本发明专利技术公开一种移动线材感应加热控制器，其包括ＣＰＵ系统控制模块、数据采集模块、数据适配模块、起动控制模块、脉冲形成模块和人机对话模块，ＣＰＵ系统控制模块由ＩＮＴＥＬ８０Ｘ８６处理器、ＩＮＴＥＬ８０Ｘ８７浮点协处理器、ＤＩＳＫＯＮＣＨＩＰ电子盘和动态存储器构成；数据采集模块包括模拟量输入单元，开关量输入输出单元和计数器触发单元；数据适配模块由直流电压采集单元，模拟量采集适配单元，开关量输入输出适配单元和同步信号转换单元组成；起动控制模块包括起动控制逻辑单元和预磁化触发单元；数字脉冲形成模块包括同步信号整形，触发角计算，触发脉冲形成及功率放大单元；人机对话模块包括液晶显示和串行通讯单元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及先进制造与自动化控制领域，具体为一种移动线材感应加热控制器。
技术介绍
预应力钢丝、钢绞线、铝包钢丝电力架空线等金属线材在感应加热时，需要在中频 电源感应器中移动，并且要求中频感应加热电源依据线材的运动速度输出不同的功率，被 加热线材温度应控制在380°C 士 10°C范围内波动。随着移动线材生产线运行速度的加快， 最高可达到110米/分钟，线径最高1x19-28. 6mm 1860Mpa (钢绞线由19根钢丝分成三层 绞合在一起，在绞合过程中同时释加张力，刚绞线抗拉强度是1860Mpa)，功率最大可达到 700KW。目前国内应用在预应力钢绞线的感应加热电源主要由分离元件构成，例如PID调节 器由电阻，电容，运算放大器组成，集成化程度低，控制器组成复杂，在不同速度下控制精度 不高，在加速或降速时温度变化大，不能满足温度控制要求，线材加工质量不稳定。目前移动线材感应加热控制器还采用模拟器件构成，结构复杂，调整不方便，长期 运行过程中模拟器件具有分散性，会引起系统控制精度的变化；现有的速度跟随曲线跟踪 点少，在线材高速运行时，温度控制精度不高；没有温度闭环控制和温度过高监视，当加热 线材的线径，环境温度变化时，容易造成实际加热温度与设定温度很大偏差；没有加速度补 偿调节，当被加热线材升速或降速运行时，温度变化很大，加热线材容易出现温度偏低或偏 高现象。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种移动线材感应加热 控制器，该控制器用于预应力钢绞线稳定化处理工艺中的淬火温度控制，利用感应加热原 理控制中频电源加热钢绞线，并根据线材不同的运动速度控制中频感应加热电源输出功 率，使线材的温度保持恒定，提高钢绞线的加工质量。该控制器可对不同种类的线材进行淬 火温度控制，具有控制精度高，运行可靠，控制方法灵活，操作方便简单等特点。本专利技术解决所述控制器技术问题的技术方案是设计一种移动线材感应加热控制 器，其特征在于该控制器采用全数字模块化设计，包括CPU系统控制模块、数据采集模块、 数据适配模块、起动控制模块、数字脉冲形成模块和人机对话模块；所述数据包括模拟量和 开关量；所述CPU系统控制模块由INTEL80X86处理器、INTEL80X87浮点协处理器、 DISK0NCHIP电子盘和动态存储器构成，这些构成单元通过32位内部数据与地址总 线ADDRESS/DATA-BUS16相连，并通过数据缓冲器BUFFER15的转换连接至外部总线 PC104BUS17,完成与其它模块的，连接符合PC104规范；所述数据采集模块采用连接符合PC104规范结构，包括模拟量输入单元，开关量 输入输出单元和计数器触发单元三部分，每部分由地址与数据总线连接；所述模拟量输入 单元由具有12位分辨率、最大采样率200KHZ的A/D转换芯片组成，通过不同联接模拟量组成16路单端或8路差分输入；所述开关量输入输出单元共24路，采用TTL/CM0S兼容电路； 所述计数器触发单元由6个16位，IOMHz计数/定时器组成；所述数据适配模块由直流电压采集单元，模拟量采集适配单元，开关量输入输出 适配单元和同步信号转换单元组成；所述模拟量采集适配单元由线形隔离器件、电平整形 及匹配电路组成；所述模拟量信号包括直流电压信号、中频电压信号、进线电流信号、移动 线材的速度信号和温度信号；所述起动控制模块包括起动控制逻辑单元和预磁化触发单元；所述数字脉冲形成模块采用可编程全数字移相双窄脉冲触发器，该触发器包括同 步电压信号转换模块、可编程逻辑电路CPLD模块、可编程计数器82C54模块和脉冲放大模 块；其连接方式为首先经过同步变压器将三相正弦波引入同步电压信号转换模块，将正 弦波转化为三相方波；再将转换后的三相方波信号送入可编程逻辑电路CPLD模块，形成六 路脉冲触发电平；该触发电平送入可编程计数器82C54模块中作为触发角α的启动命令信 号，触发角α的控制范围为0-150°，经过可编程计数器82C54模块存储寄存器减计数计 算，最终输出六路1微秒宽度的脉冲触发信号；输出的脉冲触发信号再送回可编程逻辑电 路CPLD模块进行脉冲展宽和组合，形成六路双窄触发脉冲；最后经过脉冲放大模块隔离与 放大，形成移相双窄触发脉冲；所述人机对话模块包括液晶显示单元和串行通讯单元。与现有技术相比，本专利技术控制器的显著特点是采用INTEL80X86处理器与 INTEL80X87数据协处理器(NPX)为控制核心，PC104总线为栈接的嵌入式工业控制计算机。 将直流电压、中频电压、进线电流、速度、温度连续模拟量信号转换为离散的数字量信号。利 用计算机实时控制技术以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合处理。控制器具有高 性能的温度、功率、电压闭环调节系统。可控制被加热线材温度在设定温度士2度范围内 变化；控制器具有高性能速度跟随特性，根据不同线材规格及线材的运行速度，设定不同的 功率输出曲线；调节器具有高起动成功率，具有预磁化、预充电控制逻辑；具有自动启停， 手动、自动转换功能；具有完善的进线电流、中频电压限制功能及超温、缺相、错相、缺水、过 压、过流、欠压保护功能；具有良好的人机交互功能，利用大屏幕液晶显示器，用户可自行整 定实现多组不同规格钢绞线加热参数的设定。采用本专利技术控制器后，系统组态灵活，结构简单，调整方便，由于均采用数字化控 制技术，参数整定方便，长期运行稳定；速度跟随曲线跟踪点多，理论上可以做到无限多个 点，在线材高速运行时，温度控制精度高；具有温度闭换控制和温度过高监视，在被加热线 材和环境温度变化时，被加热线材温度控制良好；具有加速度补偿调节，当被加热线材升速 或降速运行时，温度变化不大，被加热线材温度恒定。本专利技术控制器控制方法灵活，被加热 线材温度控制恒定，不易断线，被加工产品质量稳定，产量大幅度提高。附图说明图1为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的系统结构示意图；图2为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的CPU系统控制模块示意图；图3为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的直流电压输入电路结构示 意图4为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的速度输入电路结构示意图；图5为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的温度输入电路结构示意图；图6为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的开关量输入输出电路结构 示意图；图7为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的可编程全数字移相双窄脉 冲触发器整体结构示意图；图8为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的可编程全数字移相双窄脉 冲触发器的同步电压采集电路模块结构示意图；图9为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的可编程全数字移相双窄脉 冲触发器的现场可编程逻辑电路CPLD模块结构示意图；图10为本专利技术移动线材感应加热控制器一种实施例的可编程全数字移相双窄脉 冲触发器的脉冲放大模块结构示意图。具体实施例方式下面结合实施例及其附图进一步叙述本专利技术本专利技术设计的移动线材感应加热控制器(简称控制器，参见图1)，其特征在于该 控制器采用全数字模块化设计，包括CPU系统控制模块1 (简称CPU模块)、数据采集模块 2、数据适配模块3、起动控制模块4、数字脉冲形成模块5和人机对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
一种移动线材感应加热控制器，其特征在于该控制器采用DCR全数字模块化设计，包括CPU系统控制模块、数据采集模块、数据适配模块、起动控制模块、数字脉冲形成模块和人机对话模块，所述数据包括模拟量和开关量；所述CPU系统控制模块由INTEL80X86处理器、INTEL80X87浮点协处理器、DISKONCHIP电子盘和动态存储器构成，这些构成单元通过32位内部数据与地址总线ADDRESS/DATA BUS16相连，并通过数据缓冲器BUFFER15的转换连接至外部总线PC104BUS17，完成与其它模块的，连接符合PC104规范；所述数据采集模块采用连接符合PC104规范结构，包括模拟量输入单元，开关量输入输出单元和计数器触发单元三部分，每部分由地址与数据总线连接；所述模拟量输入单元由具有12位分辨率、最大采样率200KHz的A/D转换芯片组成，通过不同联接模拟量组成16路单端或8路差分输入；所述开关量输入输出单元共24路，采用TTL/CMOS兼容电路；所述计数器触发单元由6个16位，10MHz计数/定时器组成；所述数据适配模块由直流电压采集单元，模拟量采集适配单元，开关量输入输出适配单元和同步信号转换单元组成；所述模拟量采集适配单元由线形隔离器件、电平整形及匹配电路组成；所述模拟量信号包括直流电压信号、中频电压信号、进线电流信号、移动线材的速度信号和温度信号；所述起动控制模块包括起动控制逻辑单元和预磁化触发单元；所述数字脉冲形成模块采用可编程全数字移相双窄脉冲触发器，该触发器包括同步电压信号转换模块、可编程逻辑电路CPLD模块、可编程计数器82C54模块和脉冲放大模块；其连接方式为首先经过同步变压器将三相正弦波引入同步电压信号转换模块，将正弦波转化为三相方波；再将转换后的三相方波信号送入可编程逻辑电路CPLD模块，形成六路脉冲触发电平；该触发电平送入可编程计数器82C54模块中作为触发角α的启动命令信号，触发角α的控制范围为0 150°，经过可编程计数器82C54模块存储寄存器减计数计算，最终输出六路1微秒宽度的脉冲触发信号；输出的脉冲触发信号再送回可编程逻辑电路CPLD模块进行脉冲展宽和组合，形成六路双窄触发脉冲；最后经过脉冲放大模块隔离与放大，形成移相双窄触发脉冲；所述人机对话模块包括液晶显示单元和串行通讯单元。2.根据权利要求1所述的移动线材感应加热控制器，其特征在于所述的模拟量移动线 材的速度信号通过速度传感器将速度信号转化为电流信号，量程为0-20mA，送入霍尔传感 器，经过隔离后，转换为电压信号，并经过二阶滤波电路，最终送入数据采集模块。3.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张强，程姝丹，冯勇，黄凯，王亚彬，李志刚，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12
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