一種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電熔鎂爐過程控制技術領域，具體涉及一種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調理裝置。
【背景技術】
[0002]電熔鎂砂的生產過程以菱鎂礦石為原料，采用三相交流電熔鎂爐進行熔煉，通過調整三相電極與熔池液面之間的位置來控制三相電極電流，使之產生電弧，通過電弧放熱使爐內原料受熱熔化形成熔液，熔液再經過冷卻結晶后生成成品。
[0003]隨著電熔鎂砂企業對能源利用效率和產品品位要求的提高，冶煉過程的控制方式開始逐漸由人工手動控制方式轉向采用智能控制策略的自動控制方式，所采用的自動控制裝置也呈現出由PLC控制系統向更加智能的嵌入式控制系統(如圖1所示)轉變的趨勢。嵌入式控制器是一個含有多種電子元器件和電子部件的復雜電子系統，外部信號的干擾以及系統內部器件之間、各傳送通道之間的相互干擾都會對嵌入式控制器及其數據信息產生干擾與破壞，影響嵌入式控制器的工作穩定性、可靠性和安全性。例如，電熔鎂砂冶煉過程中，電熔鎂爐嵌入式控制器處在一個十分復雜的電磁環境中，電力開關、變頻器、拖動電機等設備工作以及冶煉過程本身的動態特性對冶煉電流的影響都容易產生尖峰信號，進而對嵌入式控制器造成影響。此外，嵌入式控制器所能接受和輸出的模擬量或數字量信號往往與工業現場的外部設備，如傳感器或執行機構所能提供或接受的信號在類型和區間上存在差異，需要進行相應的信號轉換。因此，設計開發一種電熔鎂爐嵌入式控制器信號調理電路板，用于保護電熔鎂爐專用嵌入式控制器，減少冶煉過程中產生的尖峰信號對電熔鎂爐嵌入式控制器的影響，并對嵌入式控制器的輸入輸出信號進行必要的轉換是十分必要的。

【發明內容】

[0004]針對電熔鎂砂冶煉環境存在復雜的電磁干擾，對嵌入式控制器的安全穩定運行造成威脅，整個控制系統中信號類型和區間不一致的問題，本發明提供一種電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，對嵌入式控制器的輸入和輸出信號進行轉換和隔離，使電熔鎂爐用嵌入式控制器能夠正常工作，并有效的過濾掉尖峰信號，對電熔鎂爐嵌入式控制器起到保護作用。
[0005]本發明的技術方案:
[0006]—種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調理裝置，包括:集成在同一塊電路板上的若干個模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊、若干個模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊、若干個數字量輸入信號的隔離與轉換模塊、若干個數字量輸出信號的隔離與轉換模塊;所述模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸入端與電熔鎂爐的嵌入式控制系統中相應傳感器的輸出端連接，模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸出端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器相應的輸入端連接;所述模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸入端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器相應的輸出端連接，模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統中相應的執行機構的輸入端連接;所述數字量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸入端與所述電熔鎂爐嵌入式控制系統中相應傳感器的輸出端連接，數字量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸出端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器相應的輸入端連接;所述數字量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸入端與所述電熔鎂爐嵌入式控制器的輸出端連接，數字量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統中相應的執行機構的輸入端連接。
[0007]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，所述模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊、模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊、數字量輸入信號的隔離與轉換模塊、數字量輸出信號的隔離與轉換模塊各自的數量由其各自連接的相應的傳感器或者執行機構的數量決定。
[0008]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，所述模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊，用于將熔鎂爐的嵌入式控制系統中傳感器提供的4-20mA的標準模擬量輸入信號轉換成0-5V的嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0009]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊，用于將電熔鎂爐嵌入式控制器的模擬量輸出信號轉換成電熔鎂爐嵌入式控制系統相應的執行機構所需的標準模擬量信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0010]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，數字量輸入信號的隔離與轉換模塊:用于將熔鎂爐的嵌入式控制系統中傳感器提供的24V開關量信號轉換成嵌入式控制器可以接受的5V開關量信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0011]根據權利要求1所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，數字量輸出信號的隔離與轉換模塊:用于將嵌入式控制器輸出的5V開關量信號轉換成電熔鎂爐嵌入式控制系統中的相應的執行機構所需的24V開關量信號，同時對這兩種信號進行隔離。
[0012]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，所述模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊由型號為RCV420的模擬量輸入信號轉換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔咼芯片構成。
[0013]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，所述模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊采用的是型號為0P07的運放芯片。
[0014]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，所述數字量輸入信號的隔離與轉換模塊采用的是型號為TLP281-4的4通道光耦芯片。
[0015]根據所述的電熔鎂爐用嵌入式控制器的信號調理裝置，所述數字量輸出信號的隔離與轉換模塊采用的是型號為ULN2003D的驅動芯片。
[0016]有益效果:本發明提供了一種電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調理裝置，可實現對電熔鎂爐用嵌入式控制器輸入輸出信號的隔離和轉換。本發明確保了電熔鎂爐用嵌入式控制器的正常使用，有效的減少了尖峰信號對電熔鎂爐嵌入式控制器的干擾，降低了電熔鎂爐嵌入式控制器被損害的風險，這些將直接提高整個電熔鎂爐用嵌入式控制系統的安全性和控制精度。
【附圖說明】
[0017]圖1本發明一種實施方式中電熔鎂爐嵌入式控制系統示意圖；
[0018]圖2為本發明一種實施方式中電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調理裝置的結構示意圖；
[0019]圖3為本發明一種實施方式中型號為RCV420的模擬量輸入信號轉換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片的電路連接原理圖；
[0020]圖4為本發明一種實施方式中型號為0P07的運放芯片的電路連接原理圖；
[0021]圖5為本發明一種實施方式中型號為TLP281-4的4通道光耦芯片的電路連接原理圖；
[0022]圖6為本發明一種實施方式中型號為ULN2003D的驅動芯片電路連接原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0024]本實施方式的電熔鎂爐嵌入式控制器的信號調理裝置，如圖2所示，包括:集成在同一電路板上的若干個模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊、若干個模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊、若干個數字量輸入信號的隔離與轉換模塊、若干個數字量輸出信號的隔離與轉換模塊;所述模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸入端與電熔鎂爐嵌入式控制系統中相應傳感器的輸出端連接，模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸出端與所述嵌入式控制器相應的輸入端連接;所述模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸入端與所述嵌入式控制器相應的輸出端連接，模擬量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統的相應的執行機構(例如變頻器)的輸入端連接;所述數字量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸入端與所述熔鎂爐嵌入式控制系統中相應的傳感器的輸出端連接，數字量輸入信號的隔離與轉換模塊的輸出端與所述嵌入式控制器相應的輸入端連接;所述數字量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸入端與所述嵌入式控制器相應的輸出端連接，數字量輸出信號的隔離與轉換模塊的輸出端與電熔鎂爐嵌入式控制系統中相應的執行機構(例如繼電器、接觸器)的輸入端連接。所述的模擬量信號和數字量信號輸入輸出方向是針對電熔鎂爐用嵌入式控制器而言，即輸入到電熔鎂爐用嵌入式控制器的模擬量信號和數字量信號分別稱為模擬量輸入信號和數字量輸入信號，電熔鎂爐嵌入式控制器輸出的模擬量信號和數字量信號分別稱為模擬量輸出信號和數字量輸出信號。
[0025]由于電熔鎂爐嵌入式控制系統中傳感器提供的模擬量輸入為4-20mA的標準模擬量信號，嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入信號為0-5V的電壓信號，因此需要將4-20mA的標準模擬量信號轉換成0-5V的電壓信號。本實施方式中通過模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊將電熔鎂爐的嵌入式控制系統中傳感器提供的4_20mA的標準模擬量輸入信號轉換成0-5V的嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入電壓信號，同時對這兩種信號進行隔離。本實施方式的模擬量輸入信號的隔離與轉換模塊由型號為RCV420的模擬量輸入信號轉換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片構成。通過型號為RCV420的模擬量輸入信號轉換芯片將電熔鎂爐的嵌入式控制系統中傳感器提供的4_20mA的標準模擬量輸入信號轉換成0-5V的嵌入式控制器可以接受的模擬量輸入電壓信號。通過型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片對這兩種信號進行隔離。型號為RCV420的模擬量輸入信號轉換芯片和型號為IS0122的模擬量輸入隔離芯片的連接關系，如圖3所示。對于型號為RCV420的模擬量輸入信號轉換芯片:其第3引腳接入模擬量輸入信號ΑΙ0;其第1、6、7、8、9引腳懸空;其第2引腳與模擬地相連接;其第4引腳與12V電源的負端相連接;其第5引腳與模擬地相連接;模擬地與12V電源的負端之間通過Iuf的電容C4相連接;其第10、11、12引腳互連;其第13引腳與模擬地相連接；其第14、15引腳相互連接在一起，并輸出轉換后的模擬量輸入信號；其第16引腳與12V電源的正端連接，并通過電容Iuf的Cl與模擬地相連接。對于型號為IS01