CN208458491U - 一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，包括电源、交流接触器、气压检测仪、直流继电器、惰性气体检测仪、多通道热电偶采集器、主控制器。该控制装置针对太阳能轻金属熔炼炉提供了一套完善的自动控制系统，实现了太阳能轻金属熔炼炉自动化控制，节省了人力提高了设备工作效率，同时增加了气压检测、惰性气体浓度检测设备有效的提升了熔炼质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动控制技术领域，具体涉及一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置。
背景技术
申请号为CN201710406456.1的发明专利公开了一种太阳能轻金属熔炼炉，该熔炼炉缺少完善的自动控制系统，使得熔炼炉在工作过程中须全程人为操作，同时要求操作人员对熔炼的过程熟练掌握，若稍有不慎就会造成轻金属熔炼失败，而且人工操作费时费力，存在对熔炼过程工艺参数掌控不精确等问题。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，该装置通过主控制器及相关检测、控制机构对太阳能轻金属熔炼炉进行自动化控制。
为实现本实用新型的目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，包括电源1、交流接触器2、气压检测仪3、直流继电器4、惰性气体检测仪5、多通道热电偶采集器6、主控制器7，所述电源1包括开关SB和整流模块V，所述的交流接触器2有三个分别为KM1、KM2和KM3，分别控制太阳能集热器电源接口CN1、熔化炉加热电阻丝R1、精炼炉及导液管加热电阻丝R2的通断电，所述的气压检测仪3安装在精炼炉内部用于检测炉膛内部气压，所述的直流继电器4有三个分别为KA1、KA2、KA3，其中KA1控制电磁泵M1和电磁搅拌器M2，KA2控制导气管二电磁阀M3，KA3控制导气管三电磁阀M4，所述的惰性气体检测仪5安装在精炼炉内部用于检测炉膛内惰性气体的浓度，所述的惰性气体检测仪5包括氮气检测仪和氩气检测仪，所述的多通道热电偶采集器6可同时采集安装在熔化炉内热电偶PT1、安装在精炼炉内热电偶PT2、安装在熔化炉传热介质导管出管口处热电偶PT3、安装在精炼炉传热介质导管出管口处热电偶PT4共4路温度数据，所述的主控制器7控制KM1、KM2、KM3 KA1、KA2、KA3线圈通断电，同时采集气压检测仪3、惰性气体检测仪5、多通道热电偶采集器6上的数据。
进一步的，主控制器7包括有交流接触器KM1控制接口CON1、交流接触器KM2控制接口CON5、交流接触器KM3控制接口CON6、直流继电器KA1控制接口CON2、直流继电器KA2控制接口CON3、直流继电器KA3控制接口CON4、多通道热电偶采集器6数据采集接口RS485-1、气压检测仪3和惰性气体检测仪5数据采集接口RS485-2、主处理器MCU，所述的主处理器MCU为STM32F103。
进一步的，所述的电源1中220V交流电压输入的L端通过按钮开关SB与整流模块V的L端连接，220V交流电压输入的N端与整流模块V的N端连接，整流模块V输出电压为DC24V和DC5V。
进一步的，交流接触器KM1、KM2、KM3触点一端与AC220连接，KM1触点另一端与太阳能集热器电源接口CN1连接，KM2触点另一端与熔化炉加热电阻丝R1两端连接, KM3触点另一端与精炼炉及导液管加热电阻丝R2两端连接，交流接触器KM1的线圈与主控制器7的CON1连接，交流接触器KM2的线圈与主控制器7的CON5连接，交流接触器KM3的线圈与主控制器7的CON6连接。
进一步的，直流继电器KA1、KA2、KA3触点一端与GND连接，KA1触点另一端与电磁泵M1和电磁搅拌器M2一端连接，电磁泵M1和电磁搅拌器M2的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，KA2触点另一端与导气管二电磁阀M3一端连接, 导气管二电磁阀M3的另一端与整流模块V的DC24V输出连接， KA3触点另一端与导气管三电磁阀M4连接, 导气管三电磁阀M4的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，直流继电器KA1的线圈与主控制器7的CON2连接，直流继电器KA2的线圈与主控制器7的CON3连接，直流继电器KA3的线圈与主控制器7的CON4连接。
进一步的，热电偶PT1的两端与多通道热电偶采集器6的V1+和V1-连接，热电偶PT2的两端与多通道热电偶采集器6的V2+和V2-连接热电偶PT3的两端与多通道热电偶采集器6的V3+和V3-连接热电偶PT4的两端与多通道热电偶采集器6的V4+和V4-连接，多通道热电偶采集器6的数据接口Y和G与主控制器7的RS485-1数据接口的D1+和D1-连接，多通道热电偶采集器6的R端与DC24V连接，B端与GND连接。
进一步的，气压检测仪3和惰性气体检测仪5数据输出接口D+和D-并联同时与主控制器7的RS485-2数据接口的D2+和D2-连接，气压检测仪3和惰性气体检测仪5电源接口与DC24V和GND连接。
使用时加入熔炼原料，根据原料熔炼要求向主控制器7写入控制程序，将炉膛密封，操作按钮SB使得装置通电工作，其控制方法步骤如下：
第一步：打开导气管二电磁阀M3和导气管三电磁阀M4，惰性气体从导气管二进入炉膛，惰性气体检测仪5工作检测惰性气体浓度达标，关闭导气管三电磁阀M4，气压检测仪3工作检测炉膛内气压达标，关闭导气管二电磁阀M3。
第二步：控制KM1接通太阳能集热器供电接口CN1，等待一定时间，控制直流继电器KA1接通电磁泵M1和电磁搅拌器M2工作，通过热电偶PT1检测熔化炉内温度，通过热电偶PT2检测精炼炉内温度，当熔化炉内温度小于熔炼温度时接通熔化炉加热电阻丝R1工作，当精炼炉内温度小于精炼温度时接通精炼炉及导液管加热电阻丝R2工作。
第三步：通过热电偶PT3检测熔化炉传热介质导管出管口处温度，当熔化炉传热介质导管出管口处温度大于熔炼温度时断开熔化炉加热电阻丝R1停止加热，通过热电偶PT3检测精炼炉传热介质导管出管口处温度，当精炼炉传热介质导管出管口处温度大于精炼温度时精炼炉及导液管加热电阻丝R2停止加热。
第四步：待熔炼完成，关闭电磁泵M1和电磁搅拌器M2，打开导气管三电磁阀M4 ，采集气压检测仪3数据，当炉膛气压等于大气压强时，接通精炼炉及导液管加热电阻丝R2，打开导液管取料，取料完成，再次操作按钮SB关闭设备。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1. 实现了太阳能轻金属熔炼炉的自动化控制，无需人工值守，提高熔炼工作效率。
2．增加的气压检测仪和惰性气体检测仪，使熔炼精度和质量进一步提升。
附图说明
图1为本实用新型一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置的结构示意图；
图2为本实用新型一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置的电气原理图；
图中：包括电源-1、交流接触器-2、气压检测仪-3、直流继电器-4、惰性气体检测仪-5、多通道热电偶采集器-6、主控制器-7。
具体实施方式
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。
实施例1
本实用新型具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，包括电源1、交流接触器2、气压检测仪3、直流继电器4、惰性气体检测仪5、多通道热电偶采集器6、主控制器7，所述电源1包括开关SB和整流模块V，所述的交流接触器2有三个分别为KM1、KM2和KM3，分别控制太阳能集热器电源接口CN1、熔化炉加热电阻丝R1、精炼炉及导液管加热电阻丝R2的通断电，所述的气压检测仪3安装在精炼炉内部用于检测炉膛内部气压，所述的直流继电器4有三个分别为KA1、KA2、KA3，其中KA1控制电磁泵M1和电磁搅拌器M2，KA2控制导气管二电磁阀M3，KA3控制导气管三电磁阀M4，所述的惰性气体检测仪5为氮气检测仪，所述的惰性气体检测仪5安装在精炼炉内部用于检测炉膛内氮体的浓度，所述的多通道热电偶采集器6可同时采集安装在熔化炉内热电偶PT1、安装在精炼炉内热电偶PT2、安装在熔化炉传热介质导管出管口处热电偶PT3、安装在精炼炉传热介质导管出管口处热电偶PT4共4路温度数据，所述的主控制器7控制KM1、KM2、KM3 KA1、KA2、KA3线圈通断电，同时采集气压检测仪3、惰性气体检测仪5、多通道热电偶采集器6上的数据。主控制器7包括有交流接触器KM1控制接口CON1、交流接触器KM2控制接口CON5、交流接触器KM3控制接口CON6、直流继电器KA1控制接口CON2、直流继电器KA2控制接口CON3、直流继电器KA3控制接口CON4、多通道热电偶采集器6数据采集接口RS485-1、气压检测仪3和惰性气体检测仪5数据采集接口RS485-2、主处理器MCU，所述的主处理器MCU为STM32F103。所述的电源1中220V交流电压输入的L端通过按钮开关SB与整流模块V的L端连接，220V交流电压输入的N端与整流模块V的N端连接，整流模块V输出电压为DC24V和DC5V。交流接触器KM1、KM2、KM3触点一端与AC220连接，KM1触点另一端与太阳能集热器电源接口CN1连接，KM2触点另一端与熔化炉加热电阻丝R1两端连接, KM3触点另一端与精炼炉及导液管加热电阻丝R2两端连接，交流接触器KM1的线圈与主控制器7的CON1连接，交流接触器KM2的线圈与主控制器7的CON5连接，交流接触器KM3的线圈与主控制器7的CON6连接。直流继电器KA1、KA2、KA3触点一端与GND连接，KA1触点另一端与电磁泵M1和电磁搅拌器M2一端连接，电磁泵M1和电磁搅拌器M2的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，KA2触点另一端与导气管二电磁阀M3一端连接,导气管二电磁阀M3的另一端与整流模块V的DC24V输出连接， KA3触点另一端与导气管三电磁阀M4连接, 导气管三电磁阀M4的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，直流继电器KA1的线圈与主控制器7的CON2连接，直流继电器KA2的线圈与主控制器7的CON3连接，直流继电器KA3的线圈与主控制器7的CON4连接。热电偶PT1的两端与多通道热电偶采集器6的V1+和V1-连接，热电偶PT2的两端与多通道热电偶采集器6的V2+和V2-连接热电偶PT3的两端与多通道热电偶采集器6的V3+和V3-连接热电偶PT4的两端与多通道热电偶采集器6的V4+和V4-连接，多通道热电偶采集器6的数据接口Y和G与主控制器7的RS485-1数据接口的D1+和D1-连接，多通道热电偶采集器6的R端与DC24V连接，B端与GND连接。气压检测仪3和惰性气体检测仪5数据输出接口D+和D-并联同时与主控制器7的RS485-2数据接口的D2+和D2-连接，气压检测仪3和惰性气体检测仪5电源接口与DC24V和GND连接。
使用时加入熔炼原料，根据原料熔炼要求向主控制器7写入控制程序，将炉膛密封，操作按钮SB使得装置通电工作，其控制方法如下：
第一步：打开导气管二电磁阀M3和导气管三电磁阀M4，将氮气从导气管二进入炉膛，惰性气体检测仪5工作检测氮气浓度达标，关闭导气管三电磁阀M4，气压检测仪3工作检测炉膛内气压达标，关闭导气管二电磁阀M3。
第二步：控制KM1接通太阳能集热器供电接口CN1，等待一定时间，控制直流继电器KA1接通电磁泵M1和电磁搅拌器M2工作，通过热电偶PT1检测熔化炉内温度，通过热电偶PT2检测精炼炉内温度，当熔化炉内温度小于熔炼温度时接通熔化炉加热电阻丝R1工作，当精炼炉内温度小于精炼温度时接通精炼炉及导液管加热电阻丝R2工作。
第三步：通过热电偶PT3检测熔化炉传热介质导管出管口处温度，当熔化炉传热介质导管出管口处温度大于熔炼温度时断开熔化炉加热电阻丝R1停止加热，通过热电偶PT3检测精炼炉传热介质导管出管口处温度，当精炼炉传热介质导管出管口处温度大于精炼温度时精炼炉及导液管加热电阻丝R2停止加热。
第四步：待熔炼完成，关闭电磁泵M1和电磁搅拌器M2，打开导气管三电磁阀M4 ，采集气压检测仪3数据，当炉膛气压等于大气压强时，接通精炼炉及导液管加热电阻丝R2，打开导液管取料，取料完成，再次操作按钮SB关闭设备。
实施例2
本实用新型具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，包括电源1、交流接触器2、气压检测仪3、直流继电器4、惰性气体检测仪5、多通道热电偶采集器6、主控制器7，所述电源1包括开关SB和整流模块V，所述的交流接触器2有三个分别为KM1、KM2和KM3，分别控制太阳能集热器电源接口CN1、熔化炉加热电阻丝R1、精炼炉及导液管加热电阻丝R2的通断电，所述的气压检测仪3安装在精炼炉内部用于检测炉膛内部气压，所述的直流继电器4有三个分别为KA1、KA2、KA3，其中KA1控制电磁泵M1和电磁搅拌器M2，KA2控制导气管二电磁阀M3，KA3控制导气管三电磁阀M4，所述的惰性气体检测仪5为氩气检测仪，所述的惰性气体检测仪5安装在精炼炉内部用于检测炉膛内氩气的浓度，所述的多通道热电偶采集器6可同时采集安装在熔化炉内热电偶PT1、安装在精炼炉内热电偶PT2、安装在熔化炉传热介质导管出管口处热电偶PT3、安装在精炼炉传热介质导管出管口处热电偶PT4共4路温度数据，所述的主控制器7控制KM1、KM2、KM3 KA1、KA2、KA3线圈通断电，同时采集气压检测仪3、惰性气体检测仪5、多通道热电偶采集器6上的数据。主控制器7包括有交流接触器KM1控制接口CON1、交流接触器KM2控制接口CON5、交流接触器KM3控制接口CON6、直流继电器KA1控制接口CON2、直流继电器KA2控制接口CON3、直流继电器KA3控制接口CON4、多通道热电偶采集器6数据采集接口RS485-1、气压检测仪3和惰性气体检测仪5数据采集接口RS485-2、主处理器MCU，所述的主处理器MCU为STM32F103。所述的电源1中220V交流电压输入的L端通过按钮开关SB与整流模块V的L端连接，220V交流电压输入的N端与整流模块V的N端连接，整流模块V输出电压为DC24V和DC5V。交流接触器KM1、KM2、KM3触点一端与AC220连接，KM1触点另一端与太阳能集热器电源接口CN1连接，KM2触点另一端与熔化炉加热电阻丝R1两端连接, KM3触点另一端与精炼炉及导液管加热电阻丝R2两端连接，交流接触器KM1的线圈与主控制器7的CON1连接，交流接触器KM2的线圈与主控制器7的CON5连接，交流接触器KM3的线圈与主控制器7的CON6连接。直流继电器KA1、KA2、KA3触点一端与GND连接，KA1触点另一端与电磁泵M1和电磁搅拌器M2一端连接，电磁泵M1和电磁搅拌器M2的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，KA2触点另一端与导气管二电磁阀M3一端连接,导气管二电磁阀M3的另一端与整流模块V的DC24V输出连接， KA3触点另一端与导气管三电磁阀M4连接, 导气管三电磁阀M4的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，直流继电器KA1的线圈与主控制器7的CON2连接，直流继电器KA2的线圈与主控制器7的CON3连接，直流继电器KA3的线圈与主控制器7的CON4连接。热电偶PT1的两端与多通道热电偶采集器6的V1+和V1-连接，热电偶PT2的两端与多通道热电偶采集器6的V2+和V2-连接热电偶PT3的两端与多通道热电偶采集器6的V3+和V3-连接热电偶PT4的两端与多通道热电偶采集器6的V4+和V4-连接，多通道热电偶采集器6的数据接口Y和G与主控制器7的RS485-1数据接口的D1+和D1-连接，多通道热电偶采集器6的R端与DC24V连接，B端与GND连接。气压检测仪3和惰性气体检测仪5数据输出接口D+和D-并联同时与主控制器7的RS485-2数据接口的D2+和D2-连接，气压检测仪3和惰性气体检测仪5电源接口与DC24V和GND连接。
使用时加入熔炼原料，根据原料熔炼要求向主控制器7写入控制程序，将炉膛密封，操作按钮SB使得装置通电工作，其控制方法如下：
第一步：打开导气管二电磁阀M3和导气管三电磁阀M4，氩气从导气管二进入炉膛，惰性气体检测仪5工作检测氩气浓度达标，关闭导气管三电磁阀M4，气压检测仪3工作检测炉膛内气压达标，关闭导气管二电磁阀M3。
第二步：控制KM1接通太阳能集热器供电接口CN1，等待一定时间，控制直流继电器KA1接通电磁泵M1和电磁搅拌器M2工作，通过热电偶PT1检测熔化炉内温度，通过热电偶PT2检测精炼炉内温度，当熔化炉内温度小于熔炼温度时接通熔化炉加热电阻丝R1工作，当精炼炉内温度小于精炼温度时接通精炼炉及导液管加热电阻丝R2工作。
第三步：通过热电偶PT3检测熔化炉传热介质导管出管口处温度，当熔化炉传热介质导管出管口处温度大于熔炼温度时断开熔化炉加热电阻丝R1停止加热，通过热电偶PT3检测精炼炉传热介质导管出管口处温度，当精炼炉传热介质导管出管口处温度大于精炼温度时精炼炉及导液管加热电阻丝R2停止加热。
第四步：待熔炼完成，关闭电磁泵M1和电磁搅拌器M2，打开导气管三电磁阀M4 ，采集气压检测仪3数据，当炉膛气压等于大气压强时，接通精炼炉及导液管加热电阻丝R2，打开导液管，取料取料完成，再次操作按钮SB关闭设备。
Claims (7)
1.一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，包括电源（1）、交流接触器（2）、气压检测仪（3）、直流继电器（4）、惰性气体检测仪（5）、多通道热电偶采集器（6）、主控制器（7），其特征在于：所述电源（1）包括开关SB和整流模块V，所述的交流接触器（2）有三个分别为KM1、KM2和KM3，分别控制太阳能集热器电源接口CN1、熔化炉加热电阻丝R1、精炼炉及导液管加热电阻丝R2的通断电，所述的气压检测仪（3）安装在精炼炉内部用于检测炉膛内部气压，所述的直流继电器（4）有三个分别为KA1、KA2、KA3，其中KA1控制电磁泵M1和电磁搅拌器M2，KA2控制导气管二电磁阀M3，KA3控制导气管三电磁阀M4，所述的惰性气体检测仪（5）安装在精炼炉内部用于检测炉膛内惰性气体的浓度，所述的惰性气体检测仪（5）包括氮气检测仪和氩气检测仪，所述的多通道热电偶采集器（6）可同时采集安装在熔化炉内热电偶PT1、安装在精炼炉内热电偶PT2、安装在熔化炉传热介质导管出管口处热电偶PT3、安装在精炼炉传热介质导管出管口处热电偶PT4共4路温度数据，所述的主控制器（7）控制KM1、KM2、KM3、 KA1、KA2、KA3线圈通断电，同时采集气压检测仪（3）、惰性气体检测仪（5）、多通道热电偶采集器（6）上的数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，其特征在于：主控制器（7）包括有交流接触器KM1控制接口CON1、交流接触器KM2控制接口CON5、交流接触器KM3控制接口CON6、直流继电器KA1控制接口CON2、直流继电器KA2控制接口CON3、直流继电器KA3控制接口CON4、多通道热电偶采集器（6）数据采集接口RS485-1、气压检测仪（3）和惰性气体检测仪（5）数据采集接口RS485-2、主处理器MCU，所述的主处理器MCU为STM32F103。
3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，其特征在于：所述的电源（1）中220V交流电压输入的L端通过按钮开关SB与整流模块V的L端连接，220V交流电压输入的N端与整流模块V的N端连接，整流模块V输出电压为DC24V和DC5V。
4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，其特征在于：交流接触器KM1、KM2、KM3触点一端与AC220连接，KM1触点另一端与太阳能集热器电源接口CN1连接，KM2触点另一端与熔化炉加热电阻丝R1两端连接, KM3触点另一端与精炼炉及导液管加热电阻丝R2两端连接，交流接触器KM1的线圈与主控制器（7）的CON1连接，交流接触器KM2的线圈与主控制器（7）的CON5连接，交流接触器KM3的线圈与主控制器（7）的CON6连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，其特征在于：直流继电器KA1、KA2、KA3触点一端与GND连接，KA1触点另一端与电磁泵M1和电磁搅拌器M2一端连接，电磁泵M1和电磁搅拌器M2的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，KA2触点另一端与导气管二电磁阀M3一端连接, 导气管二电磁阀M3的另一端与整流模块V的DC24V输出连接， KA3触点另一端与导气管三电磁阀M4连接, 导气管三电磁阀M4的另一端与整流模块V的DC24V输出连接，直流继电器KA1的线圈与主控制器（7）的CON2连接，直流继电器KA2的线圈与主控制器（7）的CON3连接，直流继电器KA3的线圈与主控制器（7）的CON4连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，其特征在于：热电偶PT1的两端与多通道热电偶采集器（6）的V1+和V1-连接，热电偶PT2的两端与多通道热电偶采集器（6）的V2+和V2-连接热电偶PT3的两端与多通道热电偶采集器（6）的V3+和V3-连接热电偶PT4的两端与多通道热电偶采集器（6）的V4+和V4-连接，多通道热电偶采集器（6）的数据接口Y和G与主控制器（7）的RS485-1数据接口的D1+和D1-连接，多通道热电偶采集器（6）的R端与DC24V连接，B端与GND连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于太阳能轻金属熔炼炉的自动控制装置，其特征在于：气压检测仪（3）和惰性气体检测仪（5）数据输出接口D+和D-并联同时与主控制器（7）的RS485-2数据接口的D2+和D2-连接，气压检测仪（3）和惰性气体检测仪（5）电源接口与DC24V和GND连接。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190201 Termination date: 20210612 |
|
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