专利名称：用于加热炉的调功器控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于加热炉领域，尤其是一种用于加热炉的调功器控制电路。
背景技术：
目前，在冶金、化工等工业生产过程中大量使用加热炉设备，而用于控制加热炉输 出功率的调功装置也得到了广泛地应用。调功器通常采用晶闸管及其触发电路控制加热炉 的输出功率，实现对炉温控制系统进行控制。现有加热炉的调功器控制电路存在的问题是 1、处理速度慢由于主控电路晶闸管的可靠触发的首要前提条件是电路对电压的同步信号 过零点准确采集，现有的单片机电路均使用8位单片机，存在执行速度慢、内部指令周期长 等缺点，因此对在同步信号采集中容易造成延迟，使触发起始点滞后于电压过零点，造成非 过零触发，导致谐波产生等后果；2、采样精度低由于单片机构成的控制电路通常为8位数 据精度，对外部电流采样精度较差，无法准确检测调功器的运行状态；3、综合处理能力差 由于单片机构成的控制电路不仅作为中央处理系统，而且作为外部控制信号的指令发出部 分，无法做到实时处理，只能采用分时处理的办法，因此对于外部的突发故障信号不能做到 实时检测，或者只能进行简单的故障检测，降低了调功器的综合处理能力。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种处理速度快、采样精度高、 综合处理能力强的用于加热炉的调功器控制电路。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种用于加热炉的调功器控制电路，由DSP控制单元与同步电压采集单元、开关 量输入单元、开关量输出单元、模拟量输入单元及模拟量输出单元连接构成，同步电压采集 单元与加热炉主控电路电源相连接，开关量输入单元、模拟量输入单元的输入端分别与加 热炉主控电路的开关量信号和模拟量信号相连接，开关量输出单元及模拟量输出单元的输 出端分别输出开关量信号和模拟量信号并与加热炉主控电路相连接。而且，所述的DSP控制单元还通过I/O接口连接一显示单元。而且，所述的DSP控制单元采用16位DSP芯片。而且，所述的同步电压采集单元由光电隔离芯片构成，其输入端与加热炉主控电 路电源相连接。而且，所述的模拟量输入单元由运算放大器及I/V转换电路构成；所述的模拟量 输出单元由D/A转换芯片连接构成。而且，所述的模拟量输入单元连接5路模拟量输入信号；模拟量输出单元输出2路 模拟量信号。而且，所述的开关量输入单元和开关量输出单元均由门电路缓冲电路构成。而且，所述的开关量输入单元连接4路开关量输入信号；所述的开关量输出单元 输出4路开关量信号。[0013]本实用新型的优点和积极效果是1、本调功器控制电路采用DSP控制单元能够准确地采集加热炉主控电路中的同 步电压信号、开关量信号及模拟量信号并由DSP芯片分析处理后输出相应的控制信号以控 制加热炉的输出功率，从而达到控制加热炉的温度控制功能，由于采用16位DSP芯片可以 快速、准确地进行数据采集与输出控制，具有对电网无公害、无谐波、Cosct近于1、频率自 适应、控制精度高等特点，满足了不同功率控制的要求。2、本调功器控制电路的同步电压采集单元采用光电隔离器件连接至交流380V主 控电路电源，通过衰减电阻和运算放大器转变成交流小信号，再经过光电隔离后送往DSP 控制单元，具有延迟时间短的特点，实现了完全过零触发功能。3、本调功器控制电路的开关量输入单元和开关量输出单元，采用门电路缓冲连接 外部各种逻辑信号和报警、合间、分间信号，具有传输延迟小、抗干扰能力强的特点。4、本调功器控制电路设有显示模块，能够实时地显示当前输出功率百分比和故障 报警等信号，实现了监视加热炉的运行的功能，并且便于及时发现加热炉的运行故障。5、本实用新型设计合理，采用16位DSP控制单元实现对加热炉的准确控制功能， 具有控制精度高、延迟时间短、抗干扰能力强并且易于监视等特点，满足了不同输出功率控 制的要求，可广泛应用于加热炉等需要温度控制的系统中。
图1是本实用新型的电路方框图；图2是本实用新型的电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。一种用于加热炉的调功器控制电路，如图1所示，由DSP控制单元通过I/O接口与 同步电压采集单元、开关量输入单元、开关量输出单元、模拟量输入单元及模拟量输出单元 及显示单元连接构成，同步电压采集单元与加热炉主控电路电源相连接，开关量输入单元、 模拟量输入单元的输入端分别与加热炉主控电路的开关量信号和模拟量信号相连接，开关 量输出单元及模拟量输出单元的输出端分别输出开关量信号和模拟量信号并与加热炉主 控电路相连接。在本实施例中，DSP控制单元采用16位DSP芯片，其作为调功器控制电路 的核心通过同步电压采集单元、开关量输入单元、模拟量输入单元采集加热炉主控电路中 的同步电压信号、开关量信号及模拟量信号，DSP控制单元通过对采集的上述信号进行分析 和运算后，通过开关量输出单元、模拟量输出单元输出开关量信号和模拟量信号，实现对加 热炉主控电路的控制。DSP控制单元通过显示单元可以显示当前输出功率百分比和故障报 警等信号。在图2所示的为一种实施例的电路原理框图，在本实施例中，DSP控制单元为16位 DSP芯片，同步电压采集单元为2路输入Uab和Ucb，该输入端Uab和Ucb连接至380V加热炉 主控电路电源；开关量输入单元为4路开关量输入，其连接的4路开关量信号为-Contact、 M/A、Hot、oc ；开关量输出单元为4路开关量输出，可以输出4路开关量信号；模拟量输入单 元为5路模拟量输入，其连接的模拟量信号为IA、IB、IC、0 10V、4 20mA ；模拟量输出单元为2路模拟量输出，其输出的模拟量信号为0 10V、4 20mA。同步电压采集单元由光电隔离芯片TLP521-1构成，其输入端与380V加热炉主控 电路电源相连接，经过电阻衰减和运算放大器以后转换成交流电压小信号，再经过光电隔 离芯片TLP521-1后形成与主控电路电压频率相同的方波信号，并送入DSP芯片的cap捕捉 通道，DSP芯片对该方波进行上升沿的捕捉，将该上升沿的起始点作为过零触发的起始点， 完成触发工作。该同步电压采集单元采用差分方法直接连接至交流380V电源，并采用提前 检测线电压的方法进行处理，具有延迟时间短的特点，同时实现了零触发功能。模拟量输入单元由运算放大器LM224及I/V转换电路构成一模拟量输入缓冲和保 护电路，其可以连接la、lb、lc、0 10V、4 20mA等5路模拟量输入信号，对于0 10V、 4 20mA经I/V转换电路，再将模拟量信号送入DSP控制单元的A/D通道，DSP控制单元通 过对电压信号的采样计算出输出功率的百分比，从而调节导通周期的百分比。模拟量输出 单元由10位D/A转换芯片TLV5604连接构成，由DSP芯片处理后可以输出0 10V的模拟 量信号。开关量输入单元和开关量输出单元均由74HC4245门电路构成，该输入输出缓冲 电路将加热炉主控电路中的合间、过流、过热、手动及自动等开关量信号输入给DSP控制单 元，DSP控制单元根据当前运行状态的正常与否输出准备好、运行、过热、过流等状态信号。显示单元主要由显示驱动芯片HD7279a和四位数码管构成，其可以将工作过程中 的输出功率百分比和故障报警等信号在显示单元上进行显示，实现调功器控制电路的工作 状态的实时显示功能。本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限 于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出 的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求一种用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于由DSP控制单元与同步电压采集单元、开关量输入单元、开关量输出单元、模拟量输入单元及模拟量输出单元连接构成，同步电压采集单元与加热炉主控电路电源相连接，开关量输入单元、模拟量输入单元的输入端分别与加热炉主控电路的开关量信号和模拟量信号相连接，开关量输出单元及模拟量输出单元的输出端分别输出开关量信号和模拟量信号并与加热炉主控电路相连接。
2.根据权利要求1所述的用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于所述的DSP控 制单元还通过I/O接口连接一显示单元。
3.根据权利要求1或2所述的用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于所述的DSP 控制单元采用16位DSP芯片。
4.根据权利要求1或2所述的用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于所述的同 步电压采集单元由光电隔离芯片构成，其输入端与加热炉主控电路电源相连接。
5.根据权利要求1或2所述的用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于所述的模 拟量输入单元由运算放大器及I/V转换电路构成；所述的模拟量输出单元由D/A转换芯片 连接构成。
6.根据权利要求5所述的用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于所述的模拟量 输入单元连接5路模拟量输入信号；模拟量输出单元输出2路模拟量信号。
7.根据权利要求1或2所述的用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于所述的开 关量输入单元和开关量输出单元均由门电路缓冲电路构成。
8.根据权利要求7所述的用于加热炉的调功器控制电路，其特征在于所述的开关量 输入单元连接4路开关量输入信号；所述的开关量输出单元输出4路开关量信号。
专利摘要本实用新型属于一种用于加热炉的调功器控制电路，其技术特点是由DSP控制单元与同步电压采集单元、开关量输入单元、开关量输出单元、模拟量输入单元及模拟量输出单元连接构成，同步电压采集单元与加热炉主控电路电源相连接，开关量输入单元、模拟量输入单元的输入端分别与加热炉主控电路的开关量信号和模拟量信号相连接，开关量输出单元及模拟量输出单元的输出端分别输出开关量信号和模拟量信号并与加热炉主控电路相连接。本实用新型设计合理，采用16位DSP控制单元实现对加热炉的准确控制功能，具有控制精度高、延迟时间短、抗干扰能力强并且易于监视等特点，满足了不同输出功率控制的要求，可应用于加热炉等需要温度控制的系统中。
文档编号G05B19/042GK201583821SQ200920252218
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者安洋, 戴薇, 王玉博, 赵相宾, 邱书明, 郑淑玲 申请人:天津电气传动设计研究所;天津天传电气有限公司