近全国煤产量的三分之一。同时,锅炉燃用的主要是中、低质煤,工业污染十分严重;而且锅炉形式比较陈旧,生产效率和自动化程度低,这又进一步加重了环境污染的程度。因此,调整能源消费结构,逐步提高使用液体燃料和气体燃料的比例是加强环境保护、实施可持续发展战略的措施之一。其中油、气燃料作为优质、高效、环保型清洁能源有着广阔的应用前景。
国内对锅炉控制系统的研究起步较晚,始于80年代初期。国内研究锅炉控制系统比较成熟的企业包括上海杜比公司、南京仁泰公司,还有一些科研院校联合企业开发的各种智能锅炉控制系统。尽管对锅炉控制系统的研究已有了很大进展,但是仍然存在许多急待解决的问题:
(1) 锅炉控制方案不尽合理;
(2) 现有的锅炉控制器可控制的仍是普通开关量设备,不能对它们进行精确连续调节,使控制精度低,控制手段单一;
(3) 锅炉控制系统外围设备适用范围不广。
针对现有的燃油、燃气锅炉控制系统的现状和问题,本课题开发了多功能绿色环保智能燃油、燃气锅炉控制系统,它具有采暖、热水两用功能,能对锅炉系统进行多台联合控制或单台锅炉全自动运行。针对多功能绿色环保锅炉的控制问题,本文提出了基于单片机的锅炉智能控制器的设计构想,并给出了以该控制器为核心的控制方案。
2 基于单片机的锅炉智能控制器的设计构想
多功能绿色环保智能燃油、燃气锅炉控制系统主要由MCS-51系列单片机、软件及其外围部件组成。该控制系统主要实现多功能绿色环保锅炉的全自动、安全、经济和稳定地运行。具体来讲,该控制系统应能实现以下主要功能:
(1) 选择不同的工作方式即可实现热水或采暖两用;
(2) 适用的燃烧器可为一段火式,二段火式或连续调节式,循环泵可选择普通循环泵或变频调速泵,既控制系统存有针对不同外围设备的不同控制方案,使用户选择外围设备的余地更大;
(3) 在自动运行方式下,可智能调节燃烧器和循环泵的状态,无须用户再干预;
(4) 以液晶显示屏显示作为人机接口,观察方便,操作简单;
(5) 提供八段定时自动启停功能,用户可按照实际需要任意设置每段定时期间锅炉的启停时间、工作方式和温度设定值;
(6) 可随时进行手/自动无扰动切换;
(7) 具有智能化的温度传感器故障自诊断能力,随时检测锅炉和热水箱的水位;
(8) 能对锅炉发生的故障自动进行停机报警等安全保护处理;
3 基于单片机的锅炉智能控制方案
基于单片机的锅炉智能控制方案如图1所示。

在图1的控制方案中,传感器采集随时间连续变化的模拟信号(被调参数),如温度、流量和水位等,通过变送和放大,转变成直流电压信号,然后通过模/数转换器转换成单片机可识别和处理的二进制数据,经输入通道送入单片机,由单片机按照一定的逻辑控制原理,对被测量值进行一系列的运算处理,从而得到燃烧器、循环泵或其他执行机构的控制量,再由单片机输出二进制数据,经数/模转换器将数字量转换成模拟量(电压或电流信号),直接或通过继电器、接触器及多路开关送至执行机构,使阀门或其他调节机构动作,达到调节被调节参数的目的。