本發(fā)明涉及冶金工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于冶金工業(yè)的液體鍋爐控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

冶金就是從礦物中提取金屬或金屬化合物，用各種加工方法將金屬制成具有一定性能的金屬材料的過(guò)程和工藝。冶金具有悠久的發(fā)展歷史，從石器時(shí)代到隨后的青銅器時(shí)代，再到近代鋼鐵冶煉的大規(guī)模發(fā)展。人類發(fā)展的歷史融合了冶金的發(fā)展歷史。冶金的技術(shù)主要包括火法冶金、濕法冶金以及電冶金。隨著物理化學(xué)在冶金中成功應(yīng)用，冶金從工藝走向科學(xué)。其中火法冶金應(yīng)用最為廣泛。

在鋼鐵冶金的連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，維持鍋爐中鋼水液位的基本穩(wěn)定對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著舉足輕重的作用。鋼水液位高度的波動(dòng)太大會(huì)使鍋爐中的保護(hù)渣等夾雜物帶入鋼水中，不僅影響鑄坯的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致鋼水溢出等重大生產(chǎn)事故的發(fā)生。為了提高鋼坯的產(chǎn)品質(zhì)量，避免生產(chǎn)事故，降低操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，就必須有一套高精度的鋼水液位控制系統(tǒng)，使鍋爐中鋼水液位高度波動(dòng)范圍控制在5mm以內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于冶金工業(yè)的液體鍋爐控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于冶金工業(yè)的液體鍋爐控制系統(tǒng)，包括檢測(cè)模塊、第一模數(shù)鉆換氣、放大器、單片機(jī)、顯示屏、輸入模塊、存儲(chǔ)器、信號(hào)指示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述檢測(cè)模塊包括溫度檢測(cè)和液位檢測(cè)兩個(gè)部分，其中溫度檢測(cè)與放大器的信號(hào)輸入端相連接，液位檢測(cè)于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，放大器的信號(hào)輸出端連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接單片機(jī)，單片機(jī)還分別連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示屏、存儲(chǔ)器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號(hào)指示模塊、輸入模塊和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器還連接檢測(cè)模塊中的液位檢測(cè)部分，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊還連接電控閥門和加熱器；放大器包括電容c1、變壓器w、mos管q1和三極管v1，所述電容c1的一端連接信號(hào)輸入端in，電容c1的另一端連接線圈n1的中心抽頭，線圈n1的一端連接電阻r2和變壓器w的初級(jí)線圈n2，線圈n1的另一端連接電阻r1和電容c2，電阻r1的另一端連接電容c2的另一點(diǎn)、二極管d1的陽(yáng)極、電容c4、電容c6、電阻r4和mos管q1的源極，變壓器w的初級(jí)線圈n2的另一端連接二極管d1的陰極和場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的柵極，電阻r2的另一端連接三極管v1的基極、變壓器w的次級(jí)線圈n3和場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的漏極，變壓器w的次級(jí)線圈n3的另一端連接電阻r3和電容c3，三極管v1的發(fā)射極連接線圈n4，線圈n4的中心抽頭連接電容c5，電容c5的另一點(diǎn)連接電容c6的另一端和信號(hào)輸出端out。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述液位檢測(cè)部分采用電渦流傳感器。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述溫度檢測(cè)模塊采用pt100型溫度傳感器。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述單片機(jī)采用atmega128l。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的型號(hào)為sd201。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述輸入模塊為2*2矩陣鍵盤。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述信號(hào)指示模塊包括4個(gè)led指示燈和1個(gè)蜂鳴器。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)相同，型號(hào)為lt1077。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)相同，型號(hào)為ltc1291。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明用于冶金工業(yè)的液體鍋爐控制系統(tǒng)通過(guò)電渦流傳感器及其高精度放大器把鋼水液位高度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，通過(guò)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)；再通過(guò)plc控制器、注水電機(jī)和電熱爐組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠有效的控制液位的高度以及金屬液體的溫度，從而控制注入鍋爐的鋼水流量，使鍋爐的液位高度波動(dòng)范圍小于5mm。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)方框圖。

圖2為放大器的電路圖。

圖3為atmega128l單片機(jī)的引腳功能圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1～3，本發(fā)明實(shí)施例中，一種用于冶金工業(yè)的液體鍋爐控制系統(tǒng)，包括檢測(cè)模塊、第一模數(shù)鉆換氣、放大器、單片機(jī)、顯示屏、輸入模塊、存儲(chǔ)器、信號(hào)指示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述檢測(cè)模塊包括溫度檢測(cè)和液位檢測(cè)兩個(gè)部分，其中溫度檢測(cè)與放大器的信號(hào)輸入端相連接，液位檢測(cè)于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，放大器的信號(hào)輸出端連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接單片機(jī)，單片機(jī)還分別連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示屏、存儲(chǔ)器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號(hào)指示模塊、輸入模塊和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器還連接檢測(cè)模塊中的液位檢測(cè)部分，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊還連接電控閥門和加熱器。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：放大器包括電容c1、變壓器w、mos管q1和三極管v1，所述電容c1的一端連接信號(hào)輸入端in，電容c1的另一端連接線圈n1的中心抽頭，線圈n1的一端連接電阻r2和變壓器w的初級(jí)線圈n2，線圈n1的另一端連接電阻r1和電容c2，電阻r1的另一端連接電容c2的另一點(diǎn)、二極管d1的陽(yáng)極、電容c4、電容c6、電阻r4和mos管q1的源極，變壓器w的初級(jí)線圈n2的另一端連接二極管d1的陰極和場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的柵極，電阻r2的另一端連接三極管v1的基極、變壓器w的次級(jí)線圈n3和場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的漏極，變壓器w的次級(jí)線圈n3的另一端連接電阻r3和電容c3，三極管v1的發(fā)射極連接線圈n4，線圈n4的中心抽頭連接電容c5，電容c5的另一點(diǎn)連接電容c6的另一端和信號(hào)輸出端out。

液位檢測(cè)部分采用電渦流傳感器。溫度檢測(cè)模塊采用pt100型溫度傳感器。單片機(jī)采用atmega128l。場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的型號(hào)為sd201。輸入模塊為2*2矩陣鍵盤。信號(hào)指示模塊包括4個(gè)led指示燈和1個(gè)蜂鳴器。第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)相同，型號(hào)為lt1077。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)相同，型號(hào)為ltc1291。

本發(fā)明的工作原理是，本涉及主要由三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：信號(hào)檢測(cè)與放大子系統(tǒng)、信號(hào)處理子系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制子系統(tǒng)。信號(hào)檢測(cè)與放大子系統(tǒng)包括檢測(cè)模塊、放大器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，信號(hào)處理子系統(tǒng)包括單片機(jī)、顯示屏、信號(hào)指示模塊和鍵盤，plc及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制子系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)模塊、電控閥門和加熱器，信號(hào)檢測(cè)與放大子系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)電渦流傳感器把鋼水液位高度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，并且通過(guò)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制子系統(tǒng)的主要功能是與信號(hào)處理子系統(tǒng)通信，發(fā)出加熱命令，接收其應(yīng)答信號(hào)，在加熱過(guò)程中根據(jù)信號(hào)處理子系統(tǒng)的輸出電流大小，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電控閥門開(kāi)啟度，從而控制注入鍋爐的鋼水流量，使鍋爐內(nèi)金屬液體的液位高度波動(dòng)范圍小于5mm。

作為本發(fā)明的一種實(shí)施例：?jiǎn)纹瑱C(jī)采用atmel公司生產(chǎn)的8bit、增強(qiáng)型avr單片機(jī)atmega128l，其引腳數(shù)為64個(gè)，i/o端口有53個(gè)，片內(nèi)有128kb的flash、4kb的sram和4kb的e2prom，還有兩個(gè)8bit的定時(shí)器和兩個(gè)16bit的計(jì)時(shí)器；具有8路10bita/d轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)資源比較豐富，性能可滿足本子系統(tǒng)使用要求。

輸入模塊為2*2鍵盤，單片機(jī)利用一路片內(nèi)a/d轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)4個(gè)按鍵的識(shí)別。通過(guò)不同按鍵按下后串聯(lián)接到+5v的使分壓電阻輸出電壓的不同來(lái)識(shí)別不同的按鍵。4個(gè)按鍵的操作分別對(duì)應(yīng)為運(yùn)行(run)、調(diào)整(adj)、線性化(line)、設(shè)置(set)4個(gè)功能。其中，“運(yùn)行”是指系統(tǒng)的正常運(yùn)行；“調(diào)整”是指在開(kāi)澆之前，把系統(tǒng)調(diào)整到一個(gè)初始狀態(tài)，具體操作是在液位高度為150mm時(shí)，通過(guò)對(duì)前級(jí)放大子系統(tǒng)及信號(hào)處理子系統(tǒng)的mv補(bǔ)償，使液位電壓值為4.96v；“線性化”是在0～150mm的范圍內(nèi)，通過(guò)傳感器配合設(shè)定16組不同液位與電壓的數(shù)據(jù)；“設(shè)置”是對(duì)線性化數(shù)據(jù)輸入的確認(rèn)。

放大器的具體電路如圖2所示，電路中，輸入信號(hào)in經(jīng)耦合電容c1后加到變壓器w1的繞組n1的中心抽頭，再經(jīng)變壓器w2的初級(jí)繞組n2加到場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的柵極上，這種方式具有阻抗轉(zhuǎn)換的功能，將50n輸入阻抗提高到200n，變壓器t2的次級(jí)繞組n3又是場(chǎng)效應(yīng)晶體管q1的漏極負(fù)載，因此放大器的增益取決于w2的次級(jí)繞組數(shù)。v1是射極輸出放大器方式，通過(guò)線圈n4抽頭的選擇可得到不同的輸出阻抗，其輸出經(jīng)過(guò)電容c5耦合、電容c6濾波后從輸出端out輸出。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用了12bita/d轉(zhuǎn)換器ltc1291來(lái)實(shí)現(xiàn)液位模擬量的采集。這是一種具有兩個(gè)通道的12bit串位adc芯片，由于輸入的液位電壓范圍是0～6v，所以供電電壓設(shè)為6v。轉(zhuǎn)換后的數(shù)值量以串行方式提供給單片機(jī)，作為毫伏補(bǔ)償輸入和相應(yīng)液位電流輸出的依據(jù)。

第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用是在加熱前，通過(guò)補(bǔ)償將液位高度與對(duì)應(yīng)的輸出電壓調(diào)整到一個(gè)確定的對(duì)應(yīng)值，比如在液位高度為150mm時(shí)，使前級(jí)放大板的輸出電壓為4.96v，若高于此值，則進(jìn)行負(fù)補(bǔ)償，低于此值，則進(jìn)行正補(bǔ)償，所以補(bǔ)償?shù)暮练凳强烧韶?fù)的，d/a轉(zhuǎn)換器采用雙12bit分辨率的ltc1446，輸出運(yùn)算放大器lt1077的供電電壓為±5v。補(bǔ)償是有限制的，其輸入數(shù)值范圍為0～±150。

顯示屏采用的是分辨率為320×240、帶觸摸屏的lcd模塊，顯示的主要內(nèi)容為系統(tǒng)運(yùn)行界面、工作調(diào)整界面、補(bǔ)償界面和線性化界面及相關(guān)參數(shù)。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。