CN202869681U - 一种钢水测温定碳定铝定氧仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢水测温定碳定铝定氧仪表，包括温度测量单元1，氧电势测量单元2，A/D转换单元3，通讯单元4，人机交互单元5，主控单元6，温度测量单元1和氧电势测量单元2的输出端均连接于A/D转换单元3的输入端，温度测量单元1、氧电势测量单元2和A/D转换单元3的输出端均连接于主控单元6的输入端，主控单元6的输出端分别连接于通讯单元4和人机交互单元5的输入端。本实用新型提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表，结构简单，成本低廉，使用方便，它不仅可以准确测定钢水的温度和氧含量，而且可以根据钢水测温定氧探头的类型和校对参数调整碳含量和铝含量计算模型满足不同钢厂的需求。

Description

一种钢水测温定碳定铝定氧仪表

技术领域

本实用新型涉及钢铁行业的生产过程检测仪表，特别涉及一种钢水测温定碳定铝定氧仪表。

背景技术

在钢铁冶金行业中，钢水的温度、氧含量、碳含量以及铝含量的高低，对钢水的质量、成材率和合金的消耗有着关键的作用。

现有的钢水检测仪表以国外引进为主，仪表价格昂贵而且必须与其配套的探头一起使用才能保证其定碳定铝的精度。由于市场上钢水测温定氧探头的成分配比不相同，这就会降低仪表的适用性和精准度。

因此，如何提供一种钢水测温定碳定铝定氧仪表，能够准确测定钢水的温度和氧含量，而且可以根据钢水测温定氧探头的类型和校对参数调整碳含量和铝含量计算模型满足不同钢厂的需求，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种结构简单、成本低廉、使用方便的钢水测温定碳定铝定氧仪表，它不仅可以准确测定钢水的温度和氧含量，而且可以根据钢水测温定氧探头的类型和校对参数调整碳含量和铝含量计算模型满足不同钢厂的需求。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种钢水测温定碳定铝定氧仪表，包括温度测量单元，氧电势测量单元，A/D转换单元，通讯单元，人机交互单元，主控单元，所述温度测量单元和所述氧电势测量单元的输出端均连接于所述A/D转换单元的输入端，所述温度测量单元、所述氧电势测量单元和所述A/D转换单元的输出端均连接于所述主控单元的输入端，所述主控单元的输出端分别连接于所述通讯单元和所述人机交互单元的输入端。

优选的，所述温度测量单元包括钢水温度测量单元和冷端温度测量单元。

优选的，所述通讯单元包括通信单元和输出状态单元。

优选的，所述通信单元包括USB通信单元、以太网通信单元和串口通讯单元。

优选的，所述输出状态单元包括状态灯输出单元和4-20mA信号输出单元。

优选的，所述人机交互单元包括键盘操作单元和LCD显示单元。

优选的，所述主控单元由CPU控制电路构成，其中CPU可以根据客户的需求选择不同性能的ARM系列处理器。

优选的，该钢水测温定碳定铝定氧仪表的电源单元包括电源接口、电源按钮以及过流保护器。

优选的，该钢水测温定碳定铝定氧仪表具有箱体结构，所述人机交互单元设置在箱体的前面板，其余单元设置在所述箱体的后面板。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表，通过温度测量单元和氧电势测量单元对钢水进行检测，并分别将测量结果传输到A/D转换单元将模拟信号转变为数字信号，以控制测量精度，然后将数据传送到主控单元进行处理，进而输出最终测量结果。本仪表结构简单，成本低廉，使用方便，它不仅可以准确测定钢水的温度和氧含量，而且可以根据钢水测温定氧探头的类型和校对参数调整碳含量和铝含量计算模型满足不同钢厂的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1.1为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的前面板结构示意图；

图1.2为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的后面板结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的系统硬件图；

图3.1为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的系统功能框架图；

图3.2为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的系统主程序流程图；

图3.3为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的测量程序流程图；

图3.4为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的系统设置程序流程图；

图3.5为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的键盘监控程序设计图；

图3.6为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的数据查询设计流程图。

其中，1为温度测量单元，2为氧电势测量单元，3为A/D转换单元，4为通讯单元，5为人机交互单元，6为主控单元，7为电源单元。

具体实施方式

本实用新型公开了一种结构简单、成本低廉、使用方便的钢水测温定碳定铝定氧仪表，它不仅可以准确测定钢水的温度和氧含量，而且可以根据钢水测温定氧探头的类型和校对参数调整碳含量和铝含量计算模型满足不同钢厂的需求。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2，图2为本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表的系统硬件图。

本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其核心改进点在于，包括温度测量单元1，氧电势测量单元2，A/D转换单元3，通讯单元4，人机交互单元5，主控单元6，温度测量单元1和氧电势测量单元2的输出端均连接于A/D转换单元3的输入端，温度测量单元1、氧电势测量单元2和A/D转换单元3的输出端均连接于主控单元6的输入端，主控单元6的输出端分别连接于通讯单元4和人机交互单元5的输入端。

其中，A/D转换单元3用于完成将模拟信号转变为数字信号，控制测量精度。

序号	参数	标准值	最大值	最小值	单位
						1	温度误差	±1	2	-2	℃
2	氧电势误差	±1	2	-2	mV

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表，通过温度测量单元1和氧电势测量单元2对钢水进行检测，并分别将测量结果传输到A/D转换单元3将模拟信号转变为数字信号，以控制测量精度，然后将数据传送到主控单元6进行处理，进而输出最终测量结果。本仪表结构简单，成本低廉，使用方便，它不仅可以准确测定钢水的温度和氧含量，而且可以根据钢水测温定氧探头的类型和校对参数调整碳含量和铝含量计算模型满足不同钢厂的需求。

具体的，温度测量单元1包括钢水温度测量单元和冷端温度测量单元。其中，钢水温度测量单元可测量S、B、R三种分度号的热电偶温度，测温范围为1100-1750℃，将输入温度信号转换为0-5V电压输出。冷端温度测量单元通过半导体测温元件检测冷端温度，测温范围0-100℃，将冷端温度信号转换为0-5V电压输出。

另外，氧电势测量单元2的测量范围为-500mV—+500mV，转换为-5V—+5V输出。

本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其通讯单元4包括通信单元和输出状态单元，用于通信和信号输出。

进一步的，通信单元包括USB通信单元、以太网通信单元和串口通讯单元。通过这些通信单元可以方便的实现本仪表与其他设备的数据传输，当然通信单元的设置形式并不仅仅局限于此，本领域技术人员能够根据实际情况进行相应的调整，在此不再赘述。

输出状态单元包括状态灯输出单元和4-20mA信号输出单元。其中，过程状态信号单元的输出接口采用5芯航空插头座，用于控制现场的三色操作灯和语音报警器，可以帮助工作人员直观的观察到本仪表的工作状态以及待检测钢水的情况，以便于及时进行相应的操作。4-20mA信号输出单元的直流4路输出接口，采用6芯航空插头座，用于提供标准的4-20mA信号输出。

作为优选，人机交互单元5包括键盘操作单元和LCD显示单元。在本实施例中，键盘操作单元具体为4*4的键盘，下位机的键盘监控是通过一块单片机来监控键盘的4*4的键盘触发状态，当键盘有触发时，从机触发主机外部中断，切发送相应的代码给主机。LCD显示单元由7寸液晶显示面板（液晶面板大小可以根据客户需求进行调整）和薄膜键盘组成。这面这些部分用于人机交互操作。

主控单元6由CPU控制电路构成，其中CPU可以根据客户的需求选择不同性能的ARM系列处理器。

该钢水测温定碳定铝定氧仪表的电源单元7用于连接外部电源，并将外部电源转变为系统电源。供电电源：AC220V±10%、50Hz±5%、功耗<200W。系统电源：+3.3V,+5V,-5V。电源保护器由电源接口、电源按钮以及过流保护器组成，用于将仪表与电源相连接，提供电能和保护仪表。

该钢水测温定碳定铝定氧仪表具有箱体结构，在这里具体选用工业标准3U仪表箱，且人机交互单元5设置在箱体的前面板，前面板由7寸液晶显示面板（液晶面板大小可以根据客户需求进行调整）和薄膜键盘组成。这部分用于人机交互操作，如图1.1所示；其余单元设置在箱体的后面板，如图1.2所示。其中：

1、电源保护器由电源接口、电源按钮以及过流保护器组成，用于将仪表与电源相连接，提供电能和保护仪表。

2、过程状态信号输出接口，采用5芯航空插头座，用于控制现场的三色操作灯和语音报警器。

3、直流4路4-20mA输出接口，采用6芯航空插头座，用于提供标准的4-20mA信号输出。

4、2路BCD码输出接口，采用DB25接口，用于把测得的温度、氧含量、碳含量、铝含量信号传输到现场大屏幕上显示。

5、PROFIBUS总线接口，用于仪表与外部进行通讯。

6、定氧枪接口，采用4芯航空插头座，用于定氧探头信号接入，以便本仪表进行温度、氧含量、碳含量、铝含量信号的测定。

7、网口，采用标准的RJ45接口，用于仪表与外部进行通讯。

8、USB接口，用于仪表与外部进行通讯。

软件需求

本实用新型实施例提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其系统从功能上可分为实时测量显示、系统设置、数据管理三大类。框架结构如图3.1所示。

系统主流程

该系统主程序设计流程如图3.2所示，主程序主要是执行主菜单功能，为系统的三大功能实现调度。

测量程序流程设计

为解决系统的响应速度和释放空闲资源，系统硬件设计中通过电压比较来触发MCU（单片机）外部中断响应测量任务，其测量程序流程如图3.3所述。

系统设置程序流程设计

请参照图3.4，系统设置主要包括四类参数设，分别为，热电偶参数设置、计算公式参数设置、时钟参数设置、通讯参数设置。

设置热电偶参数是设置，本系统支持S、R、K三种型号热电偶（定氧探头通常会采用S、R、K三种型号的热电偶）。

计算公式设置是设置测定碳和铝含量的计算模型。

时钟参数设置是设置北京时间的“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”。

通讯参数设置是设置是否开启各外设通讯端口如：以太网、USB、串口等。

键盘监控程序设计

如图3.5所示，下位机的键盘监控是通过一块单片机来监控键盘的4*4的键盘触发状态，当键盘有触发时，从机触发主机外部中断，切发送相应的代码给主机，。

数据查询程序设计流程

数据查询为系统的用户提供一个历史数据的查询功能，提供显示表格、图形文件、生成数据文档等功能。数据查询在软件设计上基本是基于人机界面来完成操作。其流程图见图3.6。

综上所述，本实用新型提供的钢水测温定碳定铝定氧仪表，结构简单，成本低廉，使用方便，它不仅可以准确测定钢水的温度和氧含量，而且可以根据钢水测温定氧探头的类型和校对参数调整碳含量和铝含量计算模型满足不同钢厂的需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，包括温度测量单元（1），氧电势测量单元（2），A/D转换单元（3），通讯单元（4），人机交互单元（5），主控单元（6），所述温度测量单元（1）和所述氧电势测量单元（2）的输出端均连接于所述A/D转换单元（3）的输入端，所述温度测量单元（1）、所述氧电势测量单元（2）和所述A/D转换单元（3）的输出端均连接于所述主控单元（6）的输入端，所述主控单元（6）的输出端分别连接于所述通讯单元（4）和所述人机交互单元（5）的输入端。

2.根据权利要求1所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，所述温度测量单元（1）包括钢水温度测量单元和冷端温度测量单元。

3.根据权利要求1所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，所述通讯单元（4）包括通信单元和输出状态单元。

4.根据权利要求3所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，所述通信单元包括USB通信单元、以太网通信单元和串口通讯单元。

5.根据权利要求3所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，所述输出状态单元包括状态灯输出单元和4-20mA信号输出单元。

6.根据权利要求1所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，所述人机交互单元（5）包括键盘操作单元和LCD显示单元。

7.根据权利要求1所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，所述主控单元（6）由CPU控制电路构成，其中CPU可以根据客户的需求选择不同性能的ARM系列处理器。

8.根据权利要求1所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，该钢水测温定碳定铝定氧仪表的电源单元（7）包括电源接口、电源按钮以及过流保护器。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的钢水测温定碳定铝定氧仪表，其特征在于，该钢水测温定碳定铝定氧仪表具有箱体结构，所述人机交互单元（5）设置在箱体的前面板，其余单元设置在所述箱体的后面板。

Images