基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，所述系统主要包括燃烧控制模块、烟气分析模块、燃气分析模块、流量检测模块。系统主要通过CANopen网络实时获取不同模块采集到的数据，并且将所有采集的数据在燃烧控制模块中进行计算、分析和处理，以控制燃烧过程中的空燃比达到做高的燃烧效率。通过各个模块的联合动作系统可以做到自动搜索在不同的燃气成分下以及不同的热输出功率下各个不同连续输出点上的燃烧参数。可以大大减少人工的参与，实现燃烧器自动化比例式燃烧。
【专利说明】
基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及燃烧设备的控制方法技术领域，尤其涉及一种基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统。
【背景技术】
[0002]现有的燃气燃烧系统无法根据实际的燃烧情况自动的调整燃烧参数，容易造成燃气燃烧不充分，从而造成能源的浪费和环境的污染。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，所述控制系统能够自动的调整燃气燃烧系统的燃烧参数，使燃气充分燃烧，节能环保。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:包括流量检测模块、烟气分析模块、燃气分析模块以及燃烧控制模块，所述流量检测模块、烟气分析模块、燃气分析模块以及燃烧控制模块之间通过CANopen网络进行互联;所述流量检测模块用于实时检测进气量和进风量的流量值，并将采集的流量值通过CANopen网络发送给燃烧控制模块;所述烟气分析模块用于实时测量烟气中的一氧化碳和氧气的含量，并通过CANopen网络实时将数据传送给燃烧控制模块;燃气分析模块用于测量当前燃气热值和成分，并将采集的数据通过CANopen网络发送给燃烧控制模块;所述燃烧控制模块用于根据量检测模块、烟气分析模块以及燃气分析模块采集的数据控制并调整燃烧参数。
[0005]进一步的技术方案在于:所述流量检测模块包括第一微处理器、第一串行通信电路、流量计、第一电源及晶振电路、第一 CANopen通信电路以及5V电源输出电路，所述流量计通过所述串行通信电路与所述第一微处理器双向连接，所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接;所述5V电源输出电路与所述微处理器的电源输入端连接，用于为流量计提供工作电源。
[0006]进一步的技术方案在于:所述流量计为涡流流量计。
[0007]进一步的技术方案在于:所述烟气分析模块包括第二微处理器、温度采集电路、一氧化碳传感器信号处理电路、一氧化碳传感器、氧气传感器、氧气传感器信号处理电路、第二电源及晶振电路以及第二 CANopen通信电路，所述一氧化碳传感器通过所述一氧化碳传感器信号处理电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气中一氧化碳的含量；所述氧气传感器通过氧气传感器信号处理电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气中氧气的含量;所述温度采集电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气的温度信息;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接。
[0008]进一步的技术方案在于:所述温度采集电路为PTlOO温度采集电路。
[0009]进一步的技术方案在于:所述燃气分析模块包括第三微处理器、燃气在线分析仪、第二串行通信电路、第三电源及晶振电路、第三CANopen通信电路以及24V电源输出端电路，所述燃气在线分析仪通过所述串行通信电路与所述微处理器双向连接，所述燃气在线分析仪用于检测燃气的成分;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接;所述24V电源输出电路与所述微处理器的电源输入端连接，用于为燃气在线分析仪提供工作电源。
[0010]进一步的技术方案在于:所述燃烧控制模块包括第四微处理器、显示电路、按键电路、第四电源及晶振电路、CANopen通信电路、第三串行通信电路、4_20mA输出电路以及掉电存储器，所述第三串行通信电路与所述微处理器双向连接，用于实现和变频器的通信以达到控制进风量的目的；所述4-20mA输出电路与所述微处理器的输出端连接，用于控制电动阀实现进气量的控制;所述掉电存储器与所述微处理器双向连接，用于存储搜索到的燃烧参数数据;所述显示电路与所述微处理器的信号输出端连接，用于显示各种数据;所述按键电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于设置各种参数和命令;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接。
[0011]进一步的技术方案在于:所述微处理器使用ARM7stm32f系列微处理器。
[0012]进一步的技术方案在于:所述串行通信电路为RS485串行通信电路。
[0013]进一步的技术方案在于:所述掉电存储器采用AT24C08型存储器。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:系统通过CANopen网络实时获取不同模块采集到的数据，并且将所有采集的数据在燃烧控制模块中进行计算、分析和处理，以控制燃烧过程中的空燃比达到最高的燃烧效率。通过各个模块的联合动作系统可以做到自动搜索在不同的燃气成分下以及不同的热输出功率下各个不同连续输出点上的燃烧参数。可以大大减少人工的参与，实现燃烧器自动化、比例式燃烧，使燃气充分燃烧，节能环保。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0016]图1是本实用新型中CANopen网络结构图；
[0017]图2是本实用新型中流量检测模块的原理框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0020]如图1所示，系统采用CANopen通讯协议中的生产者/消费者模型，由一个生产者送出数据给消息者，同一个生产者的数据可能给一个以上的消费者。系统中所有的燃烧控制模块、流量检测模块、燃气检测模块、烟气检测模块均是一个普通的从站，流量检测模块、燃气检测模块、烟气检测模块将自身采集回来的数据发送到网络上即生产者，由燃烧控制模块将网络上其他模块发上来的数据进行解析处理即消费者，主站负责管理所用网络上的设备，具有掉线检测、参数配置等功能。系统采用CANopen通信网络进行数据传输，具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，并且具有很高的扩展性，可以更加融入到其他设备系统的CANopen网络中达到更加快速话的扩展应用。
[0021]本实用新型公开了一种基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，包括流量检测模块、烟气分析模块、燃气分析模块以及燃烧控制模块，所述流量检测模块、烟气分析模块、燃气分析模块以及燃烧控制模块之间通过CANopen网络进行互联;所述流量检测模块用于实时检测进气量和进风量的流量值，并将采集的流量值通过CANopen网络发送给燃烧控制模块;所述烟气分析模块用于实时测量烟气中的一氧化碳和氧气的含量，并通过CANopen网络实时将数据传送给燃烧控制模块;燃气分析模块用于测量当前燃气热值和成分，并将采集的数据通过CANopen网络发送给燃烧控制模块;所述燃烧控制模块用于根据量检测模块、烟气分析模块以及燃气分析模块采集的数据控制并调整燃烧参数。
[0022]如图2所示，所述流量检测模块包括第一微处理器、第一串行通信电路、流量计、第一电源及晶振电路、第一CANopen通信电路以及5V电源输出电路，优选的，所述流量计为涡流流量计，当然还可以为其它现有技术中的任何一种适用于本申请的流量计。所述流量计通过所述串行通信电路与所述第一微处理器双向连接，所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接;所述5V电源输出电路与所述微处理器的电源输入端连接，用于为流量计提供工作电源。
[0023]模块硬件设计上以stm32fl03为中央处理单元，RS485通信电路主要是负责涡流流量计进行数据通信，以便获得当前实时的流量数据，5V电源输出电路主要是用来给涡流流量计提供工作电源，CANopen通信电路主要是用来实时和燃烧通信模块进行通信。
[0024]所述烟气分析模块包括第二微处理器、温度采集电路、一氧化碳传感器信号处理电路、一氧化碳传感器、氧气传感器、氧气传感器信号处理电路、第二电源及晶振电路以及第二 CANopen通信电路，优选的，所述温度采集电路为PTlOO温度采集电路，当然还可以为其它现有技术中任何一种适用于本申请的温度采集电路。
[0025]所述一氧化碳传感器通过所述一氧化碳传感器信号处理电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气中一氧化碳的含量;所述氧气传感器通过氧气传感器信号处理电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气中氧气的含量;所述温度采集电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气的温度信息;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接。
[0026]模块硬件设计上以stm32f 103为中央处理单元，一氧化碳传感器处理电路和氧气传感器处理电路主要用来对连个传感器采集会带来的数据进行处理发送给CPU，PT100处理电路主要是对PTlOO温度传感器采集回来的数据进行处理，CANopen通信电路主要是用来实时和燃烧通信模块进行通信。
[0027]所述燃气分析模块包括第三微处理器、燃气在线分析仪、第二串行通信电路、第三电源及晶振电路、第三CANopen通信电路以及24V电源输出端电路，所述燃气在线分析仪通过所述串行通信电路与所述微处理器双向连接，所述燃气在线分析仪用于检测燃气的成分;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接;所述24V电源输出电路与所述微处理器的电源输入端连接，用于为燃气在线分析仪提供工作电源。
[0028]模块硬件设计上以stm32fl03为中央处理单元，RS485通信电路主要是负责和燃气在线分析仪进行通信，以便获得当前燃起的主要成分和热值，24V电源输出电路主要是用来位燃气在线分析仪提供工作电源，CANopen通信电路主要是用来实时和燃烧通信模块进行通信。
[0029]所述燃烧控制模块包括第四微处理器、显示电路、按键电路、第四电源及晶振电路、CANopen通信电路、第三串行通信电路、4_20mA输出电路以及掉电存储器，所述第三串行通信电路与所述微处理器双向连接，用于实现和变频器的通信以达到控制进风量的目的；所述4-20mA输出电路与所述微处理器的输出端连接，用于控制电动阀实现进气量的控制；所述掉电存储器与所述微处理器双向连接，用于存储搜索到的燃烧参数数据;所述显示电路与所述微处理器的信号输出端连接，用于显示各种数据;所述按键电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于设置各种参数和命令;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接。
[0030]模块硬件设计上以stm32fl03为中央处理单元，RS485通信电路主要是实现和变频器的通信以达到控制进风量的目的，4-20mA输出电路主要控制电动阀已实现进气量的控制，掉电存储器主要用来存储搜索到的燃烧参数数据，CANopen通信电路主要是实时获取不同模块反馈的数据，LCD显示电路和按键电路主要是用来更好的进行人机交互。
[0031]系统主要通过CANopen网络实时获取不同模块采集到的数据，并且将所有采集的数据在燃烧控制模块中进行计算、分析和处理，以控制燃烧过程中的空燃比达到做高的燃烧效率。通过各个模块的联合动作系统可以做到自动搜索在不同的燃气成分下以及不同的热输出功率下各个不同连续输出点上的燃烧参数。可以大大减少人工的参与，实现燃烧器自动化比例式燃烧，使燃气充分燃烧，节能环保。
[0032]燃烧控制模块的主要功能:控制燃烧器的正常燃烧，主要是通过控制进气量和进风量来实现热能输出的连续性，系统自动搜索调节不同热功率输出点的燃烧参数可以实现更加的智能化，并且可以将搜索到的燃烧参数进行存贮以便后续进行正常燃烧。系统主要通过CANopen网络实时获取锅炉的进风量、进气量、燃气成分、烟气中一氧化碳和氧气的含量。进风量的控制主要是通过RS485通信控制变频器的频率来控制，进气量主要是通过4-20mA电流来控制电动阀实现不同的进气量。同时模块具有按键设置功能以及LCD显示功能。
[0033]燃烧控制模块主要工作流程:在燃烧器未正常运行之前首先通过按键选择自动搜索燃烧参数功能，系统通过对燃气的分析、确定燃气成分，根据燃气的成分自动算出在当前燃气成分下，不同热输出功率下最佳的进气量和进风量的数据即最佳的空燃比，然后系统启动点火，点火成功后系统主要控制从最低热输出功率开始根据烟气分析模块实时传回来的数据对计算出来的空燃比进行微动调节，以达到最高的燃烧效率，系统从最低热输出开始到最高热输出功率结束，连续的对所有的不同热输出功率点上的燃烧参数进行微动调节，并将所有调节后的数据进行存贮。完成参数搜索后锅炉即可自动实现不同热输出功率下最佳燃烧效率的运行。系统可以对10种不同气源进行自动调节和存储。LCD显示屏上可以显示出当前气源成分、当前燃烧热输出功率、风量的的大小、燃气量的大小、以前燃烧后烟气中一氧化碳和氧气的事实含量。
【主权项】
1.一种基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:包括流量检测模块、烟气分析模块、燃气分析模块以及燃烧控制模块，所述流量检测模块、烟气分析模块、燃气分析模块以及燃烧控制模块之间通过CANopen网络进行互联;所述流量检测模块用于实时检测进气量和进风量的流量值，并将采集的流量值通过CANopen网络发送给燃烧控制模块;所述烟气分析模块用于实时测量烟气中的一氧化碳和氧气的含量，并通过CANopen网络实时将数据传送给燃烧控制模块;燃气分析模块用于测量当前燃气热值和成分，并将采集的数据通过CANopen网络发送给燃烧控制模块;所述燃烧控制模块用于根据量检测模块、烟气分析模块以及燃气分析模块采集的数据控制并调整燃烧参数。2.如权利要求1所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述流量检测模块包括第一微处理器、第一串行通信电路、流量计、第一电源及晶振电路、第一 CANopen通信电路以及5V电源输出电路，所述流量计通过所述串行通信电路与所述第一微处理器双向连接，所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接;所述5V电源输出电路与所述微处理器的电源输入端连接，用于为流量计提供工作电源。3.如权利要求2所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述流量计为涡流流量计。4.如权利要求1所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述烟气分析模块包括第二微处理器、温度采集电路、一氧化碳传感器信号处理电路、一氧化碳传感器、氧气传感器、氧气传感器信号处理电路、第二电源及晶振电路以及第二CANopen通信电路，所述一氧化碳传感器通过所述一氧化碳传感器信号处理电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气中一氧化碳的含量;所述氧气传感器通过氧气传感器信号处理电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气中氧气的含量;所述温度采集电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于采集烟气的温度信息;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号；所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接。5.如权利要求4所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述温度采集电路为PTlOO温度采集电路。6.如权利要求1所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述燃气分析模块包括第三微处理器、燃气在线分析仪、第二串行通信电路、第三电源及晶振电路、第三CANopen通信电路以及24V电源输出端电路，所述燃气在线分析仪通过所述串行通信电路与所述微处理器双向连接，所述燃气在线分析仪用于检测燃气的成分;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号;所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接;所述24V电源输出电路与所述微处理器的电源输入端连接，用于为燃气在线分析仪提供工作电源。7.如权利要求1所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述燃烧控制模块包括第四微处理器、显示电路、按键电路、第四电源及晶振电路、CANopen通信电路、第三串行通信电路、4-20mA输出电路以及掉电存储器，所述第三串行通信电路与所述微处理器双向连接，用于实现和变频器的通信以达到控制进风量的目的；所述4-20mA输出电路与所述微处理器的输出端连接，用于控制电动阀实现进气量的控制;所述掉电存储器与所述微处理器双向连接，用于存储搜索到的燃烧参数数据;所述显示电路与所述微处理器的信号输出端连接，用于显示各种数据;所述按键电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于设置各种参数和命令;所述电源与晶振电路与所述微处理器的电源输入端以及时钟信号输入端连接，用于为所述微处理器提供工作电源和时钟信号；所述CANopen通信电路与所述微处理器双向连接，用于与CANopen网络连接。8.如权利要求2-7中任意一项所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述微处理器使用ARM7stm32f系列微处理器。9.如权利要求2或6所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述串行通?目电路为RS485串行通彳目电路。10.如权利要求7所述的基于CANopen网络可自动调整燃烧参数的控制系统，其特征在于:所述掉电存储器采用AT24C08型存储器。
【文档编号】F23N1/02GK205655323SQ201620288061
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月8日 公开号201620288061.7, CN 201620288061, CN 205655323 U, CN 205655323U, CN-U-205655323, CN201620288061, CN201620288061.7, CN205655323 U, CN205655323U
【发明人】沈斌
【申请人】高台县聚庆新能源设备有限公司