專利名稱：一種移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及先進(jìn)制造與自動(dòng)化控制領(lǐng)域，具體為一種移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器。
背景技術(shù)：
預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、鋁包鋼絲電力架空線等金屬線材在感應(yīng)加熱時(shí)，需要在中頻 電源感應(yīng)器中移動(dòng)，并且要求中頻感應(yīng)加熱電源依據(jù)線材的運(yùn)動(dòng)速度輸出不同的功率，被 加熱線材溫度應(yīng)控制在380°C 士 10°C范圍內(nèi)波動(dòng)。隨著移動(dòng)線材生產(chǎn)線運(yùn)行速度的加快， 最高可達(dá)到110米/分鐘，線徑最高1x19-28. 6mm 1860Mpa (鋼絞線由19根鋼絲分成三層 絞合在一起，在絞合過(guò)程中同時(shí)釋加張力，剛絞線抗拉強(qiáng)度是1860Mpa)，功率最大可達(dá)到 700KW。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力鋼絞線的感應(yīng)加熱電源主要由分離元件構(gòu)成，例如PID調(diào)節(jié) 器由電阻，電容，運(yùn)算放大器組成，集成化程度低，控制器組成復(fù)雜，在不同速度下控制精度 不高，在加速或降速時(shí)溫度變化大，不能滿足溫度控制要求，線材加工質(zhì)量不穩(wěn)定。目前移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器還采用模擬器件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整不方便，長(zhǎng)期 運(yùn)行過(guò)程中模擬器件具有分散性，會(huì)引起系統(tǒng)控制精度的變化；現(xiàn)有的速度跟隨曲線跟蹤 點(diǎn)少，在線材高速運(yùn)行時(shí)，溫度控制精度不高；沒(méi)有溫度閉環(huán)控制和溫度過(guò)高監(jiān)視，當(dāng)加熱 線材的線徑，環(huán)境溫度變化時(shí)，容易造成實(shí)際加熱溫度與設(shè)定溫度很大偏差；沒(méi)有加速度補(bǔ) 償調(diào)節(jié)，當(dāng)被加熱線材升速或降速運(yùn)行時(shí)，溫度變化很大，加熱線材容易出現(xiàn)溫度偏低或偏 高現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種移動(dòng)線材感應(yīng)加熱 控制器，該控制器用于預(yù)應(yīng)力鋼絞線穩(wěn)定化處理工藝中的淬火溫度控制，利用感應(yīng)加熱原 理控制中頻電源加熱鋼絞線，并根據(jù)線材不同的運(yùn)動(dòng)速度控制中頻感應(yīng)加熱電源輸出功 率，使線材的溫度保持恒定，提高鋼絞線的加工質(zhì)量。該控制器可對(duì)不同種類的線材進(jìn)行淬 火溫度控制，具有控制精度高，運(yùn)行可靠，控制方法靈活，操作方便簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本發(fā)明解決所述控制器技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制 器，其特征在于該控制器采用全數(shù)字模塊化設(shè)計(jì)，包括CPU系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、 數(shù)據(jù)適配模塊、起動(dòng)控制模塊、數(shù)字脈沖形成模塊和人機(jī)對(duì)話模塊；所述數(shù)據(jù)包括模擬量和 開(kāi)關(guān)量；所述CPU系統(tǒng)控制模塊由INTEL80X86處理器、INTEL80X87浮點(diǎn)協(xié)處理器、 DISK0NCHIP電子盤和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器構(gòu)成，這些構(gòu)成單元通過(guò)32位內(nèi)部數(shù)據(jù)與地址總 線ADDRESS/DATA-BUS16相連，并通過(guò)數(shù)據(jù)緩沖器BUFFER15的轉(zhuǎn)換連接至外部總線 PC104BUS17,完成與其它模塊的，連接符合PC104規(guī)范；所述數(shù)據(jù)采集模塊采用連接符合PC104規(guī)范結(jié)構(gòu)，包括模擬量輸入單元，開(kāi)關(guān)量 輸入輸出單元和計(jì)數(shù)器觸發(fā)單元三部分，每部分由地址與數(shù)據(jù)總線連接；所述模擬量輸入 單元由具有12位分辨率、最大采樣率200KHZ的A/D轉(zhuǎn)換芯片組成，通過(guò)不同聯(lián)接模擬量組成16路單端或8路差分輸入；所述開(kāi)關(guān)量輸入輸出單元共24路，采用TTL/CM0S兼容電路； 所述計(jì)數(shù)器觸發(fā)單元由6個(gè)16位，IOMHz計(jì)數(shù)/定時(shí)器組成；所述數(shù)據(jù)適配模塊由直流電壓采集單元，模擬量采集適配單元，開(kāi)關(guān)量輸入輸出 適配單元和同步信號(hào)轉(zhuǎn)換單元組成；所述模擬量采集適配單元由線形隔離器件、電平整形 及匹配電路組成；所述模擬量信號(hào)包括直流電壓信號(hào)、中頻電壓信號(hào)、進(jìn)線電流信號(hào)、移動(dòng) 線材的速度信號(hào)和溫度信號(hào)；所述起動(dòng)控制模塊包括起動(dòng)控制邏輯單元和預(yù)磁化觸發(fā)單元；所述數(shù)字脈沖形成模塊采用可編程全數(shù)字移相雙窄脈沖觸發(fā)器，該觸發(fā)器包括同 步電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、可編程邏輯電路CPLD模塊、可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊和脈沖放大模 塊；其連接方式為首先經(jīng)過(guò)同步變壓器將三相正弦波引入同步電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，將正 弦波轉(zhuǎn)化為三相方波；再將轉(zhuǎn)換后的三相方波信號(hào)送入可編程邏輯電路CPLD模塊，形成六 路脈沖觸發(fā)電平；該觸發(fā)電平送入可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊中作為觸發(fā)角α的啟動(dòng)命令信 號(hào)，觸發(fā)角α的控制范圍為0-150°，經(jīng)過(guò)可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊存儲(chǔ)寄存器減計(jì)數(shù)計(jì) 算，最終輸出六路1微秒寬度的脈沖觸發(fā)信號(hào)；輸出的脈沖觸發(fā)信號(hào)再送回可編程邏輯電 路CPLD模塊進(jìn)行脈沖展寬和組合，形成六路雙窄觸發(fā)脈沖；最后經(jīng)過(guò)脈沖放大模塊隔離與 放大，形成移相雙窄觸發(fā)脈沖；所述人機(jī)對(duì)話模塊包括液晶顯示單元和串行通訊單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明控制器的顯著特點(diǎn)是采用INTEL80X86處理器與 INTEL80X87數(shù)據(jù)協(xié)處理器(NPX)為控制核心，PC104總線為棧接的嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 將直流電壓、中頻電壓、進(jìn)線電流、速度、溫度連續(xù)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量信號(hào)。利 用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合處理。控制器具有高 性能的溫度、功率、電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？煽刂票患訜峋€材溫度在設(shè)定溫度士2度范圍內(nèi) 變化；控制器具有高性能速度跟隨特性，根據(jù)不同線材規(guī)格及線材的運(yùn)行速度，設(shè)定不同的 功率輸出曲線；調(diào)節(jié)器具有高起動(dòng)成功率，具有預(yù)磁化、預(yù)充電控制邏輯；具有自動(dòng)啟停， 手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能；具有完善的進(jìn)線電流、中頻電壓限制功能及超溫、缺相、錯(cuò)相、缺水、過(guò) 壓、過(guò)流、欠壓保護(hù)功能；具有良好的人機(jī)交互功能，利用大屏幕液晶顯示器，用戶可自行整 定實(shí)現(xiàn)多組不同規(guī)格鋼絞線加熱參數(shù)的設(shè)定。采用本發(fā)明控制器后，系統(tǒng)組態(tài)靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，由于均采用數(shù)字化控 制技術(shù)，參數(shù)整定方便，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定；速度跟隨曲線跟蹤點(diǎn)多，理論上可以做到無(wú)限多個(gè) 點(diǎn)，在線材高速運(yùn)行時(shí)，溫度控制精度高；具有溫度閉換控制和溫度過(guò)高監(jiān)視，在被加熱線 材和環(huán)境溫度變化時(shí)，被加熱線材溫度控制良好；具有加速度補(bǔ)償調(diào)節(jié)，當(dāng)被加熱線材升速 或降速運(yùn)行時(shí)，溫度變化不大，被加熱線材溫度恒定。本發(fā)明控制器控制方法靈活，被加熱 線材溫度控制恒定，不易斷線，被加工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)量大幅度提高。


圖1為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的CPU系統(tǒng)控制模塊示意圖；圖3為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的直流電壓輸入電路結(jié)構(gòu)示 意圖4為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的速度輸入電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的溫度輸入電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路結(jié)構(gòu) 示意圖；圖7為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的可編程全數(shù)字移相雙窄脈 沖觸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的可編程全數(shù)字移相雙窄脈 沖觸發(fā)器的同步電壓采集電路模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的可編程全數(shù)字移相雙窄脈 沖觸發(fā)器的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯電路CPLD模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器一種實(shí)施例的可編程全數(shù)字移相雙窄脈 沖觸發(fā)器的脈沖放大模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明本發(fā)明設(shè)計(jì)的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器(簡(jiǎn)稱控制器，參見(jiàn)圖1)，其特征在于該 控制器采用全數(shù)字模塊化設(shè)計(jì)，包括CPU系統(tǒng)控制模塊1 (簡(jiǎn)稱CPU模塊)、數(shù)據(jù)采集模塊 2、數(shù)據(jù)適配模塊3、起動(dòng)控制模塊4、數(shù)字脈沖形成模塊5和人機(jī)對(duì)話模塊6，所述數(shù)據(jù)包括 模擬量和開(kāi)關(guān)量。所述CPU系統(tǒng)控制模塊1 (參見(jiàn)圖2)由INTEL80X86處理器11、INTEL80X87浮點(diǎn) 或數(shù)據(jù)協(xié)處理器12、DISK0NCHIP電子盤14和DRAM13動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器組成，組成結(jié)構(gòu)符合PC104 規(guī)范。它們通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和地址總線ADDRESS/DATA-BUS16完成數(shù)據(jù)交換連接，并通 過(guò)數(shù)據(jù)緩沖器BUFFER15的轉(zhuǎn)換連接至外部總線PC104BUS17，完成與其它模塊的連接。CPU 系統(tǒng)控制模塊1主要完成數(shù)據(jù)采樣計(jì)算，中斷程序任務(wù)管理和系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)。所述 INTEL80X86 處理器為增強(qiáng)型 3. 3V、80486DXCPU、33M_133MHz ；INTEL80X87 浮點(diǎn)協(xié)處理器為 80487，可處理64位雙精度浮點(diǎn)和80位擴(kuò)展精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)；PC104規(guī)范具體特征為緊湊型 的ISA(PC，PC/AT)總線結(jié)構(gòu)，提供了機(jī)械和電氣規(guī)范，這種結(jié)構(gòu)是為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的特 殊要求而優(yōu)化的，其總線結(jié)構(gòu)的104個(gè)信號(hào)線分布在兩個(gè)總線連接器上，Pl連接器上有64 個(gè)信號(hào)引腳、P2連接器上有40個(gè)信號(hào)引腳，這種總線結(jié)構(gòu)稱為“PC/104”。本發(fā)明控制器采用INTEL80X86處理器與INTEL80X87數(shù)據(jù)協(xié)處理器(NPX)，整體控 制單元組成結(jié)構(gòu)符合PC104規(guī)范。INTEL80X86處理器按多任務(wù)實(shí)時(shí)控制體系合理劃分控制 任務(wù)的界限和控制級(jí)別，并為之分配相應(yīng)的時(shí)間資源，提高了軟件的綜合效率；INTEL80X86 處理器利用中斷管理系統(tǒng)將執(zhí)行任務(wù)劃分為主程序和中斷程序主程序作為系統(tǒng)的主體， 完成系統(tǒng)的初始化，上位機(jī)通訊，液晶顯示和故障記錄功能。中斷程序按控制級(jí)別由高到低 分為lms、3ms和IOms三級(jí)中斷程序，其中，以Ims中斷程序?yàn)閮?yōu)先級(jí)最高，完成手動(dòng)、自動(dòng) 電壓初始給定設(shè)置、起動(dòng)預(yù)磁化、直流電壓、中頻電壓保護(hù)、進(jìn)線電流保護(hù)、速度功率跟隨曲 線設(shè)置、溫度、加速度模擬量的采集、濾波和標(biāo)么化的計(jì)算、預(yù)充電邏輯功能的設(shè)置等；3ms 中斷程序優(yōu)先級(jí)別要低于Ims中斷程序，主要完成速度的跟隨曲線設(shè)定、進(jìn)線電流、中頻電 壓限制、直流電壓恒壓調(diào)節(jié)、溫度閉環(huán)控制等功能；IOms中斷程序任務(wù)優(yōu)先級(jí)最低，完成實(shí)時(shí)要求不高的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的采集、濾波、開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)的送出及故障綜合報(bào)警等。 INTEL80X87數(shù)據(jù)協(xié)處理器可處理64位雙精度浮點(diǎn)和80位擴(kuò)展精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，可極大提高 數(shù)字濾波、比例積分微分(PID)校正單元的運(yùn)算的準(zhǔn)確性、快速性。利用INTEL80X87數(shù)據(jù) 協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)控制角度的余弦移相，它將整流橋的輸出電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破骺刂齐妷汉驼?橋輸出電流的線性組合，整流橋的非線性得到校正，減輕了控制器的負(fù)擔(dān)。所述數(shù)據(jù)采集模塊2采用組成結(jié)構(gòu)符合PC104規(guī)范，包括模擬量輸入單元，開(kāi)關(guān)量 輸入輸出單元和計(jì)數(shù)器觸發(fā)單元三部分，每部分由地址與數(shù)據(jù)總線連接；所述模擬量輸入 單元由具有12位分辨率，最大采樣率200KHZ的A/D轉(zhuǎn)換芯片組成，通過(guò)不同聯(lián)接模擬量可 組成16路單端或8路差分輸入；模擬量輸入單元主要用來(lái)采集經(jīng)過(guò)適配后移動(dòng)線材的速度 和溫度、直流電壓、直流電流、進(jìn)線電流、中頻電壓等幾個(gè)模擬量信號(hào)。本發(fā)明控制器通過(guò)模 擬量轉(zhuǎn)換芯片將直流電壓、進(jìn)線電流、中頻電壓、溫度、速度模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)，以 數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合與識(shí)別處理。所述開(kāi)關(guān)量輸入輸出單元共24 路，采用TTL/CM0S兼容電路，主要完成手自動(dòng)切換、停止信號(hào)、速度疊、加水壓保護(hù)、故障復(fù) 歸幾個(gè)輸入信號(hào)及預(yù)磁化輸出、預(yù)充電輸出、起動(dòng)失敗輸出、故障輸出等幾個(gè)輸出信號(hào)的采 集；所述計(jì)數(shù)器觸發(fā)單元由6個(gè)16位，IOMHz計(jì)數(shù)/定時(shí)器組成，分別完成三相觸發(fā)脈沖的 形成、脈沖技術(shù)器時(shí)鐘設(shè)置、預(yù)磁化脈沖計(jì)數(shù)器設(shè)置。所述數(shù)據(jù)適配模塊3由直流電壓采集單元31，模擬量采集適配單元32，開(kāi)關(guān)量輸 入輸出適配單元33和同步信號(hào)轉(zhuǎn)換單元34組成；所述模擬量采集適配單元32由線形隔離 器件、電平整形及匹配電路組成；所述模擬量信號(hào)包括直流電壓、中頻電壓、進(jìn)線電流、速度 信號(hào)和溫度信號(hào)；所述直流電壓采集單元31通過(guò)采樣電阻取得整流器7輸出直流電壓；通 過(guò)速度傳感器9，溫度傳感器10，速度、溫度采集適配單元32完成速、度溫度信號(hào)的采集；開(kāi) 關(guān)量輸入輸出適配單元33完成整體控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量的輸入輸出；同步信號(hào)轉(zhuǎn)換單元34將 同步信號(hào)轉(zhuǎn)化成整流觸發(fā)脈沖需要的方波信號(hào)。所述直流電壓采集直接取自三相全控整流 器7的輸出端(參見(jiàn)圖2)，經(jīng)過(guò)50K電阻接入霍爾傳感器311HT+，HT-端子，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn) 換為電流信號(hào)，通過(guò)霍爾傳感器311隔離后，利用采樣電阻312采樣后，送入數(shù)據(jù)采集模塊 2。本發(fā)明控制器的特征之一是模擬量直流電壓信號(hào)采用霍爾器件隔離，利用霍爾效 應(yīng)將主回路信號(hào)與控制信號(hào)隔離，消除主回路由于共地系統(tǒng)帶來(lái)的干擾?；魻杺鞲衅髯儽?為1 2. 5，額定原邊輸入IOmA時(shí)，副邊輸出25mA，經(jīng)采樣電阻(阻值200 Ω )獲得采樣電 壓后，送入數(shù)據(jù)采集模塊2。所述模擬量速度信號(hào)為移動(dòng)線材的移動(dòng)速度信號(hào)，通過(guò)速度傳感器9將速度信號(hào) 轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，量程為0-20mA，送入霍爾傳感器321，經(jīng)過(guò)隔離后，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并經(jīng) 過(guò)二階濾波電路322，最終送入數(shù)據(jù)采集模塊2 (參見(jiàn)圖4)。所述模擬量溫度信號(hào)為移動(dòng)線材的溫度信號(hào)，由溫度傳感器、紅外線測(cè)溫儀10送 入，量程為電流型4-20mA (參見(jiàn)圖5)，輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)紅外線測(cè)溫儀10溫度顯示的上下限，經(jīng) 過(guò)線形光耦合器323的隔離，通過(guò)適配單元324將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，最終送入數(shù)據(jù) 采集模塊2。本發(fā)明控制器的溫度信號(hào)使用線形光耦器隔離，隔離后進(jìn)行濾波，然后將采集 電壓送入數(shù)據(jù)采集模塊2。所述進(jìn)線電流通過(guò)電流互感器取自整流橋交流側(cè)，用于感應(yīng)加熱電源的電流限制與保護(hù)，通過(guò)1000/5，5/0. 1兩級(jí)電流互感器隔離，將大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為小電流信號(hào)，使用 采樣或取樣電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，取樣電阻的阻值為150Ω，取樣電壓經(jīng)過(guò)端子 送入控制器，通過(guò)全控整流將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，最后經(jīng)分壓后送入數(shù)據(jù)采集模塊 2。所述中頻電壓信號(hào)取自逆變槽路電感的兩端，用于感應(yīng)加熱電源的電壓限制與保 護(hù)，通過(guò)1000V/17V中頻變壓器隔離，將逆變器8輸出飛高壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇m配的電壓信 號(hào)，再通過(guò)端子引入控制器，經(jīng)整流將單相交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)，最后送入數(shù) 據(jù)采集模塊2。所述開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)由兩級(jí)隔離電路組成(參見(jiàn)圖6)。第一級(jí)由整流柜內(nèi)的 AC220V交流繼電器組成331，當(dāng)輸入信號(hào)動(dòng)作時(shí)，輸出有源24V接點(diǎn)信號(hào)作為第二級(jí)的輸入 (參見(jiàn)圖6)。第二級(jí)由控制器內(nèi)光耦器件組成332，完成24V/5V的隔離，并由送出端333， 輸出信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集模塊2 (參見(jiàn)圖6)。所述開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)由光耦合器和繼電器構(gòu)成，控制器通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊2發(fā) 出命令后送入開(kāi)關(guān)量輸出單元接受端334 (參見(jiàn)圖6)，光耦合器335完成開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào) 5V/24V電平轉(zhuǎn)換及隔離(參見(jiàn)圖6)，轉(zhuǎn)換后的輸出信號(hào)控制DC24V繼電器336，將繼電器無(wú) 源接點(diǎn)通過(guò)端子送出(參見(jiàn)圖6)。所述起動(dòng)控制模塊4包括起動(dòng)控制邏輯單元和預(yù)磁化觸發(fā)單元。為了保證鋼絞線 生產(chǎn)過(guò)程中起動(dòng)的成功率，需要預(yù)先做整流回路的預(yù)磁化和感應(yīng)線圈的預(yù)充電。為了完成 這兩項(xiàng)工作需要有完整的邏輯電路來(lái)控制。控制電源上電后整流柜2C接觸器，逆變柜3C 接觸器吸合，預(yù)充電電容充電。預(yù)充電電容充滿后，按起動(dòng)按鈕發(fā)出起動(dòng)命令，控制器接收 起動(dòng)命令后，經(jīng)Kg發(fā)出脈沖列(Kg指示燈點(diǎn)亮)觸發(fā)預(yù)磁化控制可控硅51KK，使整個(gè)預(yù)磁 化回路導(dǎo)通為電抗器儲(chǔ)能。預(yù)磁化工作數(shù)秒后，由控制器經(jīng)發(fā)出充電電容放電命令，逆變柜 8MB觸發(fā)放電控制可控硅，充電電容對(duì)槽路放電。經(jīng)小段延時(shí)后，控制器發(fā)出切除命令，經(jīng)中 間繼電器聯(lián)動(dòng)2C接觸器、3C接觸器斷開(kāi)，并閉鎖Kg (Kg指示燈熄滅)及8MB脈沖，使得預(yù) 磁化可控硅51KK，放電回路可控硅61KK停止導(dǎo)通。延時(shí)一段時(shí)間后，控制器判斷感應(yīng)槽路 是否起振，如果起振可繼續(xù)增加電壓，否則將整流控制角拉至150°逆變狀態(tài)，同時(shí)報(bào)出起 動(dòng)失敗。如果準(zhǔn)備再次起動(dòng)，需要按停止按鈕，使充電電容再次充電以完成下次起動(dòng)前的準(zhǔn) 備。本發(fā)明控制器的特征是整個(gè)控制邏輯電路將以前繼電邏輯該為程序控制，1、通過(guò) CPU系統(tǒng)控制模塊1對(duì)命令操作時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，按操作邏輯發(fā)出命令；2、預(yù)磁化觸發(fā)單元由 模擬電路改為數(shù)字觸發(fā)電路，首先預(yù)磁化命令發(fā)出后，數(shù)據(jù)模塊的82C54技術(shù)芯片起動(dòng)計(jì) 數(shù)寄存器進(jìn)行減計(jì)數(shù)，減到零后發(fā)出一個(gè)觸發(fā)脈沖，同時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)寄存器進(jìn)行重新加載，繼續(xù) 執(zhí)行減計(jì)術(shù)，減到零后發(fā)出觸發(fā)脈沖，直到預(yù)磁化停止命令發(fā)出后，停止脈沖觸發(fā)。所述數(shù)字脈沖形成模塊5采用可編程全數(shù)字移相雙窄脈沖觸發(fā)器，該觸發(fā)器包括 同步電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊51、可編程邏輯電路CPLD模塊52、可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊53和 脈沖放大模塊54(參見(jiàn)圖7-10)；其連接方式為首先經(jīng)過(guò)同步變壓器將三相正弦波引入同 步電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊51，將正弦波轉(zhuǎn)化為三相方波；再將轉(zhuǎn)換后的三相方波信號(hào)送入可編 程邏輯電路CPLD模塊52，形成六路脈沖觸發(fā)電平；該觸發(fā)電平送入可編程計(jì)數(shù)器82C54模 塊53中作為觸發(fā)角α的啟動(dòng)命令信號(hào)，觸發(fā)角α的控制范圍為0_150°，經(jīng)過(guò)可編程計(jì)數(shù)
8器82C54模塊53存儲(chǔ)寄存器減計(jì)數(shù)計(jì)算，最終輸出六路1微秒寬度的脈沖觸發(fā)信號(hào)；輸出 的脈沖觸發(fā)信號(hào)再送回可編程邏輯電路CPLD模塊52進(jìn)行脈沖展寬和組合，形成六路雙窄 觸發(fā)脈沖；最后經(jīng)過(guò)脈沖放大模塊54隔離與放大，形成移相雙窄觸發(fā)脈沖。所述同步電壓采集電路模塊51 (參見(jiàn)圖7、8)包括依次電連接的同步變壓器511、 阻容移相電路512和整形電路513。同步電壓采集電路模塊51的工作原理和過(guò)程是首先 380V三相進(jìn)線電壓經(jīng)同步變壓器511隔離，將三相進(jìn)線線電壓380V轉(zhuǎn)換為20V后，送給阻 容移相電路512，阻容移相電路512利用阻容電路相位滯后的特點(diǎn)，使每相電壓的起始點(diǎn)對(duì) 應(yīng)三相電壓的自然換相點(diǎn)，經(jīng)過(guò)移相后進(jìn)入整形電路513 ；整形電路513利用兩只二極管反 并限幅后，再經(jīng)與零電位比較后，將三相正弦波變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)；但此方波信號(hào)相位滯后于輸 入信號(hào)30°，輸出幅值為5V，且對(duì)應(yīng)三相進(jìn)線電壓的自然換相點(diǎn)，被送到可編程邏輯電路 CPLD 模塊 52。所述可編程邏輯電路CPLD模塊52 (參見(jiàn)圖7、9)主要由三部分邏輯單元構(gòu)成，每 部分單元均采用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)脈沖觸發(fā)檢測(cè)單元521，脈沖擴(kuò)展單元522和脈 沖組合單元523 (脈沖觸發(fā)檢測(cè)單元521單獨(dú)產(chǎn)生零點(diǎn)脈沖作為可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊 53的觸發(fā)信號(hào)，與本模塊的其他兩部分無(wú)關(guān)。脈沖擴(kuò)展單元522完成由可編程計(jì)數(shù)器82C54 模塊53送入的1 μ S觸發(fā)脈沖的展寬，并將展寬的脈沖送入脈沖組合單元523)。同步電壓 采集電路模塊51輸出的方波信號(hào)送入可編程邏輯電路CPLD模塊52的脈沖觸發(fā)檢測(cè)單元 521。通過(guò)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，檢測(cè)交流電壓信號(hào)的正負(fù)過(guò)零點(diǎn)，并據(jù)此輸出零點(diǎn)脈沖，對(duì)應(yīng)三 相電壓的自然換向點(diǎn)，此零點(diǎn)脈沖送入可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊53。從可編程計(jì)數(shù)器82C54 模塊53輸出的低電平觸發(fā)脈沖寬度為1 μ s的窄脈沖，此脈沖送入脈沖擴(kuò)展單元522。取反 后送到D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，三相方波信號(hào)送入D觸發(fā)器的D端，當(dāng)1 μ s的窄脈沖觸發(fā) 時(shí)，D觸發(fā)器輸出端電平翻轉(zhuǎn)，形成觸發(fā)脈沖前沿。脈沖寬度控制信號(hào)由定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生，此信 號(hào)送到D觸發(fā)器的復(fù)位端，再此將D觸發(fā)器輸出端電平翻轉(zhuǎn)，從而形成六路定時(shí)寬度的單窄 觸發(fā)脈沖。單窄觸發(fā)脈沖送入脈沖組合單元523，按照脈沖順序號(hào)，每個(gè)脈沖為前面的一個(gè) 晶閘管補(bǔ)發(fā)脈沖，即可得到六路雙窄脈沖。然后送至脈沖放大模塊54。實(shí)施例的可編程邏 輯電路CPLD模塊52的內(nèi)部核心器件為ΕΡΜ7128芯片，具有門電路2500個(gè)，宏單元128個(gè)， 邏輯陣列8 ±夬，外接引腳84個(gè)及封裝PLCC-84。所述可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊53用于產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊把 移相角的角度折算成對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，通過(guò)硬件定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)。本設(shè)計(jì)采用 82C54的三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)觸發(fā)角相位的精確定位。82C54可編程定時(shí)器芯片計(jì)算得 到觸發(fā)角觸發(fā)相位。82C54可編程定時(shí)器芯片內(nèi)部含有3個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，觸發(fā)時(shí) 鐘采用IMHz的外部時(shí)鐘，可實(shí)現(xiàn)0.018°的相位精度。定時(shí)器工作于硬件啟動(dòng)選通脈沖輸 出方式，門控信號(hào)由可編程邏輯電路CPLD模塊2輸入的零點(diǎn)脈沖啟動(dòng)，待定時(shí)計(jì)數(shù)完畢后， 輸出Iys低電平脈沖，輸出至可編程邏輯電路CPLD模塊52，此低電平脈沖為觸發(fā)脈沖α 的前沿。利用定時(shí)器的鎖存器功能，將計(jì)算后數(shù)據(jù)一次性寫入，并予以保存，寫入時(shí)不必判 斷計(jì)數(shù)進(jìn)程；當(dāng)無(wú)新數(shù)據(jù)產(chǎn)生或計(jì)算機(jī)忙于其它任務(wù)時(shí)，鎖存器中的數(shù)據(jù)可反復(fù)使用；當(dāng) 計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)會(huì)自動(dòng)裝入計(jì)數(shù)器，待下次計(jì)數(shù)同步到來(lái)時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)。實(shí)施例的可編程計(jì)數(shù)器 82C54模塊53的內(nèi)部具有三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器，六種工作方式選擇，能按照十進(jìn)制或二 進(jìn)制減計(jì)數(shù)工作，計(jì)數(shù)時(shí)鐘為8MHz。
所述脈沖放大模塊54(參見(jiàn)圖7、10)包括順序連接的光耦隔離單元541、緩沖器 單元542和脈沖功率放大單元543。經(jīng)過(guò)可編程邏輯電路CPLD模塊52送入的雙窄脈沖先 通過(guò)光耦隔離單元541隔離，送入緩沖器單元542進(jìn)行信號(hào)適配，再送入脈沖功率放大單元 543，用于完成對(duì)可編程邏輯電路CPLD模塊52輸出的6路雙窄脈沖繼續(xù)進(jìn)行功率放大，可 編程邏輯電路CPLD模塊52脈沖單元輸出的脈沖功率較小，需依次經(jīng)過(guò)光耦隔離單元521、 緩沖器單元542，脈沖功率放大單元543后才能用來(lái)觸發(fā)晶間管。觸發(fā)脈沖由前級(jí)進(jìn)入模塊 54內(nèi)進(jìn)一步經(jīng)功率放大管放大后觸發(fā)可控硅。所述人機(jī)對(duì)話模塊6包括液晶顯示單元和串行通訊單元；液晶顯示是智能感應(yīng)加 熱控制器組成的一部分，它為用戶提供了易于操作的人機(jī)對(duì)話界面，方便用戶進(jìn)行變量的 觀察、參量的修改及參數(shù)文件的固化。顯示功能主要由液晶顯示器和操作按鍵組成，液晶顯 示器具有12864R漢字圖形點(diǎn)陣，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(16X16點(diǎn)陣)、 128個(gè)字符(8X16點(diǎn)陣)及64X256點(diǎn)陣顯示RAM (⑶RAM)。串行通訊單元可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì) 控制器參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，在線修改，參數(shù)及執(zhí)行文件的傳輸。本發(fā)明控制器的主循環(huán)體完成人機(jī)交互功能，利用大屏幕液晶顯示器，用戶可自 行整定實(shí)現(xiàn)多組不同規(guī)格鋼絞線加熱參數(shù)的設(shè)定，實(shí)時(shí)顯示直流電壓、進(jìn)線電流、中頻電 壓、線材運(yùn)行速度、線材溫度等模擬量，可顯示開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，用戶還可以組建符合自己習(xí)慣 的顯示屏。通過(guò)串行通訊方式，在Windows界面上傳、下載程序和配置文件，在線顯示運(yùn)行 數(shù)據(jù)，在線修改和固化參數(shù)等。本發(fā)明控制器的工作原理和過(guò)程是首先分別將高電壓或大電流模擬量及數(shù)字量 信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)(模擬量、開(kāi)關(guān)量)適配模塊隔離和降壓變換為為數(shù)據(jù)采集模塊能接受的低 電壓和小電流信號(hào)。其中模擬量信號(hào)包括直流電壓、中頻電壓、進(jìn)線電流、速度測(cè)量信號(hào)、溫 度測(cè)量信號(hào)。其中直流電壓采集單元31通過(guò)采樣電阻取得整流器7輸出直流電壓；通過(guò)速 度傳感器9，溫度傳感器10，速度、溫度采集適配單元32完成速度、溫度信號(hào)的采集；開(kāi)關(guān) 量輸入輸出適配單元33完成整體控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量的輸入輸出。開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)包括手自 動(dòng)切換、停止信號(hào)、速度疊加、加水壓保護(hù)、故障復(fù)歸等。開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)由兩級(jí)隔離電路完 成。第一級(jí)由AC220V交流繼電器331組成，當(dāng)輸入信號(hào)動(dòng)作時(shí)，輸出有源24V節(jié)點(diǎn)信號(hào)作 為第二級(jí)的輸入。第二級(jí)由內(nèi)光耦器件332組成，完成24V/5V的隔離，并由送出端333，輸 出信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集模塊2。開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)包括預(yù)磁化，預(yù)充電，故障報(bào)出，設(shè)備運(yùn)行等， 開(kāi)關(guān)量輸出電路由光耦合器和繼電器構(gòu)成，控制器通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊2發(fā)出命令后送入開(kāi) 關(guān)量輸出單元接受端334(參見(jiàn)圖6)，光耦合器335完成開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)5V/24V電平轉(zhuǎn)換 及隔離(參見(jiàn)圖6)，轉(zhuǎn)換后的輸出信號(hào)控制DC24V繼電器336，將繼電器無(wú)源接點(diǎn)通過(guò)端子 送出(參見(jiàn)圖6)；同步信號(hào)轉(zhuǎn)換單元34將同步信號(hào)轉(zhuǎn)化成整流觸發(fā)脈沖需要的方波信號(hào)。 通過(guò)數(shù)據(jù)適配模塊3的隔離、降壓，使用連接電纜將采集到的模擬量，開(kāi)關(guān)量信號(hào)送入到數(shù) 據(jù)采集模塊2。數(shù)據(jù)采集模塊2利用A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬量離散為數(shù)字量，利用開(kāi)關(guān)量采集 芯片采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)，被采集到的信號(hào)通過(guò)PC104總線送入CPU系統(tǒng)控制模塊1 ；CPU系統(tǒng)控制模塊1將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算、判斷，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā) 出起動(dòng)命令，并通過(guò)連接電纜送到起動(dòng)控制模塊4。利用起動(dòng)控制模塊4，控制電源上電后 整流柜2C接觸器，逆變柜3C接觸器吸合，預(yù)充電電容充電。預(yù)充電電容充滿后，按起動(dòng)按 鈕發(fā)出起動(dòng)命令，控制器接收起動(dòng)命令后，經(jīng)Kg發(fā)出脈沖列(Kg指示燈點(diǎn)亮)觸發(fā)預(yù)磁化控制可控硅51KK，使整個(gè)預(yù)磁化回路導(dǎo)通為電抗器儲(chǔ)能。預(yù)磁化工作數(shù)秒后，由控制器經(jīng)發(fā) 出充電電容放電命令，逆變柜8MB觸發(fā)放電控制可控硅，充電電容對(duì)槽路放電。經(jīng)小段延時(shí) 后，控制器發(fā)出切除命令，經(jīng)中間繼電器聯(lián)動(dòng)2C接觸器、3C接觸器斷開(kāi)，并閉鎖Kg (Kg指示 燈熄滅)及8MB脈沖，使得預(yù)磁化可控硅51KK，放電回路可控硅61KK停止導(dǎo)通。延時(shí)一段 時(shí)間后，控制器判斷感應(yīng)槽路是否起振，如果起振可繼續(xù)增加電壓，否則將整流控制角拉至 150°逆變狀態(tài)，同時(shí)報(bào)出起動(dòng)失敗。如果準(zhǔn)備再次起動(dòng)，需要按停止按鈕，使充電電容再次 充電以完成下次起動(dòng)前的準(zhǔn)備。起動(dòng)成功后，CPU系統(tǒng)控制模塊1采用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)采用PID調(diào)節(jié)，PID 參數(shù)可分別連續(xù)整定，可構(gòu)造為P，PI，PD等形式，具有暫態(tài)和直流增益抑制功能。滿足直流 輸出電壓控制精度的要求，調(diào)節(jié)速度快、動(dòng)態(tài)性能好、適應(yīng)范圍廣?？刂破魇褂盟俣雀S程 序設(shè)定數(shù)條曲線，保證輸出功率對(duì)被加熱線材溫度的恒定控制。同時(shí)采用溫度閉環(huán)調(diào)節(jié)作 為補(bǔ)償，溫度閉環(huán)調(diào)節(jié)控制模型使用改進(jìn)后的PID算法控制輸出功率，很好的滿足溫度控 制的要求。同時(shí)CPU系統(tǒng)控制模塊1根據(jù)采集的進(jìn)線電流信號(hào)與電流限制設(shè)定值比較，中頻 電壓與中頻電壓設(shè)定值比較，當(dāng)進(jìn)線電流數(shù)值達(dá)到電流限制值時(shí)，電流限制器動(dòng)作，對(duì)進(jìn)線 電流進(jìn)行控制。當(dāng)進(jìn)線電流數(shù)值達(dá)到電流保護(hù)最大值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作同時(shí)封鎖脈沖，停止整流 器輸出。根據(jù)采集的當(dāng)中頻電壓數(shù)值達(dá)到電壓限制設(shè)定值時(shí)，電壓限制器動(dòng)作，對(duì)中頻電壓 進(jìn)行控制。當(dāng)中頻電壓達(dá)到電壓保護(hù)設(shè)定最大值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作同時(shí)封鎖脈沖，停止整流器輸 出ο作為輔助計(jì)算單元，INTEL80X87數(shù)據(jù)協(xié)處理器配合INTEL80X86可處理64位雙精 度浮點(diǎn)和80位擴(kuò)展精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，可極大提高數(shù)字濾波，比例積分微分(PID)校正單元的 運(yùn)算的準(zhǔn)確性、快速性，利用INTEL80X87數(shù)據(jù)協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)控制角度的余弦移相，它將整 流橋的輸出電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破骺刂齐妷汉驼鳂蜉敵鲭娏鞯木€性組合，整流橋的非線性得 到校正，減輕了控制器的負(fù)擔(dān)。最后CPU系統(tǒng)控制模塊1將計(jì)算好的控制角通過(guò)PC104總線送入數(shù)據(jù)采集模塊2 的計(jì)數(shù)器，以同步觸發(fā)信號(hào)為基準(zhǔn)，產(chǎn)生數(shù)字脈沖。整個(gè)脈沖觸發(fā)單元主要由同步信號(hào)形 成，觸發(fā)角a的計(jì)算，及脈沖形成、輸出及功率放大3個(gè)環(huán)節(jié)組成。本發(fā)明控制器采用功能強(qiáng)大的微處理器，內(nèi)部集成的定時(shí)器可以精確控制觸發(fā)角 α的大小，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移相觸發(fā)，利用同步信號(hào)轉(zhuǎn)換單元34，將三相同步進(jìn)線電壓轉(zhuǎn)換為 的整流同步觸發(fā)信號(hào)。通過(guò)整流柜內(nèi)的同步變壓器將三相進(jìn)線線電壓380V轉(zhuǎn)換為20V，經(jīng) 端子送入控制器，然后通過(guò)移相、濾波、過(guò)零比較電路將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)單 穩(wěn)觸發(fā)器后，形成最終的同步觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)角的形成需要使用3個(gè)計(jì)數(shù)器，采用硬件觸發(fā) 方式，計(jì)數(shù)同步信號(hào)的上升沿。利用計(jì)數(shù)器內(nèi)部鎖存器，將PID計(jì)算后數(shù)據(jù)一次性寫入，并 予以保存，寫入時(shí)不必判斷計(jì)數(shù)進(jìn)程。當(dāng)無(wú)新數(shù)據(jù)產(chǎn)生或計(jì)算機(jī)忙于其它任務(wù)時(shí)，鎖存器中 的數(shù)據(jù)可反復(fù)使用，當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)會(huì)自動(dòng)裝入計(jì)數(shù)器，待下次計(jì)數(shù)同步到來(lái)時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)。晶 閘管門控制脈沖由CPU利用計(jì)數(shù)器產(chǎn)生并經(jīng)CPLD處理過(guò)，按相序自動(dòng)分配，形成6路互補(bǔ) 的雙窄脈沖。脈沖寬度可由軟件設(shè)定，門控脈沖單元的輸出脈沖功率較小，需經(jīng)過(guò)放大才能 用來(lái)觸發(fā)晶間管。放大任務(wù)由脈沖放大部件完成。其輸出脈沖經(jīng)脈沖變壓器隔離后通過(guò)控 制器端子G1-K1、G2-K2、G3-K3、G4-K4、G5-K5、G6-K6送出，直接觸發(fā)晶閘管。當(dāng)脈沖觸發(fā)正常時(shí)，前面板K1-K6六個(gè)LED指示燈工作正常點(diǎn)亮。故障時(shí)將封鎖脈沖，K1-K6六個(gè)LED指 示燈熄滅。 人機(jī)對(duì)話模塊6通過(guò)并行接口，直接將信號(hào)引入CPU系統(tǒng)控制模塊1，完成參數(shù)的 顯示與修改。提供了易于操作的人機(jī)對(duì)話界面，方便用戶進(jìn)行變量的觀察、參量的修改及參 數(shù)文件的固化。顯示功能主要由液晶顯示器和操作按鍵組成，液晶顯示器具有12864R漢字 圖形點(diǎn)陣，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(16X16點(diǎn)陣)、128個(gè)字符(8X16點(diǎn) 陣)及64X256點(diǎn)陣顯示RAM(⑶RAM)。串行通訊單元可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視， 在線修改，參數(shù)及執(zhí)行文件的傳輸。利用大屏幕液晶顯示器，用戶可自行整定實(shí)現(xiàn)多組不同 規(guī)格鋼絞線加熱參數(shù)的設(shè)定，實(shí)時(shí)顯示直流電壓、進(jìn)線電流、中頻電壓、線材運(yùn)行速度、線材 溫度等模擬量，并且可顯示開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，用戶還可以組建符合自己習(xí)慣的顯示屏。通過(guò)串行 通訊方式，在Windows界面上傳、下載程序和配置文件，在線顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)，在線修改和固 化參數(shù)等。
權(quán)利要求
一種移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于該控制器采用DCR全數(shù)字模塊化設(shè)計(jì)，包括CPU系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)適配模塊、起動(dòng)控制模塊、數(shù)字脈沖形成模塊和人機(jī)對(duì)話模塊，所述數(shù)據(jù)包括模擬量和開(kāi)關(guān)量；所述CPU系統(tǒng)控制模塊由INTEL80X86處理器、INTEL80X87浮點(diǎn)協(xié)處理器、DISKONCHIP電子盤和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器構(gòu)成，這些構(gòu)成單元通過(guò)32位內(nèi)部數(shù)據(jù)與地址總線ADDRESS/DATA BUS16相連，并通過(guò)數(shù)據(jù)緩沖器BUFFER15的轉(zhuǎn)換連接至外部總線PC104BUS17，完成與其它模塊的，連接符合PC104規(guī)范；所述數(shù)據(jù)采集模塊采用連接符合PC104規(guī)范結(jié)構(gòu)，包括模擬量輸入單元，開(kāi)關(guān)量輸入輸出單元和計(jì)數(shù)器觸發(fā)單元三部分，每部分由地址與數(shù)據(jù)總線連接；所述模擬量輸入單元由具有12位分辨率、最大采樣率200KHz的A/D轉(zhuǎn)換芯片組成，通過(guò)不同聯(lián)接模擬量組成16路單端或8路差分輸入；所述開(kāi)關(guān)量輸入輸出單元共24路，采用TTL/CMOS兼容電路；所述計(jì)數(shù)器觸發(fā)單元由6個(gè)16位，10MHz計(jì)數(shù)/定時(shí)器組成；所述數(shù)據(jù)適配模塊由直流電壓采集單元，模擬量采集適配單元，開(kāi)關(guān)量輸入輸出適配單元和同步信號(hào)轉(zhuǎn)換單元組成；所述模擬量采集適配單元由線形隔離器件、電平整形及匹配電路組成；所述模擬量信號(hào)包括直流電壓信號(hào)、中頻電壓信號(hào)、進(jìn)線電流信號(hào)、移動(dòng)線材的速度信號(hào)和溫度信號(hào)；所述起動(dòng)控制模塊包括起動(dòng)控制邏輯單元和預(yù)磁化觸發(fā)單元；所述數(shù)字脈沖形成模塊采用可編程全數(shù)字移相雙窄脈沖觸發(fā)器，該觸發(fā)器包括同步電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、可編程邏輯電路CPLD模塊、可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊和脈沖放大模塊；其連接方式為首先經(jīng)過(guò)同步變壓器將三相正弦波引入同步電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，將正弦波轉(zhuǎn)化為三相方波；再將轉(zhuǎn)換后的三相方波信號(hào)送入可編程邏輯電路CPLD模塊，形成六路脈沖觸發(fā)電平；該觸發(fā)電平送入可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊中作為觸發(fā)角α的啟動(dòng)命令信號(hào)，觸發(fā)角α的控制范圍為0 150°，經(jīng)過(guò)可編程計(jì)數(shù)器82C54模塊存儲(chǔ)寄存器減計(jì)數(shù)計(jì)算，最終輸出六路1微秒寬度的脈沖觸發(fā)信號(hào)；輸出的脈沖觸發(fā)信號(hào)再送回可編程邏輯電路CPLD模塊進(jìn)行脈沖展寬和組合，形成六路雙窄觸發(fā)脈沖；最后經(jīng)過(guò)脈沖放大模塊隔離與放大，形成移相雙窄觸發(fā)脈沖；所述人機(jī)對(duì)話模塊包括液晶顯示單元和串行通訊單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述的模擬量移動(dòng)線 材的速度信號(hào)通過(guò)速度傳感器將速度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，量程為0-20mA，送入霍爾傳感 器，經(jīng)過(guò)隔離后，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并經(jīng)過(guò)二階濾波電路，最終送入數(shù)據(jù)采集模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述模擬量溫度信號(hào) 由溫度傳感器、紅外線測(cè)溫儀送入，量程為電流型4-20mA，輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)紅外線測(cè)溫儀溫度 顯示的上下限，經(jīng)過(guò)線形光耦合器的隔離，通過(guò)適配單元將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，最終 送入數(shù)據(jù)采集模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述模擬量直流電 壓信號(hào)采用霍爾器件隔離，霍爾傳感器的變比為1 2. 5、額定原邊輸入IOmA時(shí)，副邊輸出 25mA，經(jīng)阻值200Ω的采樣電阻獲得采樣電壓，送入數(shù)據(jù)采集模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述模擬量進(jìn)線電流 信號(hào)通過(guò)電流互感器取自整流橋交流側(cè)，通過(guò)1000/5，5/0. 1兩級(jí)電流互感器隔離，將大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為小電流信號(hào)，使用阻值150Ω的采樣電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，采樣 電壓經(jīng)過(guò)端子送入控制器，通過(guò)全控整流將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，最后經(jīng)分壓后，送入 數(shù)據(jù)采集模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述INTEL80X86處理 器為增強(qiáng)型 3. 3V、80486DXCPU、33M-133MHz ； INTEL80X87 浮點(diǎn)協(xié)處理器為 80487。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述可編程計(jì)數(shù)器 82C54模塊的內(nèi)部具有三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器，六種工作方式選擇，能按照十進(jìn)制或二進(jìn) 制減計(jì)數(shù)工作，計(jì)數(shù)時(shí)鐘為8MHz。
8 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述可編程邏輯電路 CPLD模塊的內(nèi)部核心器件為EPM7128芯片，具有門電路2500個(gè)，宏單元128個(gè)，邏輯陣列8 塊，外接引腳84個(gè)及封裝PLCC-84。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述INTEL80X86處理 器利用中斷管理系統(tǒng)將執(zhí)行任務(wù)劃分為主程序和中斷程序主程序完成系統(tǒng)的初始化，上 位機(jī)通訊，液晶顯示和故障記錄功能；中斷程序按控制級(jí)別由高到低分為lms、3ms和IOms 三級(jí)中斷程序，其中，以Ims中斷程序主要完成直流電壓、進(jìn)線電流、速度、溫度、加速度模 擬量的采集、濾波和標(biāo)么化的計(jì)算；3ms中斷程序主要完成速度的跟隨曲線設(shè)定、進(jìn)線電 流、中頻電壓的限制與保護(hù)、直流電壓恒壓調(diào)節(jié)、溫度閉環(huán)控制功能；IOms中斷程序完成實(shí) 時(shí)要求不高的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的采集、濾波、開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)的送出及故障綜合報(bào)警。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其特征在于所述，INTEL80X87數(shù) 據(jù)協(xié)處理器具有64位雙精度浮點(diǎn)和80位擴(kuò)展精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制角度的余弦移相。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種移動(dòng)線材感應(yīng)加熱控制器，其包括CPU系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)適配模塊、起動(dòng)控制模塊、脈沖形成模塊和人機(jī)對(duì)話模塊，CPU系統(tǒng)控制模塊由INTEL80X86處理器、INTEL80X87浮點(diǎn)協(xié)處理器、DISKONCHIP電子盤和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器構(gòu)成；數(shù)據(jù)采集模塊包括模擬量輸入單元，開(kāi)關(guān)量輸入輸出單元和計(jì)數(shù)器觸發(fā)單元；數(shù)據(jù)適配模塊由直流電壓采集單元，模擬量采集適配單元，開(kāi)關(guān)量輸入輸出適配單元和同步信號(hào)轉(zhuǎn)換單元組成；起動(dòng)控制模塊包括起動(dòng)控制邏輯單元和預(yù)磁化觸發(fā)單元；數(shù)字脈沖形成模塊包括同步信號(hào)整形，觸發(fā)角計(jì)算，觸發(fā)脈沖形成及功率放大單元；人機(jī)對(duì)話模塊包括液晶顯示和串行通訊單元。
文檔編號(hào)H05B6/06GK101977456SQ20101027291
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者馮勇, 張強(qiáng), 李志剛, 王亞彬, 程姝丹, 黃凱 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)