专利名称：锅炉控制模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制装置，更具体的说，是涉及一种锅炉控制模块。
技术背景 '
目前，国内大多数工业锅炉控制系统采用可编程逻辑控制器(Programmable logic Controller,以下简称PLC)作为控制硬件平台。PLC是一种通用的工业 控制器，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、 汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
在工业锅炉行业的应用过程中，PLC主要存在以下几个方面的缺陷
1、 配置不适合。由于PLC是通用控制器，1/0模块针对不同的信号有不同 类型的模块，而且每种模块都有最小配置点位(一般是2的N次幂)；而工业锅 炉变送信号种类多、数量少，采用PLC进行配置往往造成I/O点位配置上的浪 费，从而导致控制器成本的增加；
2、 信号变送要求高。工业锅炉需要检测和控制的传感信号种类多，除了常 规的温度信号、压力信号、液位信号等，还有一些特殊的信号，如电阻信号， 采用PLC无法实现此类信号的采集，而变通的方法是更换传感与变送器件，这 样势必使得成本大幅增加；
3、 PLC本身成本高。由于PLC采用的是模块化结构，CPU模块与I/0模块
之间又采用总线方式连接，如此灵活配置的代价是成本增高， 一般来说，采用 PLC作为控制核心的锅炉自动化系统占锅炉总成本的5-10%。
实用新型内容
基于PLC在工业锅炉应用中的不足，本实用新型将PLC的优点与工业锅炉 控制系统的特点相结合，提供一种锅炉控制模块(Boiler Control Model-SMALL, 简称BCM-S)。本实用新型的锅炉控制模块充分考虑了不同类型锅炉的特点，并 在此基础上，对I/O点位以及通讯接口的配置进行了合理规划。
本实用新型具体通过以下技术方案实现一种锅炉控制模块，包括主控CPU、电源转换模块、输入接口模块、输出接 口模±央、通信接口模块，其中，电源转换模块、输入接口模块、输出接口模块、 通信接口模块分别与主控CPU相连接；
主控CPU为ARM微控制器，外接A/D转换模块；电源转换模块具有对主控 CPU、输入接口模块、输出接口模块、通信接口模块的分项供电装置。
作为一种改进，所述A/D转换模块具有温度传感器接口端子、远传20-380 Q 信号接口端子、电流信号接口端子、开关量信号接口端子、交流220V信号接口
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作为进一步改进，所述输入接口模块具有开关量信号接口端子、交流220V
信号接口端子。
作为进一步改进，所述输出接口模块具有开关信号接口端子。 作为进一步改进，所述通信接口模块具有双通信接口。 作为进一步改进，所述通信接口模块具有RS232通信接口 RS485通信接口。 作为进一步改进，所述温度传感器接口端子包括PT100温度传感器接口端
子和热电阻MF58-10K温度传感器接口端子。
作为进一步改进，所述电流信号接口端子包括4-20mA电流信号接口端子。 作为进一步改进，所述开关信号接口端子包括单触点开关信号接口端子、
双触点开关信号接口端子。
相比现有技术而言，本实用新型的锅炉控制模块具有如下优点
1、 CPU性能高。A固微控制器具有以下特点①体积小、低功耗、高性能；
② 支持Thumb(16位)/ARM (32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件;
③ 大量使用寄存器，指令执行速度更快；④大多数数据操作都在寄存器中完成； ⑤寻址方式灵活简单，执行效率高；⑥指令长度固定。
2、 集成度高。本实用新型的锅炉控制模块集成了锅炉控制中相对所需的各 类接口，充分满足中小型工业锅炉的控制需求。同时还可以接入直流24V人机 界面的供电模块及双路交流220V电压信号，可以直接与各类人机界面(如触摸 屏、液晶屏等)进行数据交互，应用十分方便。
3、 可靠性高。与PLC相比，本实用新型的锅炉控制模块釆用了高集成度的 模块化设计，减少了模块之间的总线连接与外部其它电器元件的数量，既节省成本，也能减少控制系统出现故障的可能性。
4、 成本低。由于系统集成度高，1/0端口浪费少，因而硬件成本大幅下降，
与PLC相比，成本下降500%-800%。
5、 锅炉控制模块各接口采用方便的可拆卸式的接线端子，方便安装及维修。
6、 高性能抗干扰和高集成模块化封装结构使其具有超强的现场抗干扰能力。
图1为本实用新型具体实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
结合附图，下面对本实用新型作进一步描述。
如图所示锅炉控制模块主要包括电源、CPU、输入、输出、通信五部分。
一、 电源部分
工作电源交流220V/50HZ，并带有接地保护端，端子编号48-50，控制输 出1路24V直流电源，端子编号45-47。锅炉控制模块采用多项供电方式，将主 控CPU与其他模块进行分项供电，使各模块之间相互独立，不会因其中的一部 分模块的功耗变化影响其他模块的工作稳定性。具体的分项供电方式外部由 R-50环型变压器分别提供四组交流9V、 22.5V、 2X12V电源，每组电源都采用 独立的整流、滤波、稳压模块，9V转换后的电源为5V，为主控CPU供电，22. 5V 转换后为24V，为外部人机界面供电，2X12V转换后为+ 5V， 一5V，为输入接 口模块、A/D转换模块和输出接口模块供电。R-50环型变压器的接口端子编号 为51-60。
二、 CPU部分
锅炉控制模块采用英特尔公司的ARM7系列芯片SA-110作为控制核心，集 成化高、稳定性强。采用方便的可插拔方式进行安装，在实际使用中能随时根 据用户需求进行程序更换。 ，
三、 输入部分
输入接口模块可接入1路PT100温度传感器，或l路远传20-380 Q信号， 端子编号1-3， 3路热电阻MF58-10K温度传感器，或者3路各类4-20mA电流信号，端子编号4-8， IO路开关量信号，端子编号9-21， 2路交流220V信号， 端子编号22-24。所有输入的开关信号都经过三极管进行放大，即使是微小的信 号也能得到响应，信号在放大之后经过接口芯片并配合程序进行信号的滤波， 在使用中能有效的去除错误信号，不会造成控制器的误动作的。所有外部输入 的模拟信号都经过运放进行放大，使得A/D转换模块能有完整的信号进行转换， 转换的信号配合程序进行信号滤波，使程序在进行温度实时显示中能确保精度。 所有输入接口模块和主控CPU都采用分项供电，并且主控CPU和各输入接口模
块之间经过光耦隔离，有效的减小相互之间的干扰。
四、 输出部分
输出接口模块可输出4路单触点开关信号，端子编号25-33， 2路双触点开 关信号，端子编号34-39。输出接口模块所输出的信号也都经过接口芯片进行放 大，能有效的去除干扰，给外部提供纯净的信号。所有输出接口模块和主控CPU 也都采用分项供电，并且主控CPU和各输出接口模块之间经过光耦隔离，有效 的减小相互之间的干扰。
五、 通信部分
通信接口模块采用双通信接口，包括RS232通信接口，用于人机界面的连 接，RS485通信接口，用于人机界面及各类上位机的连接。采用这种方式，在实 际使用中与大部分人机界面进行通信互连，并能在与人机界面的通信时参与上 位机的接连，组成一个控制网络，方便用户进行集中控制。所有通信接口模块 和主控CPU也都釆用分项供电，并且主控CPU和各通信接口模块之间经过光耦 隔离，防止因雷击烧毁主控CPU。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，显 然，本实用新型不限于以上实施例子，还可以有许多变形。例如还可以加设其 他数据接口，如端子编号40-44所示。只要本领域的普通技术人员能从本实用 新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种锅炉控制模块，包括主控CPU、电源转换模块、输入接口模块、输出接口模块、通信接口模块，其中，电源转换模块、输入接口模块、输出接口模块、通信接口模块分别与主控CPU相连接；其特征在于，主控CPU为ARM微控制器，外接A/D转换模块；电源转换模块具有对主控CPU、A/D转换模块、输入接口模块、输出接口模块、通信接口模块的分项供电装置。
2、 根据权利要求1所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述A/D转换模块 具有温度传感器接口端子、远传20-380Q信号接口端子、电流信号接口端子、 开关量信号接口端子。
3、 根据权利要求1所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述输入接口模块 具有开关量信号接口端子、交流220V信号接口端子。
4、 根据权利要求1所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述输出接口模块 具有开关信号接口端子。
5、 根据权利要求1所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述通信接口模块 具有双通信接口。
6、 根据权利要求1所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述通信接口模块 具有RS232通信接口 RS485通信接口。
7、 根据权利要求2所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述温度传感器接 口端子包括PT100温度传感器接口端子和热电阻MF58-10K温度传感器接口端子。
8、 根据权利要求2所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述电流信号接口 端子包括4-20mA电流信号接口端子。
9、 根据权利要求4所述的锅炉控制模块，其特征在于，所述开关信号接口 端子包括单触点开关信号接口端子、双触点开关信号接口端子。
专利摘要本实用新型涉及一种控制装置，旨在提供一种锅炉专用的锅炉控制模块，包括主控CPU、电源转换模块、输入接口模块、输出接口模块、通信接口模块，其中，电源转换模块、输入接口模块、输出接口模块、通信接口模块分别与主控CPU相连接；主控CPU为ARM微控制器，外接A/D转换模块；电源转换模块具有对主控CPU、输入接口模块、输出接口模块、通信接口模块的分项供电装置。本实用新型的锅炉控制模块集成了锅炉控制中相对所需的各类接口，可充分满足中小型工业锅炉的控制需求；高集成度的模块化设计，减少了模块之间的总线连接与外部其它电器元件的数量，既节省成本，也能减少控制系统出现故障的可能性。
文档编号F22B35/00GK201310871SQ200820165830
公开日2009年9月16日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者真 胡 申请人:真 胡