基于單片機的智能點(diǎn)火控制系統設計

摘要：本文設計了冶金軋鋼退火爐、環(huán)形爐、罩式爐安全快速智能點(diǎn)火控制裝置。智能點(diǎn)火控制裝置由單片機控制硬件控制邏輯，再由硬件控制邏輯控制打火、開(kāi)關(guān)閥等動(dòng)作，當出現報警而單片機未能給出報警信號給硬件控制邏輯時(shí)，硬件控制邏輯會(huì )在一定時(shí)間后自行報警。本裝置在工作時(shí)，UV探測器對火焰實(shí)時(shí)檢測，一旦無(wú)火焰信號會(huì )及時(shí)傳輸給單片機和硬件控制邏輯。正是由于實(shí)時(shí)檢測和雙重保護使得整個(gè)點(diǎn)火控制裝備在使用的時(shí)候更可靠更安全。另外本裝置還可以通過(guò)修改軟件運用在不同的生產(chǎn)工藝上，具有很強的可移植性。
關(guān)鍵詞：硬件控制邏輯；程序控制；UV探測器；可靠安全

智能點(diǎn)火控制裝置在冶金行業(yè)有著(zhù)非常廣泛的應用，主要運用在軋鋼退火爐、環(huán)形爐、罩式爐等方面，但現在用于冶金行業(yè)點(diǎn)火控制裝置存在一定的缺陷，點(diǎn)火控制時(shí)間是根據現場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境固定設計，但不同生產(chǎn)工藝對點(diǎn)火時(shí)間的控制有著(zhù)不用的要求。
本實(shí)用新型智能點(diǎn)火控制裝置可以控制點(diǎn)火時(shí)間，確保在點(diǎn)火時(shí)按一定的程序逐次實(shí)現點(diǎn)火過(guò)程，同時(shí)可隨時(shí)修改控制參數，方便不同生產(chǎn)工藝的使用，以保證點(diǎn)火過(guò)程順利而安全的完成。在點(diǎn)火裝置使用的過(guò)程中，使用紫外線(xiàn)(UV)傳感器來(lái)適時(shí)檢測火焰，且當加熱爐無(wú)火時(shí)，軟件會(huì )報警，如果軟件報警失效，一定延時(shí)后硬件電路報警，這樣的雙保護確保了整個(gè)點(diǎn)火控制裝置在使用時(shí)更加安全可靠。

1 系統設計
1．1 系統總體框圖
系統總體框圖如圖1所示，圖中CPU所有的輸入輸出都是通過(guò)光耦完成的，這樣使信號傳輸的抗干擾能力加強。遠程復位讓裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，模式控制控制打火時(shí)間和開(kāi)主閥時(shí)間，火焰傳感器通過(guò)火焰探測電路將信號傳輸給CPU，CPU輸出信號給硬件控制邏輯，由硬件控制邏輯來(lái)進(jìn)行點(diǎn)火、開(kāi)點(diǎn)火閥、主氣閥和空氣閥、報警，最后報警信號又輸入給CPU，使CPU知道裝置的運行狀態(tài)，繼而發(fā)出正確的指令，使整個(gè)點(diǎn)火控制過(guò)程有條不紊的進(jìn)行。

1．2 系統主要功能
正常情況下，CPU根據輸入信號控制硬件控制邏輯來(lái)進(jìn)行點(diǎn)火、探火、開(kāi)關(guān)大小閥門(mén)或報警，而當CPU跑飛或由于其他原因停止工作進(jìn)入非正常工作狀態(tài)，硬件控制邏輯會(huì )在一定延時(shí)后自動(dòng)啟動(dòng)報警。這樣的多層保護使得整個(gè)裝置在運行的過(guò)程中更加安全可靠。
系統的主要功能如下：
1)按下啟動(dòng)信號，進(jìn)入工作狀態(tài)，首先檢測有無(wú)虛假火焰信號，如有則輸出故障信號。如正常，開(kāi)啟點(diǎn)火變壓器和點(diǎn)火閥，進(jìn)入點(diǎn)火狀態(tài)，如有火，為點(diǎn)火成功。開(kāi)啟主氣閥。如無(wú)火，為點(diǎn)火失敗，2秒后關(guān)閉所有控制輸出，報警鎖定，輸出失敗信號。
2)點(diǎn)火成功后，主氣閥的開(kāi)啟時(shí)間(安全時(shí)間)可由開(kāi)關(guān)設置(3S、5S或10S)。
3)空氣閥的動(dòng)作可選擇跟隨點(diǎn)火閥開(kāi)啟、或跟隨主氣閥開(kāi)啟、或由外部人工開(kāi)啟控制(用于爐窯吹掃)。
4)正常工作后，如有火焰信號，保持正常工作直至工作信號撤銷(xiāo)，回復到待機狀態(tài)，如無(wú)火焰信號則由CPU來(lái)控制處理方法，有下列3種：
①立即關(guān)閉全部控制輸出，報警鎖定，輸出失敗信號。
②延時(shí)一段時(shí)間后(時(shí)間可調)，如仍無(wú)火焰信號，關(guān)閉全部控制輸出，報警鎖定，輸出失敗信號。
③關(guān)閉全部控制輸出，重新啟動(dòng)，如點(diǎn)火成功，進(jìn)入工作狀態(tài)，如點(diǎn)火失敗，關(guān)閉全部控制輸出，報警鎖定，輸出失敗信號。
當CPU跑飛或由于其他原因停止了工作，這時(shí)硬件控制邏輯會(huì )在一定延時(shí)后自動(dòng)啟動(dòng)報警，輸出故障信號。
5)控制器在待機狀態(tài)時(shí)仍檢測火焰信號，如出現連續10S的火焰信號，則斷開(kāi)控制輸出電源，報警鎖定，輸出故障信號。
6)故障／失敗狀態(tài)出現后將一直保持鎖定，不受工作信號和斷電的影響，只有人工干預復位后才可以解除故障／失敗狀態(tài)。