基于單片機(jī)的智能點(diǎn)火控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文設(shè)計(jì)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(jī)控制硬件控制邏輯，再由硬件控制邏輯控制打火、開關(guān)閥等動(dòng)作，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警而單片機(jī)未能給出報(bào)警信號(hào)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(bào)警。本裝置在工作時(shí)，UV探測(cè)器對(duì)火焰實(shí)時(shí)檢測(cè)，一旦無(wú)火焰信號(hào)會(huì)及時(shí)傳輸給單片機(jī)和硬件控制邏輯。正是由于實(shí)時(shí)檢測(cè)和雙重保護(hù)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修改軟件運(yùn)用在不同的生產(chǎn)工藝上，具有很強(qiáng)的可移植性。
關(guān)鍵詞：硬件控制邏輯；程序控制；UV探測(cè)器；可靠安全

智能點(diǎn)火控制裝置在冶金行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，主要運(yùn)用在軋鋼退火爐、環(huán)形爐、罩式爐等方面，但現(xiàn)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(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境固定設(shè)計(jì)，但不同生產(chǎn)工藝對(duì)點(diǎn)火時(shí)間的控制有著不用的要求。
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(xiàn)點(diǎn)火過程，同時(shí)可隨時(shí)修改控制參數(shù)，方便不同生產(chǎn)工藝的使用，以保證點(diǎn)火過程順利而安全的完成。在點(diǎn)火裝置使用的過程中，使用紫外線(UV)傳感器來適時(shí)檢測(cè)火焰，且當(dāng)加熱爐無(wú)火時(shí)，軟件會(huì)報(bào)警，如果軟件報(bào)警失效，一定延時(shí)后硬件電路報(bào)警，這樣的雙保護(hù)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(tǒng)設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)總體框圖
系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，圖中CPU所有的輸入輸出都是通過光耦完成的，這樣使信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力加強(qiáng)。遠(yuǎn)程復(fù)位讓裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，模式控制控制打火時(shí)間和開主閥時(shí)間，火焰?zhèn)鞲衅魍ㄟ^火焰探測(cè)電路將信號(hào)傳輸給CPU，CPU輸出信號(hào)給硬件控制邏輯，由硬件控制邏輯來進(jìn)行點(diǎn)火、開點(diǎn)火閥、主氣閥和空氣閥、報(bào)警，最后報(bào)警信號(hào)又輸入給CPU，使CPU知道裝置的運(yùn)行狀態(tài)，繼而發(fā)出正確的指令，使整個(gè)點(diǎn)火控制過程有條不紊的進(jìn)行。

1．2 系統(tǒng)主要功能
正常情況下，CPU根據(jù)輸入信號(hào)控制硬件控制邏輯來進(jìn)行點(diǎn)火、探火、開關(guān)大小閥門或報(bào)警，而當(dāng)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(bào)警。這樣的多層保護(hù)使得整個(gè)裝置在運(yùn)行的過程中更加安全可靠。
系統(tǒng)的主要功能如下：
1)按下啟動(dòng)信號(hào)，進(jìn)入工作狀態(tài)，首先檢測(cè)有無(wú)虛假火焰信號(hào)，如有則輸出故障信號(hào)。如正常，開啟點(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(bào)警鎖定，輸出失敗信號(hào)。
2)點(diǎn)火成功后，主氣閥的開啟時(shí)間(安全時(shí)間)可由開關(guān)設(shè)置(3S、5S或10S)。
3)空氣閥的動(dòng)作可選擇跟隨點(diǎn)火閥開啟、或跟隨主氣閥開啟、或由外部人工開啟控制(用于爐窯吹掃)。
4)正常工作后，如有火焰信號(hào)，保持正常工作直至工作信號(hào)撤銷，回復(fù)到待機(jī)狀態(tài)，如無(wú)火焰信號(hào)則由CPU來控制處理方法，有下列3種：
①立即關(guān)閉全部控制輸出，報(bào)警鎖定，輸出失敗信號(hào)。
②延時(shí)一段時(shí)間后(時(shí)間可調(diào))，如仍無(wú)火焰信號(hào)，關(guān)閉全部控制輸出，報(bào)警鎖定，輸出失敗信號(hào)。
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(bào)警鎖定，輸出失敗信號(hào)。
當(dāng)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(bào)警，輸出故障信號(hào)。
5)控制器在待機(jī)狀態(tài)時(shí)仍檢測(cè)火焰信號(hào)，如出現(xiàn)連續(xù)10S的火焰信號(hào)，則斷開控制輸出電源，報(bào)警鎖定，輸出故障信號(hào)。
6)故障／失敗狀態(tài)出現(xiàn)后將一直保持鎖定，不受工作信號(hào)和斷電的影響，只有人工干預(yù)復(fù)位后才可以解除故障／失敗狀態(tài)。