專利名稱：高爐冷卻壁數(shù)字式水溫差實(shí)時(shí)集散測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高爐水溫測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高爐冷卻壁數(shù)字式水溫
差實(shí)時(shí)集散測(cè)量裝置，對(duì)高爐冷卻壁中進(jìn)出水溫差進(jìn)行實(shí)時(shí)集散測(cè)量，能夠通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量 冷卻水溫差推斷高爐運(yùn)行狀況。
背景技術(shù)：
目前，公知的水溫差測(cè)量主要分兩類單點(diǎn)手持式水溫測(cè)量?jī)x和多點(diǎn)自動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè) 量系統(tǒng)。兩類器件基本都由熱電阻構(gòu)成的電橋、放大器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、傳輸模塊和數(shù)顯 模塊構(gòu)成。單點(diǎn)手持溫度測(cè)量?jī)x增加了工人勞動(dòng)且需數(shù)值穩(wěn)定后才能讀數(shù)。而普通的多點(diǎn)
自動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)由于高爐特殊環(huán)境都熱電阻電橋往往需要長(zhǎng)度不等的補(bǔ)償線，這樣就對(duì) 不同測(cè)量點(diǎn)的電橋構(gòu)成了不同的固有誤差，同時(shí)補(bǔ)償線受到干擾會(huì)影響溫度測(cè)量。上述兩 種電路由很多模塊構(gòu)成，每一模塊都能造成對(duì)測(cè)量誤差的積累，模塊電路太多出錯(cuò)時(shí)排錯(cuò) 點(diǎn)太多而不利于系統(tǒng)維護(hù)。另外，多點(diǎn)測(cè)量時(shí)各點(diǎn)都需要補(bǔ)償線，補(bǔ)償線太多也不易維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高爐冷卻壁數(shù)字式水溫差實(shí)時(shí)集散測(cè)量裝置，克
服了現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)多點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)熱電阻補(bǔ)償線固有電阻引起的誤差和線路上傳輸模擬
溫度信號(hào)容易受干擾的問(wèn)題；同時(shí)方便維護(hù)和信號(hào)在線路中更穩(wěn)定可靠地傳輸。 本實(shí)用新型包括溫度傳感器、傳輸總線、雙線制串行總線、二級(jí)微處理器、上位機(jī)；
每個(gè)二級(jí)微處理器分別使用雙線制串行總線連接1 8個(gè)終端溫度傳感器，各個(gè)二級(jí)微處
理器采集數(shù)據(jù)并封裝數(shù)據(jù)后通過(guò)傳輸總線(采用工業(yè)串行總線)連接到上位機(jī)。 溫度傳感器為數(shù)字式高精度溫度傳感器，溫度傳感器集成了熱電阻所在電橋、運(yùn)
算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電源穩(wěn)壓電路和傳感器與微處理器通信的接口電路。 傳輸總線采用集成隔離電路。 二級(jí)微處理器將外圍電路集成到溫度傳感器電路中；溫度傳感器終端采用數(shù)字溫 度傳感器，多個(gè)數(shù)字溫度傳感器輸出串行信號(hào)線接到一根串行總線上連到微控制器；串行 總線上通過(guò)上拉電阻接15V高壓，數(shù)字溫度傳感器采用13位AD轉(zhuǎn)換器；串行總線上采用集 成隔離電路，延長(zhǎng)了信號(hào)傳輸距離；微處理器與主機(jī)通過(guò)工業(yè)總線傳輸信號(hào)，并采用了工業(yè) 總線隔離電路，為所有微控制器通信端口都提供3000V以上的光電隔離，所有微處理器端 口處都設(shè)有短路開(kāi)路保護(hù)。 本實(shí)用新型的有益效果是，可以有效減小傳輸誤碼率和抑制溫度采集電路多模塊 誤差積累問(wèn)題，并采用工業(yè)總線集成HUB接口 ，做到防止雷擊和干擾，短路和開(kāi)路保護(hù)，保 障通信可靠穩(wěn)定。不僅大規(guī)模減少了中間易受干擾的模塊，而且采用數(shù)字式溫度傳感器提 高了測(cè)溫精度，所有線路采用數(shù)字信號(hào)來(lái)通信，并采用串行總線。能夠可靠實(shí)時(shí)并高精度測(cè) 量高爐冷卻壁水溫差的測(cè)量，并且，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾性能好。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為單個(gè)測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)的微處理器外圍結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為二級(jí)微處理器電路示意圖。
具體實(shí)施方式圖1 圖3為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
。 本實(shí)用新型包括溫度傳感器、傳輸總線、雙線制串行總線、二級(jí)微處理器、上位機(jī)。 每個(gè)二級(jí)微處理器分別使用雙線制串行總線連接1 8個(gè)終端溫度傳感器，各個(gè)二級(jí)微處 理器采集數(shù)據(jù)并封裝數(shù)據(jù)后通過(guò)傳輸總線(采用工業(yè)串行總線)連接到上位機(jī)。上位機(jī)通 過(guò)程序控制巡檢各個(gè)二級(jí)微處理器并讀取各二級(jí)微處理器下的溫度傳感器溫度數(shù)據(jù)，巡檢 完所有二級(jí)微處理器就采集到了所有溫度傳感器的溫度信號(hào)。 溫度傳感器為數(shù)字式高精度溫度傳感器，溫度傳感器集成了熱電阻所在電橋、運(yùn) 算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電源穩(wěn)壓電路和傳感器與微處理器通信的接口電路；接口直接 輸出包含有溫度信息的數(shù)字信號(hào)；1 8個(gè)傳感器信號(hào)輸出端并入到一根雙線制串行總線 與微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)與命令交換。 傳輸總線采用集成隔離電路，有效防止外界干擾、減小誤碼率。 二級(jí)微控制器外圍電路徹底摒棄電橋電路，運(yùn)放電路網(wǎng)絡(luò)，和模數(shù)轉(zhuǎn)化電路，減少 了中間環(huán)節(jié)，為維護(hù)提供了便利，將外圍電路集成到溫度傳感器電路中。溫度傳感器終端采 用數(shù)字溫度傳感器，數(shù)字溫度傳感器通過(guò)串行線直接輸出為已封裝好的包含溫度信息的數(shù) 字信號(hào)；多個(gè)數(shù)字溫度傳感器輸出串行信號(hào)線接到一根串行總線上連到微控制器，上傳溫 度數(shù)據(jù)，串行總線上通過(guò)上拉電阻接15V高壓，這樣節(jié)省了線路，也減小了線路上數(shù)字信號(hào) 的誤碼率。數(shù)字溫度傳感器采用13位AD轉(zhuǎn)換器，大幅提高了測(cè)量精度，精度可達(dá)1/32°C 。 為盡量減少誤碼率，串行總線上采用集成隔離電路，延長(zhǎng)了信號(hào)傳輸距離，提高信號(hào)的抗干 擾性能。微處理器與主機(jī)通過(guò)工業(yè)總線傳輸信號(hào)，并采用了工業(yè)總線隔離電路，為所有微控 制器通信端口都提供3000V以上的光電隔離，有效地解決了高爐現(xiàn)場(chǎng)由距離及地電位差異 帶來(lái)的傳輸問(wèn)題，所有微處理器端口處都設(shè)有短路開(kāi)路保護(hù)，保證當(dāng)其中一個(gè)端口設(shè)備故 障產(chǎn)生時(shí)，出現(xiàn)問(wèn)題的端口將被隔離，以確保其它傳感器所屬網(wǎng)絡(luò)能夠正常工作。圖1中整 個(gè)集散溫度測(cè)量系統(tǒng)由若干個(gè)測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)數(shù)目視測(cè)量點(diǎn)多寡而定。每個(gè)測(cè)溫網(wǎng)絡(luò) (見(jiàn)圖2)主要由串行線隔離電路、一個(gè)微控制器和由其控制的傳感器組構(gòu)成，串行線隔離 電路起到延長(zhǎng)傳輸長(zhǎng)度和增強(qiáng)信號(hào)的作用，串行線由上拉電阻加15V電壓以減小傳輸誤碼 率。每個(gè)傳感器構(gòu)成負(fù)責(zé)測(cè)量一個(gè)冷卻水管的溫度，每個(gè)控制器控制數(shù)目不同的傳感器，具 體數(shù)目視具體情形。各個(gè)傳感器輸出的數(shù)字溫度信號(hào)由二線制的串行線統(tǒng)一接入一根二線 制的串行線，并與微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)流和命令流交換，見(jiàn)圖2 ;微處理器輪番控制傳感器采 集數(shù)據(jù)，完成采集所有網(wǎng)絡(luò)中傳感器數(shù)據(jù)則對(duì)所采集數(shù)據(jù)加數(shù)據(jù)頭和CRC校驗(yàn)，等待主機(jī) 發(fā)命令流，如果收到命令并判斷是上傳數(shù)據(jù)命令則向主機(jī)上傳溫度數(shù)據(jù)。圖3中電路圖中， 微處理器使用工業(yè)總線與上位機(jī)通信，使用串行線與溫度傳感器通信。 不同的測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)采集溫度數(shù)據(jù)由所在網(wǎng)絡(luò)的微控制器封裝并加數(shù)據(jù)頭和CRC校 驗(yàn)，并通過(guò)工業(yè)總線與主機(jī)交換命令流和數(shù)據(jù)流。
權(quán)利要求一種高爐冷卻壁數(shù)字式水溫差實(shí)時(shí)集散測(cè)量裝置，其特征在于，包括溫度傳感器、傳輸總線、雙線制串行總線、二級(jí)微處理器、上位機(jī)；每個(gè)二級(jí)微處理器分別使用雙線制串行總線連接1～8個(gè)終端溫度傳感器，各個(gè)二級(jí)微處理器采集數(shù)據(jù)并封裝數(shù)據(jù)后通過(guò)傳輸總線連接到上位機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，溫度傳感器為數(shù)字式高精度溫度傳 感器，溫度傳感器集成了熱電阻所在電橋、運(yùn)算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電源穩(wěn)壓電路和 傳感器與微處理器通信的接口電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，傳輸總線采用集成隔離電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，二級(jí)微處理器將外圍電路集成到溫 度傳感器電路中；溫度傳感器終端采用數(shù)字溫度傳感器，多個(gè)數(shù)字溫度傳感器輸出串行信 號(hào)線接到一根串行總線上連到微控制器；串行總線上通過(guò)上拉電阻接15V高壓，數(shù)字溫度 傳感器采用13位AD轉(zhuǎn)換器；串行總線上采用集成隔離電路，延長(zhǎng)了信號(hào)傳輸距離；微處理 器與主機(jī)通過(guò)工業(yè)總線傳輸信號(hào)，并采用了工業(yè)總線隔離電路，為所有微控制器通信端口 都提供3000V以上的光電隔離，所有微處理器端口處都設(shè)有短路開(kāi)路保護(hù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述的傳輸總線采用工業(yè)串行總線。
專利摘要一種高爐冷卻壁數(shù)字式水溫差實(shí)時(shí)集散測(cè)量裝置，屬于高爐水溫測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括溫度傳感器、傳輸總線、雙線制串行總線、二級(jí)微處理器、上位機(jī)；每個(gè)二級(jí)微處理器分別使用雙線制串行總線連接1～8個(gè)終端溫度傳感器，各個(gè)二級(jí)微處理器采集數(shù)據(jù)并封裝數(shù)據(jù)后通過(guò)傳輸總線連接到上位機(jī)。優(yōu)點(diǎn)在于，可以有效減小傳輸誤碼率和抑制溫度采集電路多模塊誤差積累問(wèn)題，并采用工業(yè)總線集成HUB接口，做到防止雷擊和干擾，短路和開(kāi)路保護(hù)，保障通信可靠穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C21B7/24GK201530833SQ20092024642
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者萬(wàn)雷, 劉磊, 王尉平, 程樹(shù)森, 賈國(guó)利, 趙宏博, 鄭敬先, 霍守峰, 馬金芳, 高忠信 申請(qǐng)人:河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司;首鋼總公司