一、以微處理器為控制單元的嵌入式實時控制系統
1.硬體組成
微處理器為控制單元的嵌入式實時控制系統的硬體由三個部分組成(見圖1):①帶CPU、存儲器、輸入和輸出介面的微處理器控制板。②鍵盤。③字元顯示屏。
2.輸入信號
輸入信號有中頻電源的運行參數;電爐的重量;烘爐的溫度信號。
3.輸出信號
輸出信號有監控和顯示電源運行的參數;診斷和顯示故障;接收與其他設備聯動的控制信號;列印輸出。
4.幾種對電爐主要的控制方式
(1)千瓦時(kW·h)功耗控制 kW·h熔煉模式用以確定什麼時候已將要求的kW·h電能投入了熔煉中。當此電能值輸送完成時,中頻電源系統能自動將輸出功率值降低至保溫功率或關閉。操作人員可直接輸入kW·h數值,或者輸入爐料的kW·h /t數據,系統能根據重量自動計算kW·h計數值,輸出從熔化到澆注溫度所需的電能數值。
(2)自動燒結爐襯 燒結模式用於操作人員燒結爐襯,設定溫度曲線。燒結模式能自動控制VIP電源的開/關,利用燒結設定屏幕,可以輸入溫度曲線。
溫度曲線一般有以下4個區域:
第一區域:起始加熱。用「溫度上升速率1」作為℃/h,用「溫度1」作為初始目標溫度。此階段應考慮到環境或起始爐溫。僅在此起始加熱階段中計算時間(溫度上升速率1/溫度1=時間過程)。
第二區域:利用「溫度上升速率2」和「時間2」來確定下一目標溫度,溫度上升速率×時間=下一目標溫度。
第三區域:利用「溫度上升速率3」和「時間3」來確定下一目標溫度。
第四區域:利用「溫度上升速率4」和「時間4」來確定下一目標溫度。
並不是所有的區域都要用上的,下面是利用三個區域的燒結曲線(見圖2)舉例。①初始溫度為650℃,(1200?,目標溫度1),其速率約為95℃/h(200?/h,溫度上升速率1)。②將溫度保持在650℃,時間2h。③以150℃/h(300?/h,溫度上升速率3)升溫,時間4h(時間3),直到1300℃(2400?)。總燒結時間為12h。
燒結過程要用一個連接到爐襯上的「K型」熱電偶,並將熱電偶信號反饋到調節器上。此調節器的輸出電壓是0~5V,接入微處理器控制板。如果熱電偶斷裂或燒壞,其反饋就是熱電偶的滿量程或1360℃(2500?)。這就可讓微處理器控制板來確定熱電偶是何時損壞的或燒壞的,並停止此燒結過程。
(3)自動冷爐啟動模式 用來讓操作人員在開始其熔煉周期前,就先將爐料和爐襯預熱好。自動冷爐啟動可按操作人員規定的時間自動開啟VIP裝置,並控制好中頻電源功率值,使爐料慢慢被加熱。
若輸入了設定參數,且自動冷爐啟動模式已啟用,中頻電源就會停頓,一直等到規定的啟動時刻到來為止。當規定的時刻已到,此模式就會發出命令,以開啟中頻電源的水泵系統,將中頻電源電路監視器報警複位(消除水系統的低水壓報警),然後啟動中頻電源。而一旦啟動,中頻電源功率就會增加到操作員設定的水平上,並在設定的時間內運行。此時間到達后,中頻電源裝置就會自動關閉,聲光報警就會啟動,告知自動冷爐啟動已完成。
(4)觸發脈衝的控制 有些廠商把中頻電源的脈衝控制與微處理器控制系統集成在一起,而有些則不集成在一起。