專利名稱：水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀，屬自動控制儀器儀表技術領域，特別涉及水泥制品生產(chǎn)加熱過程自動控制的儀器儀表。
水泥制品在蒸汽烘房內(nèi)的加熱過程是一個恒溫、升溫、恒溫的循環(huán)過程，在這個加熱過程中，只有控制好每個階段的溫度參數(shù)，才能保證產(chǎn)品的質量、提高產(chǎn)品成品率，否則就會降低產(chǎn)品的質量，甚至會使產(chǎn)品成為廢品。但是，現(xiàn)有的水泥制品廠家，在蒸汽烘房內(nèi)對水泥制品進行加熱的過程，基本上是由操作工人定時測溫、再由人工控制蒸汽閥門的開關狀態(tài)來實現(xiàn)恒溫、升溫、恒溫的循環(huán)過程。因此，存在操作工人勞動強度大、控制精度低、使產(chǎn)品質量不穩(wěn)定、廢品率高的缺點和問題。
本發(fā)明目的就是為了克服目前在蒸汽烘房內(nèi)對水泥制品加熱過程的溫度參數(shù)控制由于手工操作控制而導致勞動強度大、控制精度低、使產(chǎn)品質量不穩(wěn)定及廢品率高等的缺點和問題，設計一種智能型全自動控制的水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀。
本實用新型是通過下述結構技術方案來實現(xiàn)的


圖1為本控制儀的外形結構示意圖，它由外殼、面板、電路板共同構成，其中，面板上具有操作時間顯示屏1、溫度顯示屏2、操作指示燈3、打印指示燈4、執(zhí)行機構開啟指示燈5、啟動按鈕6、打印按鈕6、復位按鈕7；圖2為本控制儀的電路工作原理方框圖，其電路由溫度傳感器9、模擬放大電路10、A／D轉換器11、單片微型計算機12、存貯器13、I／O并行接口14、顯示譯碼器15、固態(tài)繼電器16、執(zhí)行機構17、通訊／打印接口18共同連接構成，其中，溫度傳感器9與單片微型計算機12連接構成蒸汽烘房溫度的直接測量裝置，并采用計算機軟件編制出加熱過程的操作時間；溫度傳感器9、模擬放大電路10、A／D轉換器11、單片微型計算機及12、固態(tài)繼電器16、執(zhí)行機構17相互電氣連接構成檢測控制裝置，其關鍵在于配有檢測控制過程中可隨時把數(shù)據(jù)列表打印或遠距離傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C的通訊／打印接口；其相互連接關系為面板及印刷電路板固定在外殼支架上，面板上的時間顯示屏1、溫度顯示屏2、操作指示燈3、打印指示燈4、執(zhí)行機構開啟指示燈5等通過信號傳輸線與電路板相對應連接，面板上的啟動按鈕6、打印按鈕7、復位按鈕8等通過控制信號傳輸線與電路板相對應連接；溫度傳感器9通過信號傳輸線模擬放大電路10相電氣連接，模擬放大電路10通過信號傳輸線與A／D轉換器11相電氣連接，單片微型計算機12通過信號傳輸線與A／D轉換器11、存貯器13、I／O并行接口14相互電氣連接，I／O并行接口14通過輸出信號線與顯示譯碼器15相電氣連接，單片微型計算機12通過控制信號傳輸線與固態(tài)繼電器16及通訊／打印接口18相電氣連接，固態(tài)繼電器16通過控制信號傳輸線與執(zhí)行機構17相電氣連接。其工作原理為溫度傳感器把蒸汽烘房內(nèi)的溫度參數(shù)轉變成電量，這電量經(jīng)傳輸線接入主機，先經(jīng)放大電路放大，再進行A／D轉換，轉換結果進入單片微機進行運算，并與加熱過程各階段的溫度控制參數(shù)相比較，再由單片微機控制固態(tài)繼電器及開關執(zhí)行機構，以達到溫度檢測值與控制值相一致。溫度值及操作時間從I／O并行接口輸出，最后由顯示譯碼器進行譯碼顯示，在上述檢測及控制過程中，存貯器提供所需的程序及數(shù)據(jù)，通訊／打印接口隨時把存放于存貯器的溫度數(shù)據(jù)及相應的操作時間進行列表或傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C，以便把數(shù)據(jù)匯總及進行遠距離監(jiān)控。單片微型計算機能根據(jù)傳感器對被測點的溫度參數(shù)的響應控制執(zhí)行機構以達到溫度參數(shù)與各階段的控制參數(shù)相一致。圖3為本控制儀的基本電路原理圖。其中，溫度傳感器9包括恒壓電路集成件U17、電阻R1～R5、熱敏電阻RT、電位器W1共同電氣連接構成，模擬放大電路10由運算放大器集成件U18、U19、電阻R8～R13、電位器W2、電容C1～C2共同電氣連接構成，A／D轉換器11由集成件U5、緩沖器集成件U6、電阻R14～R15、電容C3～C4、電位器W3共同電氣連接構成，單片微型計算機12由檢測控制電路的CPU集成件U1、緩沖器集成件U14、電阻R19～R22、電容C5、啟動、打印、復位按鈕T1～T3共同電氣連接構成，存貯器13由鎖存器集成件U2、程序存貯器集成件U3、數(shù)據(jù)存貯器集成件U4共同相互電氣連接構成，I／O并行接口由集成件U7構成，顯示譯碼器15由集成件U8～U13電氣連接構成，SSR為固態(tài)繼電器16、通訊／打印接口18由集成件U15、U16、二極管D4、電容C6共同電氣連接構成，其相互連接關系為由U17、R1～R5、RT、W1串并串聯(lián)連接構成的溫度檢測傳感器電路通過R6、R8與由U18、U19、R6～R13、W2、C1～C2并串并聯(lián)連接構成的溫度線性模擬放大電路相并聯(lián)連接，U17通過W3與由U5、U6、R14～R15、C3～C4、W3并聯(lián)連接構成的A／D轉換電路相串聯(lián)連接，U5與U6相并聯(lián)連接，U5通過EOG、DU端、U6通過 端與由U1、U14、R19～R22、C5、T1～T3并聯(lián)連接構成的單片微型計算機電路相電氣連接，其中U14通過其2端腳與固態(tài)繼電器SSR相電氣連接，U14分別通過其4、6、8端腳分別與發(fā)光二極管D1～D3、R16～R18相電氣連接，U1通過其P13、P12端腳與由R19～R21、T1～T2共同連接構成的啟動／打印電路并聯(lián)連接，U1通過RST端腳與由R22、C5、T3連接構成的復位電路相互電氣連接，U1與由U2、U3、U4并聯(lián)連接構成的存貯器電路相并聯(lián)連接，其中U1通過其P00～P07端腳分別與U2的1D～8D端腳相并聯(lián)連接，U1通過其P20～P24端腳分別與U3的A8～A12端腳相并聯(lián)連接，U1的的P26、 端與U4的 、 端相對應連接，U1的數(shù)據(jù)線分別與U2、U3、U4、C6、C7的數(shù)據(jù)線并行連接，U7與由U8～U13共同連接構成的顯示譯碼器并聯(lián)連接，U8～U13與顯示數(shù)碼管相應并聯(lián)連接，U1的RXD端、TXD端分別與U15、C16、C6、D4構成的通訊／打印接口電路相電氣連接。電路工作原理為溫度傳感器9把蒸汽烘房內(nèi)的溫度參數(shù)變成電量后，經(jīng)模擬放大電路10倍放大、再進入A／D轉換器11、然后進入單片微機12，由PUC根據(jù)輸入的溫度值與加熱過程各階段溫度控制值進行運算比較，由運算結果去控制固態(tài)繼電器16及執(zhí)行機構17的開關狀態(tài)，并把運算的溫度值及相應的操作時間從I／O并行接口14輸出，最后由顯示譯碼器15顯示。在上述檢測及控制過程中，存貯器13分別提供運算必需的程序及數(shù)據(jù)，通訊／打印接口18隨時把存放于存貯器的溫度數(shù)據(jù)及相應的操作時間進行列表打印或傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比有如下的優(yōu)點和有益效果①本實用新型可完成對蒸汽烘房內(nèi)水泥制品加熱過程的全自動控制，并可隨時把控制結果進行列表打印或傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C；②本控制儀結構簡單、操作使用方便并可長期連續(xù)運行，不需要專門的維護和保養(yǎng)；③本控制儀工作十分穩(wěn)定、控制精度高、顯示控制結果準確可靠，能使水泥制品質量穩(wěn)定，成品率可高達99％以上；④本控制儀是微電腦控制的智能型儀表，配備有通訊／打印接口，可隨時傳遞控制信息和打印結果。
下面對說明書附圖進一步說明如下
圖1為水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀的外形結構示意圖，圖中1為操作時間顯示屏、2為溫度顯示屏、3為操作指示燈、4為打印指示燈、5為執(zhí)行機構開啟指示燈、6為啟動按鈕T1、7為打印按鈕T2、8為復位按鈕T3；圖2為水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀的電路工作原理方框圖，圖中9為溫度傳感器、10為模擬放大電路、11為A／D轉換器、12為單片微型計算機、13為存貯器、14為I／O并行接口、15為顯示譯碼器、16為固態(tài)繼電器、17為執(zhí)行機構、18為通訊／打印接口；圖3為水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀的電路原理圖，圖中SSR為固態(tài)繼電器、固態(tài)繼電器SSR輸出至執(zhí)行機構A、發(fā)光二極管D1～D3分別為操作、打印、執(zhí)行機構開啟指示燈，W1為溫度調(diào)零電位器、W2為溫度滿量程電位器、T1、T2、T3分別為啟動、打印、復位按鈕。CZ1、CZ2為通訊／打印接口。
本實用新型的實施方式可為如下①用一般的機加工方法加工機殼和面板，發(fā)明人曾按
圖1所示加工出樣機的賠殼及面板，其尺寸為160×80×250(mm)、開孔尺寸為151×76(mm)、再按
圖1所示，排列布置安裝操作顯示屏、溫度顯示屏以及操作、打印、執(zhí)行機構開啟指示燈D1～D3、啟動、打印、復位按鈕T1～T3；②按圖3所示繪制印刷電路板、并按圖3所示篩選電路元件，其中U1可選用MCS－51型單片微機，U2選用74LS373型鎖存器，U3可選用2764型程序存貯器，U4可選6264型數(shù)據(jù)存貯器，U5可選MC14433型A／D轉換器，U6可選用74LS244型緩沖器，U7可選用8255型I／O并行接口，U8～U13可選74LS247型顯示譯碼器，U14可選7407型緩沖器，U15、U16可分別選用1489、1488型串行通訊／打印接口，U17可選MC1403型垣壓電路，U18、U19可選OP07型運算放大器；③按圖3所示安裝好電路板、并固定于機殼內(nèi)，并與面板上的顯示屏、指示燈、按鈕等進行電氣連接，然后、經(jīng)簡單調(diào)試，便能較好地實施本實用新型。發(fā)明人按上述實施方式所制作的樣機，可在0～50℃的環(huán)境溫度下工作，溫度測量、控制范圍為0～150℃，測量溫度識差≤0.3℃，控制溫度誤差≤1.5℃，本控制儀儀器分辨為0.1℃。
實施使用本實用新型時，應預先把溫度傳感器接入蒸汽烘房內(nèi)，并把執(zhí)行機構安裝在輸送蒸汽的管道上，儀器開啟電源后，溫度顯示屏2顯示輸入的溫度值。此時只要把水泥制品放入蒸汽烘房內(nèi)，按下啟動按鈕6，本儀器就能完成對蒸汽烘房內(nèi)水泥制品加熱的全自動控制。其步驟為按下啟動按鈕6，操作指示燈3亮，表示儀器在檢測、控制狀態(tài)，時間顯示屏1顯示操作時間、溫度顯示屏2顯示控制的溫度，執(zhí)行機構開啟指示燈5顯示執(zhí)行機構的開關狀態(tài)，儀器按加熱過程的溫度控制參數(shù)進行自動控制，加熱過程結束時，操作指示燈3滅，時間顯示屏1顯示加熱過程結束的時間、溫度顯示屏2繼續(xù)顯示蒸汽烘房內(nèi)溫度。若要進行下一輪的操作，只要再按一次啟動按鈕6，儀器即重復上述操作。在檢測控制過程中，只要按下打印按鈕7、打印指示燈4發(fā)亮，即可把存放在存貯器的溫度數(shù)據(jù)和相應的操作時間進行列表打印，打印后，打印指示燈滅?；蛘哂赏ㄓ崳蛴〗涌诎褦?shù)據(jù)輸送到上位計算機。復位按鈕8只在特殊情況下使用，使用儀器中斷操作，復位到開關狀態(tài)。
權利要求1.一種水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀，其特征在于它由外殼、面板、印刷電路板共同構成，其中，面板上具有操作時間顯示屏(1)、溫度顯示屏(2)、操作指示燈(3)、打印指示燈(4)、執(zhí)行機構開啟指示燈(5)、啟動按鈕(6)、打印按鈕(7)、復位按鈕(8)；其電路由溫度傳感器(9)、模擬放大電路(10)。A/D轉換器(11)、單片微型計算機(12)、存貯器(13)、I/D并行接口(14)、顯示譯碼器(15)、固態(tài)繼電器(16)、執(zhí)行機構(17)、通訊/打印接口(18)共同電氣連接構成，其中，溫度傳感器(9)與單片微型計算機(12)連接構成蒸汽烘房內(nèi)溫度的直接測量裝置，溫度傳感器(9)、模擬放大電路(10)、A/D轉換器(11)、單片微型計算機(12)、固態(tài)繼電器(16)、執(zhí)行機構(17)相互電氣連接構成檢測控制裝置，其關鍵還在于配有檢測控制過程中可隨時把數(shù)據(jù)列表打印或遠距離傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C的通訊/打印接口；其相互連接關系為面板及印刷電路板固定在外殼支架上，面板上的時間顯示(1)、溫度顯示屏(2)、操作指示燈(3)、打印指示燈(4)、執(zhí)行機構開啟指示燈(5)等通過控制信號傳輸線與電路板相對應連接，面板上的啟動按鈕(6)、打印按鈕(7)、復位按鈕(8)等通過控制信號傳輸線與電路板相對應連接；溫度傳感器(9)通過信號傳輸線與模擬放大電路(10)相電氣連接，模擬放大電路(10)通過信號傳輸線與A/D轉換器(11)相電氣連接，單片微型計算機(12)通過信號傳輸線與A/D轉換器(11)、存貯器(13)、I/D并行接口(14)相互電氣連接，I/D并行接口(14)通過信號傳輸線與顯示譯碼器(15)相互電氣連接，單片微型計算機(12)通過信號傳輸線與固態(tài)繼電器(16)及通訊/打印接口(18)相電氣連接，固態(tài)繼電器(16)通過信號傳輸線與執(zhí)行機構(17)相電氣連接。
2.按權利要求1所述的水泥制品蒸汽烘房單片微機控制儀，其特征在于所述的溫度傳感器(8)由恒壓電路集成件U17、電阻R1～R5、熱敏電阻RT、電位器W1共同電氣連接構成，模擬放大電路(10)由運算放大器集成件U18、U19、電阻R6～R13、電位器W2、電容C1～C2共同電氣連接構成，A／D轉換器(11)由集成件U5、緩沖器集成件U6、電阻R14～R15、電容C3～C4、電位器W3共同電氣連接構成，單片微型計算機(12)由檢測控制電路的CPU集成件U1、緩沖器集成件U14、電阻R19～R22、電容C5、啟動、打印、復位按鈕T1～T3共同電氣連接構成，存貯器(13)由鎖存器集成件U2、程序存貯器集成件U3、數(shù)據(jù)存貯器集成件U4共同相互電氣連接構成，I／O并行接口由集成件U7構成，顯示譯碼器(15)由集成件U8～U13電氣連接構成，通訊／打印接口(18)由集成件U15、U16、二極管D4、電容C3共同電氣連接構成，其相互連接關系為由U17、R1～R5、RT、W1串并串聯(lián)連接構成的溫度檢測傳感器電路通過R6、R8與由U18、U19、R6～R13、W2、C1～C2并串并聯(lián)連接構成的溫度線性模擬放大電路相并聯(lián)連接，U17通過W3與由U5、U6、R14～R15、C3～C4、W3并聯(lián)連接構成的A／D轉換電路相串聯(lián)連接，U5與U6相并聯(lián)連接，U5通過EOG、DU端、U6通過 、 端與由U1、U14、R19～R22、C5、T1～T3并聯(lián)連接構成的單片微型計算機電路相電氣連接，其中U14通過其2端腳與固態(tài)繼電器SSR相電氣連接，U14分別通過其4、6、8端腳分別與發(fā)光二極管D1～D3、R15～R18相電氣連接，U1通過其P13、P12端腳與由R19～R21、T1～T2共同連接構成的啟動／打印電路并聯(lián)連接，U1通過RST端腳與由R22、C5、T3連接構成的復位電路相互電氣連接，U1與由U2、U3、U4并聯(lián)連接構成的存貯器電路相并聯(lián)連接，其中U1通過其P00～P07端腳分別與U2的1D～8D端腳相并聯(lián)連接，U1通過其P20～P24端腳分別與U3的A8～A12端腳相并聯(lián)連接，U1的P26、 端與U4的 端相對應連接，U1的數(shù)據(jù)線分別與U2、U3、U4、C6、C7的數(shù)據(jù)線并行連接，U7與由U8～U13共同連接構成的顯示譯碼器并聯(lián)連接，U8～U13與顯示數(shù)碼管相應并聯(lián)連接，U1的RXD端、TXD端分別與U15、C16、C6、D4構成的通訊／打印接口電路相電氣連接。
專利摘要本實用新型是水泥制品蒸汽烘房微機控制儀，它由面板及電路板固定于外殼支架構成，面板有時間及溫度顯示屏、操作、打印及開啟指示燈、啟動、打印及復位按鈕，它們通過信號線或控制線與電路板連接，電路中的溫度傳感器、模擬放大電路、A/D轉換器、單片微機、存貯器、I/O并行接口、顯示譯碼器之間通過信號傳輸線相互電氣連接，單片微機、固態(tài)繼電器、通訊/打印接口、執(zhí)行機構之間通過控制線相互電氣連接。本控制儀結構簡單、操作方便、控制精度高。
文檔編號F27B1/00GK2195074SQ94212288
公開日1995年4月19日 申請日期1994年5月18日 優(yōu)先權日1994年5月18日
發(fā)明者黃少先, 陳國魂, 陸石輝 申請人:華南理工大學