MicrocontrollerSystemUsedinMoNItoringandControlling
ofFuel-burningBoiler
Abstract：Akindofmicrocontrollerreal-timemonitoringandcontrollingsystemoffuel-burningboilerisintroduced.Thecircuitstructure,mainfunctionandthedesigningcharacteristicsofthehardwareandsoftwareinthesystemaremainlypresented.Thepurposeofsimultaneoussupplyofheat,boiledwaterandsanitaryhotwatercanbeachievedthroughcontrollingovermainfuelsprayingdevice,theelectro-magneticvalves,waterandfuelpump,wherebythewholeperformancesofthefuel-burningboileraregreatlyimproved.
Keywords：fuel-burningboiler,mainfuelsprayingdevice,microcontrollersystem,real-timemonitorandcontrol
在工业生产和城镇供暖、生活开水以及卫生供水三用一体的锅炉产品中，常压燃油锅炉以其无尘、无压、无噪声、体积小和一次性投资省、洁净安全的独特性能成为现代环保供热产品中的娇娇者。从某种程度上说，锅炉监控系统的性能直接反映了锅炉整体的性能。针对目前中小型燃油锅炉的市场需求，笔者已开发出性能价格比很高的多功能燃油锅炉单片机监控系统，实现了集开水、卫生温水和采暖三用一体的常压燃油锅炉的计算机监控。
1监控系统组成及其功能
监控系统由80C52单片机为核心构成调节单元；由炉温、水温传感器和水位、油位传感器以及外部状态输入开关量构成检测单元；由水泵、油泵机组、开水、卫生温水、采暖等电磁阀以及风量、油量控制阀组成执行机构，系统组成如图1所示。
图1监控系统组成
1.1工作原理
在燃油锅炉监控系统系列产品中，按锅炉容量及控制精度分为两大类。一类是容量较小的经济型燃油锅炉，其主炉燃烧机一般配有二段火（或三段火），其炉温采用开关量控制，控制流程如图2所示。
Rl为下限给定值Rh为上限给定值Rhh为上限超温保护值
图2主炉燃烧机控制流程
单片机每隔一个采样周期对各温度点信号采样一次，经数字滤波和浮点运算，转换成实际温度后与用户给定值进行比较（若温度传感器采用热电偶还需进行冷端补偿）。如果炉温低于给定值，则启动主炉燃烧机，当一段火燃烧一定时间后仍未达到上限温度时，则启动二段火。当控制温度超过给定温度上限时，则关闭二段火，并进行超温报警。
另一类是配给容量较大、对炉温控制精度相对要求较高的燃油锅炉，其燃烧机只需一段火。该监控系统配有Bang-Bang控制与PID相结合的快速算法，即大范围调节时采用Bang-Bang控制，小范围内切换到PID控制。这样在调节过程中，当控制系统从一种状态变到另一种状态时，所经历的过渡过程最短。算法如下：
上式中，Ri为系统的第i个给定值，Yn为第n个采样的滤波值，Q（Q＞0）为系统调试时视具体情况而确定的阀值（误差带）。其中PID采用增量算式，位置式输出。为克服积分饱和，采用积分分离法。
此外，为满足不同用户对开水、卫生温水以及采暖自动供水时间的要求，单片机在每一采样周期对用户设定的定时状态进行检测查询，执行当前设定供水方式下的自动定时控制，并取出相应方式下的各参数（给定）值作为控制指标。
1.2系统功能
系统具有自动方式、手动方式、参数设定、应急处理以及开水、卫生温水、采暖状态转换等五大功能。各种运行方式均能用触摸式键盘操作，进行用户级现场编程设定。单片机根据给定炉温控制燃烧机的同时，对开水管内的水温进行采样，根据开水温度设定值控制开水电磁阀，以保证开水水温。
液位控制：根据贮水箱水位及油箱油位状态，自动控制水泵和油泵机组的启停以及燃烧机的启停；当缺油状态达一定时间，将自动停止系统运行并进行“缺油”报警。
定时运行：用户1日内最多可选8次定时运行。某种供水方式下定时运行的各种参数均可由用户根据实际情况选择设定。
故障报警及保护：在系统运行过程中，监控程序对各种故障状态进行实时监控，一旦出现某种故障，立即发出声光报警，液晶屏上显示故障信息以及应急处理指示。同时系统将自动切换到相应的保护状态，待人工处理排除故障。
