CN2195074Y

CN2195074Y - 水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪

Info

Publication number: CN2195074Y
Application number: CN 94212288
Authority: CN
Inventors: 黄少先; 陈国魂; 陆石辉
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2004-05-18

Abstract

本实用新型是水泥制品蒸汽烘房微机控制仪，它由面板及电路板固定于外壳支架构成，面板有时间及温度显示屏、操作、打印及开启指示灯、启动、打印及复位按钮，它们通过信号线或控制线与电路板连接，电路中的温度传感器、模拟放大电路、A/D转换器、单片微机、存贮器、I/O并行接口、显示译码器之间通过信号传输线相互电气连接，单片微机、固态继电器、通讯/打印接口、执行机构之间通过控制线相互电气连接。本控制仪结构简单、操作方便、控制精度高。

Description

本实用新型是一种水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪，属自动控制仪器仪表技术领域，特别涉及水泥制品生产加热过程自动控制的仪器仪表。

水泥制品在蒸汽烘房内的加热过程是一个恒温、升温、恒温的循环过程，在这个加热过程中，只有控制好每个阶段的温度参数，才能保证产品的质量、提高产品成品率，否则就会降低产品的质量，甚至会使产品成为废品。但是，现有的水泥制品厂家，在蒸汽烘房内对水泥制品进行加热的过程，基本上是由操作工人定时测温、再由人工控制蒸汽阀门的开关状态来实现恒温、升温、恒温的循环过程。因此，存在操作工人劳动强度大、控制精度低、使产品质量不稳定、废品率高的缺点和问题。

本发明目的就是为了克服目前在蒸汽烘房内对水泥制品加热过程的温度参数控制由于手工操作控制而导致劳动强度大、控制精度低、使产品质量不稳定及废品率高等的缺点和问题，设计一种智能型全自动控制的水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪。

本实用新型是通过下述结构技术方案来实现的：图1为本控制仪的外形结构示意图，它由外壳、面板、电路板共同构成，其中，面板上具有操作时间显示屏1、温度显示屏2、操作指示灯3、打印指示灯4、执行机构开启指示灯5、启动按钮6、打印按钮6、复位按钮7；图2为本控制仪的电路工作原理方框图，其电路由温度传感器9、模拟放大电路10、A／D转换器11、单片微型计算机12、存贮器13、I／O并行接口14、显示译码器15、固态继电器16、执行机构17、通讯／打印接口18共同连接构成，其中，温度传感器9与单片微型计算机12连接构成蒸汽烘房温度的直接测量装置，并采用计算机软件编制出加热过程的操作时间；温度传感器9、模拟放大电路10、A／D转换器11、单片微型计算机及12、固态继电器16、执行机构17相互电气连接构成检测控制装置，其关键在于配有检测控制过程中可随时把数据列表打印或远距离传输到上位计算机的通讯／打印接口；其相互连接关系为：面板及印刷电路板固定在外壳支架上，面板上的时间显示屏1、温度显示屏2、操作指示灯3、打印指示灯4、执行机构开启指示灯5等通过信号传输线与电路板相对应连接，面板上的启动按钮6、打印按钮7、复位按钮8等通过控制信号传输线与电路板相对应连接；温度传感器9通过信号传输线模拟放大电路10相电气连接，模拟放大电路10通过信号传输线与A／D转换器11相电气连接，单片微型计算机12通过信号传输线与A／D转换器11、存贮器13、I／O并行接口14相互电气连接，I／O并行接口14通过输出信号线与显示译码器15相电气连接，单片微型计算机12通过控制信号传输线与固态继电器16及通讯／打印接口18相电气连接，固态继电器16通过控制信号传输线与执行机构17相电气连接。其工作原理为：温度传感器把蒸汽烘房内的温度参数转变成电量，这电量经传输线接入主机，先经放大电路放大，再进行A／D转换，转换结果进入单片微机进行运算，并与加热过程各阶段的温度控制参数相比较，再由单片微机控制固态继电器及开关执行机构，以达到温度检测值与控制值相一致。温度值及操作时间从I／O并行接口输出，最后由显示译码器进行译码显示，在上述检测及控制过程中，存贮器提供所需的程序及数据，通讯／打印接口随时把存放于存贮器的温度数据及相应的操作时间进行列表或传输到上位计算机，以便把数据汇总及进行远距离监控。单片微型计算机能根据传感器对被测点的温度参数的响应控制执行机构以达到温度参数与各阶段的控制参数相一致。图3为本控制仪的基本电路原理图。其中，温度传感器9包括恒压电路集成件U₁₇、电阻R₁～R₅、热敏电阻R_T、电位器W₁共同电气连接构成，模拟放大电路10由运算放大器集成件U₁₈、U₁₉、电阻R₈～R₁₃、电位器W₂、电容C₁～C₂共同电气连接构成，A／D转换器11由集成件U₅、缓冲器集成件U₆、电阻R₁₄～R₁₅、电容C₃～C₄、电位器W₃共同电气连接构成，单片微型计算机12由检测控制电路的CPU集成件U₁、缓冲器集成件U₁₄、电阻R₁₉～R₂₂、电容C₅、启动、打印、复位按钮T₁～T₃共同电气连接构成，存贮器13由锁存器集成件U₂、程序存贮器集成件U₃、数据存贮器集成件U₄共同相互电气连接构成，I／O并行接口由集成件U₇构成，显示译码器15由集成件U₈～U₁₃电气连接构成，SSR为固态继电器16、通讯／打印接口18由集成件U₁₅、U₁₆、二极管D₄、电容C₆共同电气连接构成，其相互连接关系为：由U₁₇、R₁～R₅、R_T、W₁串并串联连接构成的温度检测传感器电路通过R₆、R₈与由U₁₈、U₁₉、R₆～R₁₃、W₂、C₁～C₂并串并联连接构成的温度线性模拟放大电路相并联连接，U₁₇通过W₃与由U₅、U₆、R₁₄～R₁₅、C₃～C₄、W₃并联连接构成的A／D转换电路相串联连接，U₅与U₆相并联连接，U₅通过EOG、DU端、U₆通过

端与由U₁、U₁₄、R₁₉～R₂₂、C₅、T₁～T₃并联连接构成的单片微型计算机电路相电气连接，其中U₁₄通过其2端脚与固态继电器SSR相电气连接，U₁₄分别通过其4、6、8端脚分别与发光二极管D₁～D₃、R₁₆～R₁₈相电气连接，U₁通过其P₁₃、P₁₂端脚与由R₁₉～R₂₁、T₁～T₂共同连接构成的启动／打印电路并联连接，U₁通过RST端脚与由R₂₂、C₅、T₃连接构成的复位电路相互电气连接，U₁与由U₂、U₃、U₄并联连接构成的存贮器电路相并联连接，其中U₁通过其P₀₀～P₀₇端脚分别与U₂的1D～8D端脚相并联连接，U₁通过其P₂₀～P₂₄端脚分别与U₃的A8～A12端脚相并联连接，U₁的的P₂₆、

端与U₄的

、端相对应连接，U₁的数据线分别与U₂、U₃、U₄、C₆、C₇的数据线并行连接，U₇与由U₈～U₁₃共同连接构成的显示译码器并联连接，U₈～U₁3与显示数码管相应并联连接，U₁的RXD端、TXD端分别与U₁₅、C₁₆、C₆、D₄构成的通讯／打印接口电路相电气连接。电路工作原理为：温度传感器9把蒸汽烘房内的温度参数变成电量后，经模拟放大电路10倍放大、再进入A／D转换器11、然后进入单片微机12，由PUC根据输入的温度值与加热过程各阶段温度控制值进行运算比较，由运算结果去控制固态继电器16及执行机构17的开关状态，并把运算的温度值及相应的操作时间从I／O并行接口14输出，最后由显示译码器15显示。在上述检测及控制过程中，存贮器13分别提供运算必需的程序及数据，通讯／打印接口18随时把存放于存贮器的温度数据及相应的操作时间进行列表打印或传输到上位计算机。

本实用新型与现有技术相比有如下的优点和有益效果：①本实用新型可完成对蒸汽烘房内水泥制品加热过程的全自动控制，并可随时把控制结果进行列表打印或传输到上位计算机；②本控制仪结构简单、操作使用方便并可长期连续运行，不需要专门的维护和保养；③本控制仪工作十分稳定、控制精度高、显示控制结果准确可靠，能使水泥制品质量稳定，成品率可高达99％以上；④本控制仪是微电脑控制的智能型仪表，配备有通讯／打印接口，可随时传递控制信息和打印结果。

下面对说明书附图进一步说明如下：图1为水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪的外形结构示意图，图中：1为操作时间显示屏、2为温度显示屏、3为操作指示灯、4为打印指示灯、5为执行机构开启指示灯、6为启动按钮T₁、7为打印按钮T₂、8为复位按钮T₃；图2为水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪的电路工作原理方框图，图中：9为温度传感器、10为模拟放大电路、11为A／D转换器、12为单片微型计算机、13为存贮器、14为I／O并行接口、15为显示译码器、16为固态继电器、17为执行机构、18为通讯／打印接口；图3为水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪的电路原理图，图中：SSR为固态继电器、固态继电器SSR输出至执行机构A、发光二极管D₁～D₃分别为操作、打印、执行机构开启指示灯，W₁为温度调零电位器、W₂为温度满量程电位器、T₁、T₂、T₃分别为启动、打印、复位按钮。CZ₁、CZ₂为通讯／打印接口。

本实用新型的实施方式可为如下：①用一般的机加工方法加工机壳和面板，发明人曾按图1所示加工出样机的赔壳及面板，其尺寸为：160×80×250（mm）、开孔尺寸为151×76（mm）、再按图1所示，排列布置安装操作显示屏、温度显示屏以及操作、打印、执行机构开启指示灯D₁～D₃、启动、打印、复位按钮T₁～T₃；②按图3所示绘制印刷电路板、并按图3所示筛选电路元件，其中U₁可选用MCS－51型单片微机，U₂选用74LS373型锁存器，U₃可选用2764型程序存贮器，U₄可选6264型数据存贮器，U₅可选MC14433型A／D转换器，U₆可选用74LS244型缓冲器，U₇可选用8255型I／O并行接口，U₈～U₁₃可选74LS247型显示译码器，U₁₄可选7407型缓冲器，U₁5、U₁₆可分别选用1489、1488型串行通讯／打印接口，U₁₇可选MC1403型垣压电路，U₁₈、U₁₉可选OP07型运算放大器；③按图3所示安装好电路板、并固定于机壳内，并与面板上的显示屏、指示灯、按钮等进行电气连接，然后、经简单调试，便能较好地实施本实用新型。发明人按上述实施方式所制作的样机，可在0～50℃的环境温度下工作，温度测量、控制范围为0～150℃，测量温度识差≤0.3℃，控制温度误差≤1.5℃，本控制仪仪器分辨为0.1℃。

实施使用本实用新型时，应预先把温度传感器接入蒸汽烘房内，并把执行机构安装在输送蒸汽的管道上，仪器开启电源后，温度显示屏2显示输入的温度值。此时只要把水泥制品放入蒸汽烘房内，按下启动按钮6，本仪器就能完成对蒸汽烘房内水泥制品加热的全自动控制。其步骤为：按下启动按钮6，操作指示灯3亮，表示仪器在检测、控制状态，时间显示屏1显示操作时间、温度显示屏2显示控制的温度，执行机构开启指示灯5显示执行机构的开关状态，仪器按加热过程的温度控制参数进行自动控制，加热过程结束时，操作指示灯3灭，时间显示屏1显示加热过程结束的时间、温度显示屏2继续显示蒸汽烘房内温度。若要进行下一轮的操作，只要再按一次启动按钮6，仪器即重复上述操作。在检测控制过程中，只要按下打印按钮7、打印指示灯4发亮，即可把存放在存贮器的温度数据和相应的操作时间进行列表打印，打印后，打印指示灯灭。或者由通讯／打印接口把数据输送到上位计算机。复位按钮8只在特殊情况下使用，使用仪器中断操作，复位到开关状态。

Claims

1、一种水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪，其特征在于它由外壳、面板、印刷电路板共同构成，其中，面板上具有操作时间显示屏(1)、温度显示屏(2)、操作指示灯(3)、打印指示灯(4)、执行机构开启指示灯(5)、启动按钮(6)、打印按钮(7)、复位按钮(8)；其电路由温度传感器(9)、模拟放大电路(10)。A/D转换器(11)、单片微型计算机(12)、存贮器(13)、I/D并行接口(14)、显示译码器(15)、固态继电器(16)、执行机构(17)、通讯/打印接口(18)共同电气连接构成，其中，温度传感器(9)与单片微型计算机(12)连接构成蒸汽烘房内温度的直接测量装置，温度传感器(9)、模拟放大电路(10)、A/D转换器(11)、单片微型计算机(12)、固态继电器(16)、执行机构(17)相互电气连接构成检测控制装置，其关键还在于配有检测控制过程中可随时把数据列表打印或远距离传输到上位计算机的通讯/打印接口；其相互连接关系为：面板及印刷电路板固定在外壳支架上，面板上的时间显示(1)、温度显示屏(2)、操作指示灯(3)、打印指示灯(4)、执行机构开启指示灯(5)等通过控制信号传输线与电路板相对应连接，面板上的启动按钮(6)、打印按钮(7)、复位按钮(8)等通过控制信号传输线与电路板相对应连接；温度传感器(9)通过信号传输线与模拟放大电路(10)相电气连接，模拟放大电路(10)通过信号传输线与A/D转换器(11)相电气连接，单片微型计算机(12)通过信号传输线与A/D转换器(11)、存贮器(13)、I/D并行接口(14)相互电气连接，I/D并行接口(14)通过信号传输线与显示译码器(15)相互电气连接，单片微型计算机(12)通过信号传输线与固态继电器(16)及通讯/打印接口(18)相电气连接，固态继电器(16)通过信号传输线与执行机构(17)相电气连接。

2、按权利要求1所述的水泥制品蒸汽烘房单片微机控制仪，其特征在于所述的温度传感器（8）由恒压电路集成件U₁₇、电阻R₁～R₅、热敏电阻R_T、电位器W₁共同电气连接构成，模拟放大电路（10）由运算放大器集成件U₁₈、U₁₉、电阻R₆～R₁₃、电位器W₂、电容C₁～C₂共同电气连接构成，A／D转换器（11）由集成件U₅、缓冲器集成件U₆、电阻R₁₄～R₁₅、电容C₃～C₄、电位器W₃共同电气连接构成，单片微型计算机（12）由检测控制电路的CPU集成件U₁、缓冲器集成件U₁₄、电阻R₁₉～R₂₂、电容C₅、启动、打印、复位按钮T₁～T₃共同电气连接构成，存贮器（13）由锁存器集成件U₂、程序存贮器集成件U₃、数据存贮器集成件U₄共同相互电气连接构成，I／O并行接口由集成件U₇构成，显示译码器（15）由集成件U₈～U₁₃电气连接构成，通讯／打印接口（18）由集成件U₁₅、U₁₆、二极管D₄、电容C₃共同电气连接构成，其相互连接关系为：由U₁₇、R₁～R₅、R_T、W₁串并串联连接构成的温度检测传感器电路通过R₆、R₈与由U₁₈、U₁₉、R₆～R₁₃、W₂、C₁～C₂并串并联连接构成的温度线性模拟放大电路相并联连接，U₁₇通过W₃与由U₅、U₆、R₁₄～R₁₅、C₃～C₄、W₃并联连接构成的A／D转换电路相串联连接，U₅与U₆相并联连接，U₅通过EOG、DU端、U₆通过

、

端与由U₁、U₁₄、R₁₉～R₂₂、C₅、T₁～T₃并联连接构成的单片微型计算机电路相电气连接，其中U₁₄通过其2端脚与固态继电器SSR相电气连接，U₁₄分别通过其4、6、8端脚分别与发光二极管D₁～D₃、R₁₅～R₁₈相电气连接，U₁通过其P₁₃、P₁₂端脚与由R₁₉～R₂₁、T₁～T₂共同连接构成的启动／打印电路并联连接，U₁通过RST端脚与由R₂₂、C₅、T₃连接构成的复位电路相互电气连接，U₁与由U₂、U₃、U₄并联连接构成的存贮器电路相并联连接，其中U₁通过其P₀₀～P₀₇端脚分别与U₂的1D～8D端脚相并联连接，U₁通过其P₂₀～P₂₄端脚分别与U₃的A8～A12端脚相并联连接，U₁的P₂₆、端与U₄的

端相对应连接，U₁的数据线分别与U₂、U₃、U₄、C₆、C₇的数据线并行连接，U₇与由U₈～U₁₃共同连接构成的显示译码器并联连接，U₈～U₁₃与显示数码管相应并联连接，U₁的RXD端、TXD端分别与U₁₅、C₁₆、C₆、D₄构成的通讯／打印接口电路相电气连接。