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程和工藝。冶金具有悠久的發(fā)展歷史，從石器時代到隨后的青銅器時代，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)過程中，維持鍋爐中鋼水液位的基本穩(wěn)定對產(chǎn)品質(zhì)量有著舉足輕重的作用。鋼水液位高度的波動太大會使鍋爐中的保護渣等夾雜物帶入鋼水中，不僅影響鑄坯的質(zhì)量，嚴重時甚至?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強度，提高生產(chǎn)自動化水平，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范圍控制在5mm以內(nèi)。

技術(shù)實現(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)中提出的問題。

為實現(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)，包括檢測模塊、第一模數(shù)鉆換氣、放大器、單片機、顯示屏、輸入模塊、存儲器、信號指示模塊和驅(qū)動模塊，所述檢測模塊包括溫度檢測和液位檢測兩個部分，其中溫度檢測與放大器的信號輸入端相連接，液位檢測于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，放大器的信號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，單片機還分別連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示屏、存儲器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號指示模塊、輸入模塊和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器還連接檢測模塊中的液位檢測部分，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動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、二極管d1的陽極、電容c4、電容c6、電阻r4和mos管q1的源極，變壓器w的初級線圈n2的另一端連接二極管d1的陰極和場效應(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的次級線圈n3和場效應(yīng)晶體管q1的漏極，變壓器w的次級線圈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的另一點連接電容c6的另一端和信號輸出端out。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述液位檢測部分采用電渦流傳感器。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述溫度檢測模塊采用pt100型溫度傳感器。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述單片機采用atmega128l。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述場效應(yīng)晶體管q1的型號為sd201。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述輸入模塊為2*2矩陣鍵盤。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述信號指示模塊包括4個led指示燈和1個蜂鳴器。

作為本發(fā)明進一步的方案：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，型號為lt1077。

作為本發(fā)明進一步的方案：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，通過溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號；再通過plc控制器、注水電機和電熱爐組成執(zhí)行機構(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范圍小于5mm。

附圖說明

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單片機的引腳功能圖。

具體實施方式

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

請參閱圖1～3，本發(fā)明實施例中，一種用于冶金工業(yè)的液體鍋爐控制系統(tǒng)，包括檢測模塊、第一模數(shù)鉆換氣、放大器、單片機、顯示屏、輸入模塊、存儲器、信號指示模塊和驅(qū)動模塊，所述檢測模塊包括溫度檢測和液位檢測兩個部分，其中溫度檢測與放大器的信號輸入端相連接，液位檢測于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，放大器的信號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，單片機還分別連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示屏、存儲器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號指示模塊、輸入模塊和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器還連接檢測模塊中的液位檢測部分，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊還連接電控閥門和加熱器。

作為本發(fā)明進一步的方案：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、二極管d1的陽極、電容c4、電容c6、電阻r4和mos管q1的源極，變壓器w的初級線圈n2的另一端連接二極管d1的陰極和場效應(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的次級線圈n3和場效應(yīng)晶體管q1的漏極，變壓器w的次級線圈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的另一點連接電容c6的另一端和信號輸出端out。

液位檢測部分采用電渦流傳感器。溫度檢測模塊采用pt100型溫度傳感器。單片機采用atmega128l。場效應(yīng)晶體管q1的型號為sd201。輸入模塊為2*2矩陣鍵盤。信號指示模塊包括4個led指示燈和1個蜂鳴器。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，型號為ltc1291。

本發(fā)明的工作原理是，本涉及主要由三個子系統(tǒng)構(gòu)成：信號檢測與放大子系統(tǒng)、信號處理子系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)控制子系統(tǒng)。信號檢測與放大子系統(tǒng)包括檢測模塊、放大器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，信號處理子系統(tǒng)包括單片機、顯示屏、信號指示模塊和鍵盤，plc及執(zhí)行機構(gòu)控制子系統(tǒng)包括驅(qū)動模塊、電控閥門和加熱器，信號檢測與放大子系統(tǒng)的主要功能是通過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，并且通過溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號；執(zhí)行機構(gòu)控制子系統(tǒng)的主要功能是與信號處理子系統(tǒng)通信，發(fā)出加熱命令，接收其應(yīng)答信號，在加熱過程中根據(jù)信號處理子系統(tǒng)的輸出電流大小，通過執(zhí)行機構(gòu)控制電控閥門開啟度，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范圍小于5mm。

作為本發(fā)明的一種實施例：單片機采用atmel公司生產(chǎn)的8bit、增強型avr單片機atmega128l，其引腳數(shù)為64個，i/o端口有53個，片內(nèi)有128kb的flash、4kb的sram和4kb的e2prom，還有兩個8bit的定時器和兩個16bit的計時器；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，單片機利用一路片內(nèi)a/d轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)4個按鍵的識別。通過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識別不同的按鍵。4個按鍵的操作分別對應(yīng)為運行(run)、調(diào)整(adj)、線性化(line)、設(shè)置(set)4個功能。其中，“運行”是指系統(tǒng)的正常運行；“調(diào)整”是指在開澆之前，把系統(tǒng)調(diào)整到一個初始狀態(tài)，具體操作是在液位高度為150mm時，通過對前級放大子系統(tǒng)及信號處理子系統(tǒng)的mv補償，使液位電壓值為4.96v；“線性化”是在0～150mm的范圍內(nèi)，通過傳感器配合設(shè)定16組不同液位與電壓的數(shù)據(jù)；“設(shè)置”是對線性化數(shù)據(jù)輸入的確認。

放大器的具體電路如圖2所示，電路中，輸入信號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的初級繞組n2加到場效應(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的次級繞組n3又是場效應(yīng)晶體管q1的漏極負載，因此放大器的增益取決于w2的次級繞組數(shù)。v1是射極輸出放大器方式，通過線圈n4抽頭的選擇可得到不同的輸出阻抗，其輸出經(jīng)過電容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來實現(xiàn)液位模擬量的采集。這是一種具有兩個通道的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，作為毫伏補償輸入和相應(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，通過補償將液位高度與對應(yīng)的輸出電壓調(diào)整到一個確定的對應(yīng)值，比如在液位高度為150mm時，使前級放大板的輸出電壓為4.96v，若高于此值，則進行負補償，低于此值，則進行正補償，所以補償?shù)暮练凳强烧韶摰?，d/a轉(zhuǎn)換器采用雙12bit分辨率的ltc1446，輸出運算放大器lt1077的供電電壓為±5v。補償是有限制的，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)運行界面、工作調(diào)整界面、補償界面和線性化界面及相關(guān)參數(shù)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(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現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實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記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。