[實用新型]新型轉向架構架電阻爐控制系統

有效

• 申請號: 201320076598.3
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN203238304U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 羅偉;黃俊
• 申請（專利權）人: 羅偉;黃俊
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D11/00;F27D19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種操作方便、控制精度高、經久耐用的新型鐵路機車車輛轉向架構架電阻爐控制系統。?

背景技術

隨著我國鐵路客貨運列車運行速度和運輸能力的不斷提高，對轉向架的性能要求越來越高。轉向架構架(以下簡稱構架)是轉向架的重要承載部件，是轉向架其它各零部件的安裝基礎，構架是由側梁、橫梁、枕梁和端梁焊接而成的全電焊結構。它結構復雜，剛度大，在運行中又承受嚴重的振動與沖擊，因而焊接技術要求較高。而焊接不足的主要來源之一是焊接過程產生的應力和變形，熱處理法是消除焊接殘余應力的一種傳統工藝，退火是將構架焊接后內部結構所產生的焊接內應力通過加熱、保溫、冷卻進行退火處理，消除或減少焊接殘余應力，使機車車輛轉向架構架疲勞強度符合國際鐵路聯盟UIC515-4或TB/T2368規定的靜強度試驗載荷實施要求。在整個轉向架生產線上，構架電阻爐為保證轉向架構架的強度，消除或減少焊接應力，防止焊接變形起著重要作用。目前，我國大多數機車、車輛制造企業采用傳統工藝熱處理法來消除焊接殘余應力，一般對構架采取整體退火工藝。?

早期的構架電阻爐自動控制系統較為簡單，大多是使用一些單元組合儀表組成位式控制裝置，由于構架加工過程中存在非線性和時滯性，這種簡單的控制方式難以達到預期的控制精度，甚至導致失誤。?

發明內容

傳統控制方法(包括經典控制和現代控制)應用于非線性或不精確特性的被控對象時，難以獲得滿意效果。而構架整體時效電阻爐加工過程溫度控制系統為非線性、大滯后系統，較大的純滯后可引起系統不穩定。本實用新型控制系統以溫差和溫度變化率為輸入量，以各個閥門的狀態及加熱功率為輸出量。?

參看附圖1，根據系統的控制要求，設計了相應的硬件電路，系統的硬件設計充分考慮技術要求和工廠的實際情況，采用了上、下位機結構，上位機采用工業控制計算機；下位機系統硬件電路主要由STC89C58RD+單片機和外圍器件構成，按功能結構可分為電源電路、控制電路、溫度測量電路、保護電路、人機接口電路等五部分。?

單片機采集溫度信號，然后通過串口發送給上位機，PC機接收到數據，經過一定的控制算法后，將控制量信號發給下位機，單片機接收到數據后，通過輸?出電路控制各個閥的工作狀態及加熱功率。工業控制計算機具有較好的人機界面，便于算法修改，算法確定后，只需將程序稍微修改便可移植到單片機中，縮短了開發時間。?

參看附圖2，新型轉向架構架電阻爐控制系統用了兩路溫度傳感器分別測量電阻爐內溫度和外部環境溫度。電阻爐內的溫度通過熱電偶和其專用的數字轉換器MAX6675測得，MAX6675是一個集成了熱電偶放大器、冷端補償、A/D轉換器及SPI串口的熱電偶放大器的數字轉換芯片。環境溫度采集采用DS18B20單線集成溫度傳感器，不需A/D轉換電路，內含溫度傳感器，測溫速度快，精度高，互換性好，與單片機的1位I/O線相連，極大的節省了單片機的I/O口線，并且通信方便，傳輸距離遠且抗干擾性好。由于MAX6675和DS1820的應用，大大簡化了前向通道的設計，使得該系統具有電路結構簡單，調試方便的特點。?

參看附圖3，模擬量的輸出使用一片8位串行輸入D/A轉換器MAX517將控制信號送入電動執行器。MAX517完成2路D/A轉換，D/A轉換后的電壓信號經V/I變換為電流信號，可實現遠距離傳輸，用于控制加熱功率大小。另外，通過光電驅動控制進風口閥門和排風口閥門的開度。?

參看附圖4，系統還設計了16個薄膜開關，用來對目標溫度曲線的進行設置、一片2*16個字符的液晶用來顯示系統的工作狀態，蜂鳴器用實現異常報警的功能。?

附圖說明

圖1是新型轉向架構架電阻爐控制系統結構原理框圖?

圖2是新型轉向架構架電阻爐控制系統硬件電路原理圖?

圖3是RS232接口電路、溫度測量電路、D/A轉換電路、V/I變換電路原理圖?

圖4是時鐘電路及鍵盤接口與顯示電路原理圖?

具體實施方式

1、控制電路：控制電路由主控制器和系統時鐘構成，主控制器采STC89C58RD+單片機，內部集成MAX810專用復位電路和看門狗電路。由于電阻爐加熱過程周期較長，故沒有采用單片機內部定時器作為系統時鐘，而是采用專用的時鐘芯片DS12887。?

2、前向通道配置及接口：?