一种变速旋钮调节的连铸机拉坯速度设定仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种变速旋钮调节的连铸机拉坯速度设定仪，属冶金行业冶金机械自动控制技术领域。
【背景技术】
[0002]炼钢设备中连铸机的拉速给定是连铸机生产中关键的装置，一般通过电位器旋钮给定电阻信号，用直接信号电压电源转换信号，单独的显示屏显示给定信号。其中不足之处在于:采用电压源转换信号，信号没有隔离和数字保护处理，容易受到干扰，给定不稳定、不精确；显示与给定分散，不利于控制；且制造成本较高。
[0003]另一方面，为了防止生产过程中出现异常情况时，可以及时处理故障、稳定而迅速的调低连铸机拉速，又需要采用旋钮电位器这种功能型调速元件，也就是说并不能使用档位式逐级升速或降速按钮装置取代这种传统的旋转电位器。因此需要:既采用连续可调的旋转电位器，又能克服该种电位器在使用过程中存在的缺陷，达到可排除干扰信号、确保输出信号稳定精确、还具备集成显示给定拉速和反馈拉速、综合性的节省生产成本效果。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对【背景技术】提出问题，设计一种专用于连铸机的拉速给定装置，是将现有的旋转电位器电阻信号直接转换成4?20mA直流信号，并且输入输出采用隔离电源，在输入信号处理上，采用数字技术处理，排除干扰信号，确保输出信号稳定、精确；集成显示给定拉速和反馈拉速，节省成本。以实现让使用者在使用现场根据不同工艺的需要，在不同的拉坯速度下，以不同的调节速度，通过旋钮来实时设定需要的拉坯速度。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种变速旋钮调节的连铸机拉坯速度设定仪，是直接将拉速电位器电阻信号处理为4?20mA标准电流信号，并通过MCU数字处理和集成LED显示给定拉速及实时拉速装置；包括:0?20mA输入电流采集电路、O?20mA输出电流发生电路、0-20mA输出电流反馈电路、数码管显示及按键设定和旋钮设定电路、电源电压变换电路、状态信息输出电路和控制电路；所述电源电压变换电路是将输入的24V电源电压变换为隔离的正负15V电源电路；其特征在于:
[0006]所述O?20mA输入电流采集电路是用于采集拉坯设备反馈的拉坯速度O?20mA电流信号电路，包括:串联在输入电流环回路上的采样电阻、使用AP431电压基准对采样两端的电压值进行偏置、再使用0P27运算放大器和HCNR201线性光耦隔离转换后输入到TLC1543IDB模数转换器进行模数转换电路；所述输入电流采集电路使用串联在输入电流环回路上的采样电阻获得采样电压，并将该采样电压偏置并通过运算放大器和线性光耦隔离变换后，输入到模数转换器；
[0007]所述O?20mA输出电流发生电路是用于将设定的拉还速度值以O?20mA电流信号形式输出电路，是将O?100%占空比的PffM转换为O?20mA电流输出，包括:脉冲宽度调制信号PWM发生电路、积分电路、电压电流转换电路以及，可提高单片机PWM驱动能力的多路模拟开关⑶4053BCM、使用AP431电压基准对PffM进行稳压；
[0008]所述O?20mA输出电流反馈电路是用于获得输出电流的反馈来判断输出是否正常电路，包括:串联在输出电流回路上的采样电阻，通过采样电阻获得的输出电流反馈电压输入到TLC1543IDB模数转换器；
[0009]所述数码管显示电路包括:集成的8位共阴极数码管驱动芯片MAX7219EWG和直接驱动数码管；
[0010]所述旋钮设定电路是用于采集使用者设定的拉坯速度电路，使用模数转换器TLC1543IDB采集电位器旋钮的分压值，从而获得电位器旋钮的设定位置；
[0011]所述按键设定电路是用于采集使用者的按键信息电路，包括:使用RC电路进行防抖动滤波处理；
[0012]所述状态信息输出电路使用蜂鸣器和发光二极管来向使用者提示所述拉坯速度设定仪工作状态；
[0013]所述控制电路包括单片机STC12C5204 ;所述单片机STC12C5204依据设定程序，周期性地采集所述旋钮设定电路中的旋钮位置设定值，再根据设定的拉坯速度调节模式，以不同的映射关系将旋钮设定值转换为拉坯速度输出值，来达到变速调节拉坯速度的目的。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]输入电流采集电路使用了隔离电压变换电路，在电气上对输入输出电路进行了隔离，防止相互干扰；所述输出电流发生电路对PWM进行了稳压处理，提高了所述拉坯速度设定仪品质的一致性；所述数码管显示电路使用专用集成芯片驱动，保证了数码管的可靠驱动；所述旋钮设定，为实时拉坯速度提供了方便易用的手动调节接口 ；所述控制程序，以线性，平方根，平方三种映射关系将旋钮设定值按比例转换为拉坯速度设定值，提供了使用者根据不同需要设定不同调节速度的灵活性和实用性。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例硬件组成框图；
[0017]图2-1至图2-9是本实用新型各部分电路组成原理图；
[0018]图3是本实用新型拉速仪操作面板示意图。
[0019]图中标记:U4、U20是电压基准AP431，U19是多路模拟开关CD4053BCM，Ul是线性光耦HCNR201，UlO是C51单片机STC12C5204，U2、U3、U5是运算放大器0P27，Q3是三极管MMBT5401，U12是多通道模数转换器TLC1543IDB。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述:
[0021]如图1所示，本实用新型变速旋钮调节的连铸机拉坯速度设定仪是直接将拉速电位器电阻信号处理为4?20mA标准电流信号，并通过MCU数字处理和集成LED显示给定拉速及实时拉速装置；包括:0?20mA输入电流采集电路、O?20mA输出电流发生电路、0-20mA输出电流反馈电路、数码管显示及按键设定和旋钮设定电路、电源电压变换电路、状态信息输出电路和控制电路；其中电源电压变换电路是将输入的24V电源电压变换为隔离的正负15V电源电路。
[0022]所述O?20mA输入电流采集电路是用于采集拉坯设备反馈的拉坯速度O?20mA电流信号电路，包括:串联在输入电流环回路上的采样电阻、使用AP431电压基准对采样两端的电压值进行偏置、再使用0P27运算放大器和HCNR201线性光耦隔离转换后输入到TLC1543IDB模数转换器进行模数转换电路；所述输入电流采集电路使用串联在输入电流环回路上的采样电阻获得采样电压，并将该采样电压偏置并通过运算放大器和线性光耦隔离变换后，输入到模数转换器。该电路用于采集拉坯设备反馈拉坯速度的0-20mA电流。
[0023]所述O?20mA输出电流发生电路是用于将设定的拉还速度值以O?20mA电流信号形式输出电路，是将O?100%占空比的PffM转换为O?20mA电流输出，包括:脉冲宽度调制信号PWM发生电路、积分电路、电压电流转换电路以及，可提高单片机PWM驱动能力的多路模拟开关⑶4053BCM、使用AP431电压基准对PffM进行稳压。
[0024]所述O?20mA输出电流反馈电路是用于获得输出电流的反馈来判断输出是否正常电路，包括:串联在输出电流回路上的采样电阻，通过采样电阻获得的输出电流反馈电压输入到TLC1543IDB模数转换器。
[0025]所述数码管显示电路包括:集成的8位共阴极数码管驱动芯片MAX7219EWG和直接驱动数码管。
[0026]所述旋钮设定电路是用于采集使用者设定的拉坯速度电路，使用模数转换器TLC1543IDB采集电位器旋钮的分压值，从而获得电位器旋钮的设定位置。
[0027]所述按键设定电路是用于采集使用者的按键信息电路，包括:使用RC电路进行防抖动滤波处理。