CN114101617B - 非接触式继电器和冶金连铸机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电控技术领域，具体而言，涉及一种非接触式继电器和冶金连铸机；冶金连铸机包括非接触式继电器，非接触式继电器包括三端稳压器、光电耦合器和MOS场效应管，三端稳压器用于连接电源和接地保护；光电耦合器的输入端连接三端稳压器的输出端，且光电耦合器用于与控制器通信；光电耦合器的输出端与MOS场效应管电连接，MOS场效应管用于连接电源，且MOS场效应管的输出端用于电连接待驱动的设备。本发明的非接触器继电器能够确保冶金连铸机正常的启停。

Description

非接触式继电器和冶金连铸机
技术领域
本发明涉及电控技术领域，具体而言，涉及一种非接触式继电器和冶金连铸机。
背景技术
在冶金等多种领域，都会使用到继电器控制设备的启停；例如：相关技术提供的冶金连铸机扇形段软压下的电磁控制系统中，通常需要使用到12个中间继电器控制启停。
但是在弱电控制系统中，电磁阀电压较低，通常有12V、24V、36V的控制线圈电压，需要通过中间继电器的机械触点进行传输，其中，弱电的导通性能较差，而对机械触点的导通性能要求又特别高，电磁阀的驱动电流较高，故而容易导致弱电电磁阀控制系统的中间继电器的机械触点容易出现氧化的现象，并进一步导致弱电无法通过机械触点或通过机械触点输出电压被削弱，进而容易导致无法正常启停。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非接触式继电器和冶金连铸机，其能够确保正常启停。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种非接触式继电器，包括：
三端稳压器，三端稳压器用于连接电源和接地保护；
光电耦合器，光电耦合器的输入端连接三端稳压器的输出端，且光电耦合器用于与控制器通信；
MOS场效应管，光电耦合器的输出端与MOS场效应管电连接，MOS场效应管用于连接电源，且MOS场效应管的输出端用于电连接待驱动的设备。
在可选的实施方式中，非接触式继电器还包括电磁线圈，MOS场效应管与电磁线圈电连接，以使MOS场效应管通过电磁线圈与待驱动的设备电连接。
在可选的实施方式中，非接触式继电器还包括第二稳压二极管和R5分压电阻，第二稳压二极管和R5分压电阻均与电磁线圈并联。
在可选的实施方式中，非接触式继电器还包括第二指示灯，第二指示灯与R5分压电阻串联。
在可选的实施方式中，非接触式继电器还包括熔断器和R4电阻，电磁线圈的负极与熔断器连接，且熔断器与R4电阻并联。
在可选的实施方式中，非接触式继电器还包括第三指示灯，第三指示灯与R4电阻串联。
在可选的实施方式中，光电耦合器能够通过两条信号线与控制器通信，其中一条信号线连接有R1分压电阻，另一条信号线连接有第一指示灯。
在可选的实施方式中，非接触式继电器还包括R2限流电阻，光电耦合器的输出端通过R2限流电阻与MOS场效应管电连接。
在可选的实施方式中，非接触式继电器还包括R3上拉电阻和第一稳压二极管，R2限流电阻连接的8号线连接MOS场效应管的G端子；8号线电连接R3上拉电阻，R3上拉电阻还并联第一稳压二极管，R3上拉电阻和第一稳压二极管并联MOS场效应管的S端，且S端连接电源并输出至MOS场效应管的D端。
第二方面，本发明提供一种冶金连铸机，包括前述实施方式任一项的非接触式继电器。
本发明实施例的非接触式继电器的有益效果包括：本发明实施例提供的非接触式继电器包括三端稳压器、光电耦合器和MOS场效应管，三端稳压器用于连接电源和接地保护；光电耦合器的输入端连接三端稳压器的输出端，且光电耦合器用于与控制器通信；光电耦合器的输出端与MOS场效应管电连接，MOS场效应管用于连接电源，且MOS场效应管的输出端用于电连接待驱动的设备。光电耦合器可以通过控制器的控制信号进行控制，并利用光电耦合器作为MOS场效应管的上级驱动电源对其进行驱动，以便于利用MOS场效应管控制其电连接的设备启动；这样一来，即可通过半导体器件和电子元件的电、磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能，以控制设备的启停，其中没有机械触点，进而可以改善机械触点出现氧化问题，有利于确保控制设备正常的启停。
本发明实施例的冶金连铸机的有益效果包括：本发明实施例的冶金连铸机包括前述的非接触式继电器，其能够利用非接触式继电器可靠地启停。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中非接触式继电器的结构示意图。
图标：010-非接触式继电器；101-三端稳压器；102-光电耦合器；103-MOS场效应管；104-电磁线圈；201-第一稳压二极管；202-第二稳压二极管；301-R1分压电阻；302-R2限流电阻；303-R3上拉电阻；304-R4电阻；305-R5分压电阻；401-第一指示灯；402-第二指示灯；403-第三指示灯；501-熔断器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“1号线”、“2号线”、“3号线”、“4号线”等描述仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为各种型号的电缆线。
本实施例提供一种冶金连铸机，其包括多个扇形段；在整个浇钢过程中，扇形段主要用于传送和定位板坯，每一个扇形段软压下的作用主要是使辊缝随着板坯厚度缩减至一定值，从而提高板坯的内部和表面质量。在铸坯将要完全凝固时，可以通过现场检测传感器检测铸坯的尺寸大小数据，根据传感器传输铸坯尺寸数据至控制器进行数据处理。
相关技术中提供的冶金连铸机设置有继电器，继电器用于控制冶金连铸机的扇形段软压下夹紧或松开，以期利用继电器控制软下压的压下力动作的作用使铸坯发生变形，不但补偿这时铸坯冷却过程中由于中心快速温降而造成的收缩变形，并且可把残余元素或合金元素富集区域的钢液挤回树枝晶状体的间隙区域内，从而达到降低偏析程度的目的。在这个过程中，铸坯的内部裂纹被挤压缝合，疏松和缩孔也被压合。提高铸坯残余元素或合金元素富集区域的钢液内部质量以及精准控制铸坯的变形和外形尺寸问题。
但是，相关技术提供的继电器包括机械触点，机械触点容易出现机械磨损；而且，相关技术提供的继电器在使用时，需要较高的驱动电流，这样一来，就容易在继电器控制启停时产生电弧，导致机械触点的氧化。如此，都容易导致继电器无法正常的控制启停，即容易导致继电器无法控制相应的软下压正常的夹紧或松开。
请参照图1，本实施例还提供一种可以用于冶金连铸机的非接触式继电器010，其包括三端稳压器101、光电耦合器102和MOS场效应管103，三端稳压器101用于连接电源和接地保护；光电耦合器102的输入端连接三端稳压器101的输出端，且光电耦合器102用于与控制器通信；光电耦合器102的输出端与MOS场效应管103电连接，MOS场效应管103用于连接电源，且MOS场效应管103的输出端用于电连接待驱动的设备。
光电耦合器102可以通过控制器的控制信号进行控制，并利用光电耦合器102作为MOS场效应管103的上级驱动电源对其进行驱动，以便于利用MOS场效应管103控制其电连接的设备启动；这样一来，即可通过半导体器件和电子元件的电、磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能，以控制设备的启停，其中没有机械触点，进而可以改善机械触点出现氧化问题，有利于确保控制设备正常的启停。而且，由于非接触式继电器010没有机械触点，非接触式继电器010在使用时没有机械运动，其也不会出现机械触点的磨损的问题，以进一步确保控制设备正常启停。
需要说明的是，控制器可以是冶金连铸机的PLC可编辑逻辑控制器，其可以在冶金连铸机工作时，接收传感器传输的铸坯尺寸数据，并根据接收到的数据进行数据分析，再根据分析结果向非接触式继电器010的光电耦合器102输送控制信号，以便于触发光电耦合器102，进而可以通过PLC输出的控制信号触发非接触式继电器010，使得非接触式继电器010能够可靠地控制冶金连铸机的软下压夹紧或松开，也就是控制软下压的启停。
相关技术提供的机械式继电器在通断时，由于具有零部件的机械运动，故在通过机械式继电器控制软下压时，存在一定的延时性，进而难以及时、可靠地进行相关软下压作业，进而容易导致铸坯的合格率降低，即不容易可靠地确保残余元素或合金元素富集区域的钢液挤回树枝晶状体的间隙区域内，从而达到降低偏析程度的目的，还不容易确保铸坯的内部裂纹被挤压缝合，疏松和缩孔也被压合，并且不容易控制铸坯的变形和尺寸等。由于本实施例的非接触式继电器010由冶金连铸机的PLC控制器触发，进而可以确保PLC控制器根据接收到的各种检测数据，及时可靠的触发非接触式继电器010，改善了延时性问题，以使非接触式继电器010被触发以驱动相应的软下压工作的及时性和可靠性，即可以在非接触式继电器010的作用下，确保软下压可靠、准确、及时的夹紧或放松；特别是，相较于相关技术提供的机械式的继电器需要进行机械运动才能触发软下压工作，有效地提高了及时性和准确性，进而可以确保冶金连铸机的软下压的及时、可靠地执行下压动作来确保铸坯发生变形，不但及时、可靠地补偿这时铸坯冷却过程中由于中心快速温降而造成的收缩变形，并且可以及时、可靠地把残余元素或合金元素富集区域的钢液挤回树枝晶状体的间隙区域内，从而达到降低偏析程度的目的；在这个过程中，还能确保铸坯的内部裂纹被挤压缝合，疏松和缩孔也被压合；提高铸坯残余元素或合金元素富集区域的钢液内部质量以及精准控制铸坯的变形和外形尺寸问题。
还需要说明的是，上述软下压的启停是指软下压工作时的夹紧和放松。
三端稳压器101连接的5号线为接地保护线，且三端稳压器101通过6号线输入+24V电源；三端稳压器101输出电压为直流+12V电源，具体地，三端稳压器101稳压后由4号线输出+12V电压至光电耦合器102。也就是说，本实施例中的三端稳压器101是用于将外部通用的+24V直流电源变压呈+12V直流电源传输至光电耦合器102的输入端。
应当理解，在其他实施例中，三端稳压器101还可以选用能够将+24V直流电变压呈+4V直流电源、+8V直流电源等，在此不作具体限定。
需要说明的是，三端稳压器101的型号可以根据需要选择，本实施例的三端稳压器101为7912三端稳压器；当然，在其他实施例中，三端稳压器101还可以是7812三端稳压器等，在此不作具体限定。
本实施例中，光电耦合器102能够通过两条信号线与控制器通信，其中一条信号线连接有R1分压电阻301，另一天信号线连接有第一指示灯401。这样一来，确保光电耦合器102与控制器通信，即可利用控制器提供的外部的控制信号控制光电耦合器102将输入电压接通传输至下一个电气元件，即传送至MOS场效应管103。
进一步地，光电耦合器102的输入端子连接三端稳压器101通过4号线输出的+12V直流电，控制器通过1号线串联R1分压电阻301并与光电耦合器102电连接，控制器还通过2号线串联第一指示灯401并与光电耦合器102电连接。这样一来，一方面可以利用R1分压电阻301将控制器输出的24V电源分压至3V直流电源输出至光电耦合器102，以驱动光电耦合器102，即使光电耦合器102工作并将输入端接收到的+12V直流电源输出，具体地，使得光电耦合器102将4号线输入端的+12V电压输出至7号线；另一方面可以利用第一指示灯401的显示确认控制器是否向光电耦合器102发送了相应的电信号，以便于用户及时掌握非接触式继电器010的工作情况，例如：控制器向光电耦合器102发送驱动信号时，第一指示灯401亮起，控制器未向光电耦合器102发送驱动信号时，第一指示灯401熄灭；或者，控制器向光电耦合器102发送驱动信号时，第一指示灯401熄灭，控制器未向光电耦合器102发送驱动信号时，第一指示灯401亮起。
再进一步地，1号线串联R1分压电阻301后通过3号线与光电耦合器102电连接；2号线串联第一指示灯401通过14号线与光电耦合器102电连接。
应当理解，在其他实施例中，利用R1分压电阻301分压后输送至光电耦合器102的直流电源还可以是2V、4V等，在此不作具体限定。
光电耦合器102的型号可以根据需要选择，本实施例的光电耦合器102为817C光电耦合器102；在其他实施例中，还可以选用521光电耦合器或621光电耦合器等，在此不作具体限定。
需要说明的是，1号线和2号线用于使PLC与光电耦合器102电连接，其中，1号线和2号线的接线端子为能够连接PLC的输出信号端子。
本实施例的非接触式继电器010还包括R2限流电阻302，光电耦合器102的输出端通过R2限流电阻302与MOS场效应管103电连接；通过R2限流电阻302的设置，能够稳定控制从7号线向MOS场效应管103输出的电路，可以作为一个MOS场效应管103的保护装置，有利于避免MOS场效应管103的损坏。
进一步地，光电耦合器102的输出端通过7号线输出的+12V直流电源通过R2限流电阻302稳定控制7号线的电流，并经8号线输送至MOS场效应管103，即R2限流电阻302设置于与7号线连接的8号线上，8号线连接MOS场效应管103，以便于利用R2限流电阻302对MOS场效应管103形成保护装置。
本实施例的非接触式继电器010还包括R3上拉电阻303和第一稳压二极管201，R2限流电阻302连接的8号线连接MOS场效应管103的G端子；8号线电连接R3上拉电阻303，R3上拉电阻303还并联第一稳压二极管201，R3上拉电阻303和第一稳压二极管201并联MOS场效应管103的S端，且S端连接电源并输出至MOS场效应管103的D端，其中，D端用于电连接待启停控制的设备。当光电耦合器102的输出端向MOS场效应管103输送+12V直流电作为驱动电源时，即可触发MOS场效应管103，以便于利用MOS场效应管103将电源输送至与其电连接的设备，进而控制设备的启停，即可以通过MOS场效应管103的D端将外部直流电输送至与其电连接的设备，进而控制设备的启停；其中，8号线电连接R3上拉电阻303，以使+12V直流电通过R3上拉电阻303，以便于将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，且R3上拉电阻303同时限流，且并联一个第一稳压二极管201限制电压保护电源，再将直流电传输至MOS场效应管103的S端子，以驱动MOS场效应管103动作，以使MOS场效应管103的S端电连接的外部电源输出至MOS场效应管103端，并通过D端将外部电源输出至相应的设备。
需要说明的是，本实施例中，MOS场效应管103通过电源线连接的外部电源为+24V电源，具体地，MOS场效应管103通过6号线输入+24V电源，并可以使+24V电源通过MOS场效应管103的D端向待启停的设备输出。
本实施例的非接触式继电器010还包括电磁线圈104，MOS场效应管103与电磁线圈104连接，电磁线圈104与待驱动启停的设备电连接，以使MOS场效应管103通过电磁线圈104与待驱动的设备电连接。通过电磁线圈104使MOS场效应管103与设备电连接，有利于配置相关的保护装置。
进一步地，非接触式继电器010还包括第二稳压二极管202和R5分压电阻305，第二稳压二极管202和R5分压电阻305均与电磁线圈104并联。如此设置，便于稳定电压，确保安全性。
再进一步地，非接触式继电器010还包括第二指示灯402，LED 2指示灯与R5分压电阻305串联，具体地，R5分压电阻305通过10号线与第二指示灯402串联，可以理解为R5分压电阻305为带LED指示灯的分压电阻。如此，以便于利用第二指示灯402的熄\亮情况，来判断电磁线圈104的电压是否为其工作时所需的正常电压。
本实施例的非接触式继电器010还包括熔断器501和R4电阻304，电磁线圈104的负极与熔断器501连接，且熔断器501与R4电阻304并联。这样一来，当出现短路或接地时，可以利用熔断器501立即熔断，进而保护上一级的用电器等，例如可以确保上一级控制开关电源不跳闸，减小故障的影响，避免非接触式继电器010的故障影响其他使用了同一电源的设备的正常运行。
进一步地，非接触式继电器010还包括第三指示灯403，第三指示灯403与R4电阻304串联，具体地，R4电阻304通过12号线与第三指示灯403串联，可以理解为R4电阻304为带LED指示灯的电阻。如此，即可利用第三指示灯403指示熔断器501是否被烧断；可选地，当第三指示灯403亮起时，说明熔断器501被烧断，用户可以根据第三指示灯403的指示对非接触式继电器010进行维护。
再进一步地，串联有第三指示灯403的R4电阻304通过13号线接地，以确保电磁线圈104电连接的设备的用电安全。
需要说明的是，第一指示灯401、第二指示灯402和第三指示灯403均为LED指示灯；熔断器501为FU1保险。
本实施例中，MOS场效应管103的D端通过9号线将+24V电源输出至电磁线圈104，且电磁线圈104负极通过11号线连接熔断器501。
可选地，电磁线圈104可以为9号线端子和11号线端子外接的驱动线圈，以便于在需要利用非接触式继电器010控制设备启停时，再外接驱动线圈，以利用外接的驱动线圈与待启停的设备电连接。
需要说明的是，R4电阻304可以根据需要选择，例如可以是分压电阻或限流电阻，在此不作具体限定。
还需要说明的是，6号线端子为外部电源+24V直流电源的火线，即6号线与外部电源的火线连接；13号线端子为外部电源24V直流电源负极(零线)。
可选地，为了确保非接触式继电器010使用的便利性，非接触式继电器010需要插接的外部端子均可以采用拔插式端子，例如：三端稳压器101可以通过拔插式端子与电源电连接，13号线可以通过拔插式端子与外部电源的负极(零线连接)。
需要说明的是，外接端子采用拔插式端子还能确保维护、更换电气元件的易操作性。
冶金连铸机通常具有多个软下压，而软下压的具体数量可以根据需要设置。本实施例的冶金连铸机的软下压的数量为12个，为了可靠地控制12个软下压的启停(夹紧或放松)，冶金连铸机包括12个非接触式继电器010，12个非接触式继电器010与12个软下压一一对应地设置，以便于使每个软下压都能够利用对应的非接触式继电器010可靠地控制。
可选地，12个非接触式继电器010可以设置于同一个电路板上，通过集成化的设置，有利于节省空间，也便于对各个非接触式继电器010的维护等。
需要说明的是，由于非接触式继电器010设置有熔断器501，当12个非接触式继电器010中的任意一个的熔断器501熔断时，只有熔断器501熔断了的非接触式继电器010对应的软下压停止工作，而不会对上级电源造成不良影响，其他的熔断器501未熔断的非接触式继电器010可以继续正常的控制对应的软下压工作。
当然，在其他实施例中，冶金连铸机的软下压的数量还可以是1个、2个、10个等，相应的非接触式继电器010的数量也可以是1个、2个、10个等，在此不作具体限定。
本实施例的非接触式继电器010的工作原理包括：由PLC根据传感器传输的数据并对数据进行分析后，将触发信号发送至光电耦合器102，光电耦合器102受到触发将三端稳压器101输出的经过降低的驱动电压传输至MOS场效应管103，受到触发的MOS场效应管103将外接的电源输送至电磁线圈104实现外部设备的启停动作。
综上所述，本发明提供的非接触式继电器010可以用于冶金连铸机，其中，光电耦合器102可以通过控制器的控制信号进行控制，并利用光电耦合器102作为MOS场效应管103的上级驱动电源对其进行驱动，以便于利用MOS场效应管103控制其电连接的设备启动；这样一来，即可通过半导体器件和电子元件的电、磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能，以控制设备的启停，其中没有机械触点，不用进行机械运动，在通断的情况下不会产生接触火花，可以改善机械触点出现氧化问题，不存在动静触点粘死的情况下，有利于确保控制设备正常的启停。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种非接触式继电器，其特征在于，包括：
三端稳压器(101)，所述三端稳压器(101)用于连接电源和接地保护；
光电耦合器(102)，所述光电耦合器(102)的输入端连接所述三端稳压器(101)的输出端，且所述光电耦合器(102)用于与控制器通信；
MOS场效应管(103)，所述光电耦合器(102)的输出端与所述MOS场效应管(103)电连接，所述MOS场效应管(103)用于连接电源，且所述MOS场效应管(103)的输出端用于电连接待驱动的设备；
所述非接触式继电器还包括电磁线圈(104)，所述MOS场效应管(103)与所述电磁线圈(104)电连接，以使所述MOS场效应管(103)通过所述电磁线圈(104)与待驱动的设备电连接；
所述非接触式继电器还包括第二稳压二极管(202)和R5分压电阻(305)，所述第二稳压二极管(202)和所述R5分压电阻(305)均与所述电磁线圈(104)并联。
2.根据权利要求1所述的非接触式继电器，其特征在于，所述非接触式继电器还包括第二指示灯(402)，所述第二指示灯(402)与所述R5分压电阻(305)串联。
3.根据权利要求1所述的非接触式继电器，其特征在于，所述非接触式继电器还包括熔断器(501)和R4电阻(304)，所述电磁线圈(104)的负极与所述熔断器(501)连接，且所述熔断器(501)与所述R4电阻(304)并联。
4.根据权利要求3所述的非接触式继电器，其特征在于，所述非接触式继电器还包括第三指示灯(403)，所述第三指示灯(403)与所述R4电阻(304)串联。
5.根据权利要求1所述的非接触式继电器，其特征在于，所述光电耦合器(102)能够通过两条信号线与所述控制器通信，其中一条所述信号线连接有R1分压电阻(301)，另一条所述信号线连接有第一指示灯(401)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的非接触式继电器，其特征在于，所述非接触式继电器还包括R2限流电阻(302)，所述光电耦合器(102)的输出端通过所述R2限流电阻(302)与所述MOS场效应管(103)电连接。
7.根据权利要求6所述的非接触式继电器，其特征在于，所述非接触式继电器还包括R3上拉电阻(303)和第一稳压二极管(201)，所述R2限流电阻(302)连接的8号线连接MOS场效应管(103)的G端子；所述8号线电连接所述R3上拉电阻(303)，所述R3上拉电阻(303)还并联所述第一稳压二极管(201)，所述R3上拉电阻(303)和所述第一稳压二极管(201)并联所述MOS场效应管(103)的S端，且所述S端连接电源并输出至所述MOS场效应管(103)的D端。
8.一种冶金连铸机，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的非接触式继电器。
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