[发明专利]一种移动线材感应加热控制器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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℃±10℃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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明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。

本发明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、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。