基于單片機的智能點火控制系統(tǒng)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火控制裝置。智能點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、開關(guān)閥等動作，當出現(xiàn)報警而單片機未能給出報警信號給硬件控制邏輯時，硬件控制邏輯會在一定時間后自行報警。本裝置在工作時，UV探測器對火焰實時檢測，一旦無火焰信號會及時傳輸給單片機和硬件控制邏輯。正是由于實時檢測和雙重保護使得整個點火控制裝備在使用的時候更可靠更安全。另外本裝置還可以通過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

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

1 系統(tǒng)設計
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，這樣使信號傳輸?shù)目垢蓴_能力加強。遠程復位讓裝置進入工作狀態(tài)，模式控制控制打火時間和開主閥時間，火焰?zhèn)鞲衅魍ㄟ^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，由硬件控制邏輯來進行點火、開點火閥、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，使整個點火控制過程有條不紊的進行。

1．2 系統(tǒng)主要功能
正常情況下，CPU根據(jù)輸入信號控制硬件控制邏輯來進行點火、探火、開關(guān)大小閥門或報警，而當CPU跑飛或由于其他原因停止工作進入非正常工作狀態(tài)，硬件控制邏輯會在一定延時后自動啟動報警。這樣的多層保護使得整個裝置在運行的過程中更加安全可靠。
系統(tǒng)的主要功能如下：
1)按下啟動信號，進入工作狀態(tài)，首先檢測有無虛假火焰信號，如有則輸出故障信號。如正常，開啟點火變壓器和點火閥，進入點火狀態(tài)，如有火，為點火成功。開啟主氣閥。如無火，為點火失敗，2秒后關(guān)閉所有控制輸出，報警鎖定，輸出失敗信號。
2)點火成功后，主氣閥的開啟時間(安全時間)可由開關(guān)設置(3S、5S或10S)。
3)空氣閥的動作可選擇跟隨點火閥開啟、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，保持正常工作直至工作信號撤銷，回復到待機狀態(tài)，如無火焰信號則由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，報警鎖定，輸出失敗信號。
②延時一段時間后(時間可調(diào))，如仍無火焰信號，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，如點火成功，進入工作狀態(tài)，如點火失敗，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，這時硬件控制邏輯會在一定延時后自動啟動報警，輸出故障信號。
5)控制器在待機狀態(tài)時仍檢測火焰信號，如出現(xiàn)連續(xù)10S的火焰信號，則斷開控制輸出電源，報警鎖定，輸出故障信號。
6)故障／失敗狀態(tài)出現(xiàn)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)。