本文關(guān)鍵詞：基于雙MCU結(jié)構(gòu)的一體化火焰檢測監(jiān)控系統(tǒng)研究

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【摘要】：在工業(yè)及民用領(lǐng)域中,如電力、機械制造、煉油、化工、輕工及供熱供暖等行業(yè)需要采用以燃油、燃氣或煤炭為燃料的鍋爐設備。當鍋爐運行時,如果誤判爐膛內(nèi)火焰的燃燒狀態(tài),嚴重時會引起爐膛爆炸,導致生命財產(chǎn)的損失,因此,設計一種可以快速準確判斷出鍋爐內(nèi)部實際工作情況的專門檢測設備—爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)是非常有必要的。作為FSSS的核心部件,火焰檢測器可以利用傳感器部件將爐膛內(nèi)的火焰信號轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)過計算處理獲得火焰狀態(tài),實時給出鍋爐運行狀態(tài)的外部指示,采用一些安全措施保證火焰檢測器的正常運行。本論文根據(jù)功能需要,研究設計了一種基于雙MCU結(jié)構(gòu)的一體化火焰檢測監(jiān)控系統(tǒng),其主要工作包括：采用雙MCU結(jié)構(gòu),實現(xiàn)系統(tǒng)任務的分工協(xié)作,主MCU負責火焰信號的采集和處理,判斷出當前爐膛內(nèi)火焰的燃燒狀態(tài)；從MCU完成為人機接口功能,實時顯示火焰數(shù)值信息,快速響應參數(shù)設置操作；主／從MCU互相監(jiān)控對方的工作狀態(tài),保證系統(tǒng)可以正常運行。選用光電二極管作為火焰?zhèn)鞲衅髟?與多級放大處理電路構(gòu)成火焰信號采集單元,通過MCU的內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)實現(xiàn)對火焰強度與火焰頻率的檢測。利用定點運算和查表法簡化FFT運算過程,降低資源消耗,提高運算速度,在300ms時間內(nèi)完成了512個采樣點的運算,頻率分辨率為1Hz,并計算出火焰強度與頻率。采用雙路繼電器的觸點狀態(tài)作為火焰狀態(tài)與故障狀態(tài)指示信號,并且雙路繼電器在硬件上相互關(guān)聯(lián),保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,輸出正確的火焰狀態(tài)。將4-20mA電流作為火焰強度的模擬信號。在人機界面上采用雙色數(shù)碼管區(qū)分顯示火焰強度和火焰頻率,并提供各種狀態(tài)指示,參數(shù)設定有按鍵或紅外遙控兩種方式。采用Modbus總線協(xié)議和RS-485接口完成與終端計算機的信息交互,通過上位機監(jiān)控軟件實現(xiàn)遠程監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集。采用安全監(jiān)控電路對主／從MCU的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和故障報警。火焰檢測器的電路板采用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化設計,分為前面板、核心控制板和電源及輸出控制板三部分,便于工裝、調(diào)試及維護,通過雙排插座和插針構(gòu)實現(xiàn)連接,縮小了體積,提高了可靠性。本系統(tǒng)可用于檢測不同類型的火焰信號,具有動態(tài)范圍大,實時性強,可靠性高的特點,系統(tǒng)的體積小、成本低。
【關(guān)鍵詞】：火焰檢測 雙MCU FFT FSSS
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK227;TP277
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 火焰檢測器概述10-13
• 1.2.1 火焰檢測器分類10-12
• 1.2.2 火焰檢測器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 2 火焰檢測監(jiān)控系統(tǒng)的方案設計15-19
• 2.1 基本檢測原理15
• 2.2 系統(tǒng)設計依據(jù)15-16
• 2.3 系統(tǒng)組成16-19
• 3 火焰檢測器電路設計19-35
• 3.1 電路組成及功能描述19-20
• 3.2 火焰檢測器硬件電路設計20-33
• 3.2.1 雙MCU電路20-22
• 3.2.2 信號輸入采集處理22-24
• 3.2.3 信號、工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)輸出24-28
• 3.2.4 人機界面28-30
• 3.2.5 安全監(jiān)控電路30-32
• 3.2.6 電源電路32-33
• 3.3 火焰檢測器印刷電路板設計33-35
• 4 系統(tǒng)軟件設計35-57
• 4.1 總體軟件設計35-40
• 4.1.1 主MCU的總體軟件程序設計35-37
• 4.1.2 從MCU的總體軟件程序設計37-38
• 4.1.3 主/從MCU的通信程序設計38-40
• 4.2 信號輸入采集處理40-44
• 4.2.1 火焰信號的頻率計算40-43
• 4.2.2 火焰信號中噪聲的抑制43-44
• 4.2.3 火焰強度計算44
• 4.3 系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)輸出44-50
• 4.3.1 火焰燃燒狀態(tài)的確定44-45
• 4.3.2 雙路繼電器輸出控制及狀態(tài)回檢45-47
• 4.3.3 4-20mA電流輸出47-48
• 4.3.4 溫度測量48
• 4.3.5 Modbus通信48-50
• 4.4 人機界面50-55
• 4.4.1 數(shù)碼管顯示50-51
• 4.4.2 按鍵控制51-52
• 4.4.3 外按鍵信號處理52-55
• 4.5 監(jiān)控軟件設計55-57
• 5 火焰檢測監(jiān)控系統(tǒng)的性能和功能測試57-63
• 5.1 系統(tǒng)功耗57-58
• 5.2 4-20mA電流輸出58-59
• 5.3 火焰安全時間的測量59-61
• 5.4 火焰頻率測試61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-66
• 附錄1 外接排線的定義及連接66-67
• 附錄2 火焰檢測器的電路布局圖67-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 董華,程曉舫,范維澄;早期火災圖像監(jiān)測技術(shù)的應用與比較[J];光學技術(shù);1997年05期

2 石同禮;;火焰檢測器在鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J];黑龍江科技信息;2011年25期

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本文編號：1135151