一種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電熔鎂爐過程控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電熔鎂砂的生產(chǎn)過程以菱鎂礦石為原料，采用三相交流電熔鎂爐進行熔煉，通過調(diào)整三相電極與熔池液面之間的位置來控制三相電極電流，使之產(chǎn)生電弧，通過電弧放熱使?fàn)t內(nèi)原料受熱熔化形成熔液，熔液再經(jīng)過冷卻結(jié)晶后生成成品。
[0003]隨著電熔鎂砂企業(yè)對能源利用效率和產(chǎn)品品位要求的提高，冶煉過程的控制方式開始逐漸由人工手動控制方式轉(zhuǎn)向采用智能控制策略的自動控制方式，所采用的自動控制裝置也呈現(xiàn)出由PLC控制系統(tǒng)向更加智能的嵌入式控制系統(tǒng)(如圖1所示)轉(zhuǎn)變的趨勢。嵌入式控制器是一個含有多種電子元器件和電子部件的復(fù)雜電子系統(tǒng)，外部信號的干擾以及系統(tǒng)內(nèi)部器件之間、各傳送通道之間的相互干擾都會對嵌入式控制器及其數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生干擾與破壞，影響嵌入式控制器的工作穩(wěn)定性、可靠性和安全性。例如，電熔鎂砂冶煉過程中，電熔鎂爐嵌入式控制器處在一個十分復(fù)雜的電磁環(huán)境中，電力開關(guān)、變頻器、拖動電機等設(shè)備工作以及冶煉過程本身的動態(tài)特性對冶煉電流的影響都容易產(chǎn)生尖峰信號，進而對嵌入式控制器造成影響。此外，嵌入式控制器所能接受和輸出的模擬量或數(shù)字量信號往往與工業(yè)現(xiàn)場的外部設(shè)備，如傳感器或執(zhí)行機構(gòu)所能提供或接受的信號在類型和區(qū)間上存在差異，需要進行相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換。因此，設(shè)計開發(fā)一種電熔鎂爐嵌入式控制器信號調(diào)理電路板，用于保護電熔鎂爐專用嵌入式控制器，減少冶煉過程中產(chǎn)生的尖峰信號對電熔鎂爐嵌入式控制器的影響，并對嵌入式控制器的輸入輸出信號進行必要的轉(zhuǎn)換是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對電熔鎂砂冶煉環(huán)境存在復(fù)雜的電磁干擾，對嵌入式控制器的安全穩(wěn)定運行造成威脅，整個控制系統(tǒng)中信號類型和區(qū)間不一致的問題，本發(fā)明提供一種電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，對嵌入式控制器的輸入和輸出信號進行轉(zhuǎn)換和隔離，使電熔鎂爐用嵌入式控制器能夠正常工作，并有效的過濾掉尖峰信號，對電熔鎂爐嵌入式控制器起到保護作用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]—種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，包括:集成在同一塊電路板上的若干個模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、若干個模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、若干個數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、若干個數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊;所述模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與電熔鎂爐的嵌入式控制系統(tǒng)中相應(yīng)傳感器的輸出端連接，模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器相應(yīng)的輸入端連接;所述模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器相應(yīng)的輸出端連接，模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)的輸入端連接;所述數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中相應(yīng)傳感器的輸出端連接，數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器相應(yīng)的輸入端連接;所述數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器的輸出端連接，數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)的輸入端連接。
[0007]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，所述模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊各自的數(shù)量由其各自連接的相應(yīng)的傳感器或者執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)量決定。
[0008]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，所述模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊，用于將熔鎂爐的嵌入式控制系統(tǒng)中傳感器提供的4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換成0-5V的嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0009]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊，用于將電熔鎂爐嵌入式控制器的模擬量輸出信號轉(zhuǎn)換成電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)所需的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0010]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊:用于將熔鎂爐的嵌入式控制系統(tǒng)中傳感器提供的24V開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換成嵌入式控制器可以接受的5V開關(guān)量信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0011]根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊:用于將嵌入式控制器輸出的5V開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換成電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中的相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)所需的24V開關(guān)量信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0012]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，所述模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊由型號為RCV420的模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔咼芯片構(gòu)成。
[0013]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，所述模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊采用的是型號為0P07的運放芯片。
[0014]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，所述數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊采用的是型號為TLP281-4的4通道光耦芯片。
[0015]根據(jù)所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，所述數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊采用的是型號為ULN2003D的驅(qū)動芯片。
[0016]有益效果:本發(fā)明提供了一種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，可實現(xiàn)對電熔鎂爐用嵌入式控制器輸入輸出信號的隔離和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明確保了電熔鎂爐用嵌入式控制器的正常使用，有效的減少了尖峰信號對電熔鎂爐嵌入式控制器的干擾，降低了電熔鎂爐嵌入式控制器被損害的風(fēng)險，這些將直接提高整個電熔鎂爐用嵌入式控制系統(tǒng)的安全性和控制精度。
【附圖說明】
[0017]圖1本發(fā)明一種實施方式中電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明一種實施方式中電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明一種實施方式中型號為RCV420的模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片的電路連接原理圖；
[0020]圖4為本發(fā)明一種實施方式中型號為0P07的運放芯片的電路連接原理圖；
[0021]圖5為本發(fā)明一種實施方式中型號為TLP281-4的4通道光耦芯片的電路連接原理圖；
[0022]圖6為本發(fā)明一種實施方式中型號為ULN2003D的驅(qū)動芯片電路連接原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。
[0024]本實施方式的電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調(diào)理裝置，如圖2所示，包括:集成在同一電路板上的若干個模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、若干個模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、若干個數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊、若干個數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊;所述模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中相應(yīng)傳感器的輸出端連接，模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述嵌入式控制器相應(yīng)的輸入端連接;所述模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述嵌入式控制器相應(yīng)的輸出端連接，模擬量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)的相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)(例如變頻器)的輸入端連接;所述數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中相應(yīng)的傳感器的輸出端連接，數(shù)字量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述嵌入式控制器相應(yīng)的輸入端連接;所述數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述嵌入式控制器相應(yīng)的輸出端連接，數(shù)字量輸出信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)(例如繼電器、接觸器)的輸入端連接。所述的模擬量信號和數(shù)字量信號輸入輸出方向是針對電熔鎂爐用嵌入式控制器而言，即輸入到電熔鎂爐用嵌入式控制器的模擬量信號和數(shù)字量信號分別稱為模擬量輸入信號和數(shù)字量輸入信號，電熔鎂爐嵌入式控制器輸出的模擬量信號和數(shù)字量信號分別稱為模擬量輸出信號和數(shù)字量輸出信號。
[0025]由于電熔鎂爐嵌入式控制系統(tǒng)中傳感器提供的模擬量輸入為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號，嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入信號為0-5V的電壓信號，因此需要將4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號轉(zhuǎn)換成0-5V的電壓信號。本實施方式中通過模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊將電熔鎂爐的嵌入式控制系統(tǒng)中傳感器提供的4_20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換成0-5V的嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入電壓信號，同時對這兩種信號進行隔離。本實施方式的模擬量輸入信號的隔離與轉(zhuǎn)換模塊由型號為RCV420的模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片構(gòu)成。通過型號為RCV420的模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換芯片將電熔鎂爐的嵌入式控制系統(tǒng)中傳感器提供的4_20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換成0-5V的嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入電壓信號。通過型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片對這兩種信號進行隔離。型號為RCV420的模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片的連接關(guān)系，如圖3所示。對于型號為RCV420的模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換芯片:其第3引腳接入模擬量輸入信號ΑΙ0;其第1、6、7、8、9引腳懸空;其第2引腳與模擬地相連接;其第4引腳與12V電源的負(fù)端相連接;其第5引腳與模擬地相連接;模擬地與12V電源的負(fù)端之間通過Iuf的電容C4相連接;其第10、11、12引腳互連;其第13引腳與模擬地相連接；其第14、15引腳相互連接在一起，并輸出轉(zhuǎn)換后的模擬量輸入信號；其第16引腳與12V電源的正端連接，并通過電容Iuf的Cl與模擬地相連接。對于型號為IS01