一种电子束冷床熔炼炉操作控制器的制作方法

本发明涉及电子信息中微电子技术领域，特别是一种电子束冷床熔炼炉操作控制器。

背景技术：

电子束冷床炉熔炼（electronbeamcoldhearthmelting-ebch）技术，是２０世纪七八十年代发展起来的新型熔炼方法。该技术是一种将电子束和冷炉床结合，在高真空下熔炼金属的冶金技术。其主要特征是用一个可以进行精炼的冷炉床，在高真空下以电子枪的强电流电子束作为熔炼热源将原料熔化，熔化的金属在冷炉床内（即一种比较浅的狭长水冷铜质坩埚内）流动进一步完成精炼、净化后，流入铸模（即配置有拉锭机构的水冷结晶器）顺序凝固结晶成铸锭。电子束冷床炉熔炼技术经过近四十年的发展，已经超出了传统的冶金操作技术范畴，成为当代战略金属钛冶金技术的一个重要发展前沿，是活性金属以及高熔点金属的熔炼及提纯、净化的工业化、规模化生产技术，是国民经济和国防建设中的新兴技术，具有重要战略意义。

但现有的电子束冷床熔炼炉采用直接与电子枪控制设备连接的控制方式，该设计方式将操作台成为独立个体，操作程序输入芯片当中，当冶炼需求与功能等发生变化时，需要重新编写微控制芯片的程序，不利于更新与维护。因此，有必要对现有技术加以改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电子束冷床熔炼炉用操作控制器，方便现场操作员进行操作控制。

本发明通过下列技术方案实现：一种电子束冷床熔炼炉操作控制器，包括其上设有若干按键及指示灯和旋钮的操作台，微控制器，按键、指示灯控制器和旋钮控制器、通讯接口、显示器、电源，其特征在于操作台上的按键及指示灯通过按键及指示灯控制器、旋钮通过数字编码器与微控制器电连接，显示器与微控制器相连，微控制器通过通讯接口与中央控制器电连接，以便在电子束冷床熔炼炉前，通过操作台上的按键、旋钮、指示灯、显示器及微控制器的信号处理及运算，就能对电子束熔炼进行简单、有效操作，并通过通讯接口将电子束熔炼及炉前操作指令上传至中央控制器进行数据存储及监控。

所述操作台上的按键包括：

电子枪操作按键组及对应指示灯，以便根据需要操作对应编号的电子枪，并让对应指示灯亮；

扫描图像选择按键，用于对电子枪所产生的电子束扫描图像进行选择，并显示在显示器上；

扫描图形选择按键，用于对当前选择的扫描图像中的图形部分进行选择，并显示在显示器上；

拉锭控制按键，用于拉锭设备控制，并让对应指示灯亮；

所述操作台上的旋钮包括：

电子束氢气调节旋钮，用于调节电子枪所需氢气量，并让对应指示灯亮；

电子束氧气调节旋钮，用于调节电子枪所需氢气量，并让对应指示灯亮；

聚焦调节旋钮，用于调节电子枪所产生电子束聚焦度，并显示在显示器上；

扫描幅度旋钮，用于调节当前扫描图形幅度，并显示在显示器上；

电子束偏移旋钮，用于调节当前扫描图形偏移度，并显示在显示器上。

所述通讯接口包括网络收发器、usb通讯芯片、rs-485通讯芯片，以便通过udp通讯协议，将操作产生的指令上传到中央控制器中，达到远程监控的目的。

所述显示器用于显示各种图形、图像，以便根据图形、图像来操作控制电子束熔炼。

所述电源为微控制器、按键及指示灯控制器和旋钮数字编码器、通讯接口、显示器提供电源。

本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，可方便地在电子束冷床熔炼炉前，通过操作台上的按键、旋钮、指示灯、显示器及微控制器的信号处理及运算，就能对电子束熔炼进行简单、有效操作，并通过通讯接口将电子束熔炼及炉前操作指令上传至中央控制器进行数据存储及监控。通过多种通讯，扩大应用范围，既方便现场操作员进行操作、控制，又能将电子束熔炼及炉前操作指令上传至中央控制器进行数据存储及监控。

本发明所述电子束冷床熔炼炉操作控制器，采用间接与电子枪控制设备连接的控制方式，其将微控制器作为系统模块，并与中央控制器（计算机）通讯，运算过程由计算机完成，再由计算机将运算控制结果发送到电子枪微控制器执行，方便功能的拓展，并保持了控制系统的唯一性，提高了设备的可维护性。

附图说明

图1为本发明操作控制器方框图。

图2为本发明微控制器电路图。

图3为本发明网络收发器电路图。

图4为本发明usb通讯器电路图。

图5为本发明rs-485通讯器电路图。

图6为本发明按键及指示灯控制器电路图。

具体实施方式

下面结合附图给出的具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供的电子束冷床熔炼炉操作控制器，包括其上设有若干按键及指示灯和旋钮的操作台、微控制器、按键及指示灯控制器和旋钮控制器、通讯接口、显示器、电源，其特征在于操作台上的按键及指示灯通过按键及指示灯控制器、旋钮通过数字编码器与微控制器电连接，显示器与微控制器相连，微控制器通过通讯接口与中央控制器电连接；

所述微控制器型号为stm32f103rbt6，其20脚、21脚、22脚、23脚、24脚分别与型号为enc28j60的网络收发器的cs脚、sck脚、so脚、si脚、reset脚相连，用于产生控制信号驱动enc28j60芯片执行指令，通过微控制器移植网络协议，enc28j60具有phy（物理层）及mac（数据链路层）控制，两者组成一套完整的网络通讯，通过网线及网络udp传输协议与中央控制器通讯；

所述微控制器的16脚、17脚分别与型号为pl2303的usb通讯器的rxd脚、txd脚相连，用于ttl信号与usb信号的转换，可通过usb线与中央控制器相连，通过usb驱动转换rs-232协议与中央控制器通讯；

所述微控制器的42脚、43脚、44脚分别与型号为adm2483的rs-485通讯器的txd脚、rxd脚、re脚和de脚相连，用于ttl信号与rs-485信号的转换，可通过rs-485转换rs-232接头与中央控制器连接，通过rs-485驱动rs232协议与中央控制器通讯；

所述微控制器的57脚、58脚、59脚、61脚、62脚与型号为ch452的键盘控制器的28脚、27脚、26脚、25脚、24脚相连，驱动ch452芯片执行按键按下触发及对应按键指示灯亮的。ch452芯片的1至8管脚、15至22管脚与按键及按键指示灯驱动电路连接，当按键按下后，ch452产生电平触发微控制器，并反馈按键码地址值，达到按键触发功能，并且微控制器可主动发送地址码及状态值，驱动按键指示灯亮。

如图1，所述操作台上的按键包括：

电子枪操作按键组1-7及对应指示灯，以便根据需要操作对应编号的电子枪，并让对应指示灯亮；

扫描图像选择按键8，用于对电子枪所产生的电子束扫描图像进行选择，并显示在显示器上；

扫描图形选择按键9，用于对当前选择的扫描图像中的图形部分进行选择，并显示在显示器上；

拉锭控制按键10，用于拉锭设备控制，并让对应指示灯亮；

所述操作台上的旋钮包括：

电子束氢气调节旋钮①，用于调节电子枪所需氢气量，并让对应指示灯亮；

电子束氧气调节旋钮②，用于调节电子枪所需氢气量，并让对应指示灯亮；

聚焦调节旋钮③，用于调节电子枪所产生电子束聚焦度，并显示在显示器上；

扫描幅度旋钮④，用于调节当前扫描图形幅度，并显示在显示器上；

电子束偏移旋钮⑤，用于调节当前扫描图形偏移度，并显示在显示器上。