專利名稱：數(shù)字電壓控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及靜電除塵技術領域，特別是一種用于高壓靜電除塵用整流設備的數(shù)字
電壓控制器。
背景技術：
現(xiàn)在的高壓靜電除塵設備的操作以及相應的控制都由處理器進行程序化處理，現(xiàn) 有技術中的這種控制電路原理延續(xù)80年代初我國引進的GE公司的電除塵控制器基礎上不 斷消化吸收，雖不斷改進補充，但其采用的處理器的架構決定了其龐大復雜的硬件擴展電 路使得系統(tǒng)在調(diào)試、生產(chǎn)、維護等方面有很多難度，因為其處理器的有限資源和行業(yè)的延續(xù) 開發(fā)已經(jīng)使得系統(tǒng)的軟件升級已經(jīng)到了其性能的極限，無法進一步革命性提升其性能。 本發(fā)明應用于工頻2相(380V)可控硅調(diào)壓輸出到升壓變壓器，升壓變壓器輸出 的經(jīng)過整流的二次高壓脈動直流輸出到容性電場負載，由于容性電場負載的工控常常是工 作在短路(不確定放電)狀態(tài)，因此，控制器要實時快速檢測反饋波形，并在適當?shù)臅r候加 以控制，使得系統(tǒng)盡可能工作在設定的最高工作電壓，工作電流狀態(tài)下，考慮到系統(tǒng)的可靠 性，系統(tǒng)必須對不可預料的變壓器損害，電場短路，開路，控制柜故障等災難性破壞予以最 大限度的保護和提示，電路硬件大大簡化，可靠性大大提升，電除塵行業(yè)產(chǎn)品中的傳統(tǒng)芯片 一般采用MCS-196系列處理器來設計。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術中高壓靜電除塵用整流設備的控制器中所存在的缺陷和問題，提 供一種處理速度快、節(jié)省硬件資源的數(shù)字電壓控制器。 為解決上述問題，本發(fā)明的數(shù)字電壓控制器設在一個工控系統(tǒng)內(nèi)，工控系統(tǒng)內(nèi)設
有高壓電場和高壓整流變壓模塊以及工頻電源輸入模塊，高壓整流變壓模塊對高壓電場輸
出的電流進行升壓和整流，其特征在于，在高壓整流變壓模塊輸出端設有一主回路可控硅
調(diào)壓控制柜，在主回路可控硅調(diào)壓控制柜內(nèi)設置一個數(shù)字電壓控制處理器，在數(shù)字電壓控
制處理器與高壓電場之間連接有電信號反饋模塊。 本發(fā)明的數(shù)字電壓控制器還包括和具有下列特征 所述的數(shù)字電壓控制處理器與信號處理和保護邏輯、電源同步信號邏輯、保護控 制報警輸出邏輯、顯示操作邏輯相信號連接，數(shù)字電壓控制處理器從信號處理和保護邏輯 中得到模擬量信號和開關量信號，電源同步信號邏輯向數(shù)字電壓控制處理器輸入電源信 號，顯示操作邏輯與數(shù)字電壓控制處理器之間進行雙向的信號反饋與控制連接，數(shù)字電壓 控制處理器在處理電源同步信號邏輯、信號處理和保護邏輯和顯示操作邏輯輸入的信號的 同時，向保護控制報警輸出邏輯輸出各種控制與報警信號。 所述的信號處理和保護邏輯包括模擬量輸入邏輯和開關量輸入邏輯；模擬量輸入 邏輯主要包括二次電壓信號、二次電流信號、一次電流信號、一次電壓信號和遠程控制信號 以及變壓器油溫模擬控制信號，開關量輸入邏輯共有八路開關量輸入，分別為啟動信號輸入、第一預留輸入、第二預留輸入、第三預留輸入、掉電振打輸入、安全連鎖輸入、油溫報警 輸入和油溫臨界輸入。 所述的保護控制報警輸出邏輯共有四路獨立開關量輸出模塊，每一路都可以輸出 直流驅(qū)動或者一個常開觸點，四路獨立開關量輸出模塊分別為過流嚴重跳閘輸出、普通報 警跳閘、啟動吸合輸出回路和備用輸出。
所述的顯示操作邏輯采用大屏幕顯示器以及按鍵觸摸輸入模式，顯示操作邏輯上 設有22腳的并口通訊口和6腳的觸摸屏接口與數(shù)字電壓控制處理器相連接。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的數(shù)字電壓控制器采用的是微芯科技的dsPIC33F芯片， 其管腳有100腳，低電壓的工控用數(shù)字信號處理器，因為是前沿新產(chǎn)品，集成極其豐富的
軟件硬件資源以及更快的處理速度，使得用其開發(fā)的新控制器在硬件電路上簡化了之前 約80%的硬件資源，電路板由現(xiàn)有技術的2塊減少到1塊，集成芯片縮減到不到舊架構的 20%。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的數(shù)字電壓控制器作進一步說明。
圖1是本發(fā)明的數(shù)字電壓控制器的模塊結構示意圖； 圖2為本發(fā)明的數(shù)字電壓控制處理器與其它模塊相連接示意圖。
具體實施方式如圖l所示，本發(fā)明的數(shù)字電壓控制器設在一個工控系統(tǒng)內(nèi)，工控系統(tǒng)包括高壓 電場10和高壓整流變壓模塊20以及工頻電源輸入模塊30。高壓整流變壓模塊20 —般為 升壓模塊，主要是把AC0-380變壓到0-72KV，而工頻電源輸入模塊30的輸入工頻電源為工 頻2相即380V電源。高壓整流變壓模塊20對高壓電場10輸出的電流進行升壓和整流，在 高壓整流變壓模塊20輸出端設有一主回路可控硅調(diào)壓控制柜40，在主回路可控硅調(diào)壓控 制柜40內(nèi)設置一個DSP， DSP簡稱DSP， DSP是整個系統(tǒng)的核心控制部件。 如圖2所示，DSP內(nèi)有微芯科技的dsPIC33F芯片，DSP與信號處理和保護邏輯、電 源同步信號邏輯、保護控制報警輸出邏輯、顯示操作邏輯相信號連接，DSP從信號處理和保 護邏輯中得到模擬量信號和開關量信號，電源同步信號邏輯向DSP輸入電源信號，顯示操 作邏輯與DSP之間進行雙向的信號反饋與控制連接，DSP在處理電源同步信號邏輯、信號處 理和保護邏輯和顯示操作邏輯輸入的信號的同時，向保護控制報警輸出邏輯輸出各種控制 與報警信號。以上各模塊均裝在同一主板上。 如圖2所示，信號處理和保護邏輯包括模擬量輸入邏輯和開關量輸入邏輯。模擬 量輸入邏輯主要包括 二次電壓信號該信號從升壓變壓器輸出端取樣反饋回來，信號的幅度為0-6V直 流脈動信號，是表征輸出到電場的電流大小的信號，該信號經(jīng)過信號處理和保護邏輯進入 DSP的AD轉(zhuǎn)換模塊，其中一路經(jīng)過多圈精密電位器調(diào)節(jié)并電解電容濾波進入ADC1模塊轉(zhuǎn)換 成為觸摸屏表頭顯示使用，另外一路經(jīng)過電阻限流進入ADC2模塊轉(zhuǎn)換作為與二次電壓一 起判斷電場是否有放電現(xiàn)象產(chǎn)生的判斷。 二次電流信號該信號的處理回路和二次電流類似，經(jīng)過信號處理保護分成2路進入2路獨立的AD處理模塊， 一路經(jīng)過精密多圈電位器調(diào)節(jié)用于顯示控制，保護控制， 一路
經(jīng)過電阻進入AD轉(zhuǎn)換后聯(lián)合以上的二次電壓信號作為電場是否放電的判斷。 —次電流該信號采樣于進入控制柜的主電纜的電流互感器，信號經(jīng)過處理模塊
和保護模塊經(jīng)過多圈電位器進入AD轉(zhuǎn)換模塊，用于顯示，保護控制等。 —次電壓該信號經(jīng)過主回路380V上的電壓互感器取樣成為0-10V的交流小信號
經(jīng)過信號處理模塊和保護模塊經(jīng)過多圈電位器進入AD模塊轉(zhuǎn)換后作為顯示控制，保護使
用。以上二次電壓、二次電流、一次電流、一次電壓在顯示中對應于四個表頭。 遠程控制信號為4-20Ma控制信號，該信號用于從上位機DCS端來的控制信號。 變壓器油溫模擬信號適用于當變壓器油溫傳感器為0-150°對應于4-20Ma信號
的情況。 開關量輸入邏輯系統(tǒng)共有8路開關量輸入.每一路都有加光耦隔離輸入。 分別是啟動信號輸入(Startln)、預留輸入1(P)、預留輸入2(DCSMode)、預留輸入 3(LocateMode)、掉電振打輸入(DZ)、安全連鎖輸入(Safe) 、85度油溫報警輸入(85c) 、80c 油溫臨界(80c)輸入。 保護控制報警輸出邏輯系統(tǒng)共有4路獨立開關量輸出模塊，每一路都可以輸出
直流DC12V驅(qū)動或者一個常開觸點(繼電器)。分別是一路過流嚴重跳閘輸出(GLTZ)，一
路普通報警跳閘(PTTZ)，一路啟動吸合輸出回路(Startout)，一路備用輸出(NULL) 。 DSP
的輸出都經(jīng)過電阻以同步輸入信號為準以脈寬方式移相輸出，經(jīng)過兩個三極管隔離驅(qū)動觸
發(fā)電路芯片輸出，又經(jīng)過觸發(fā)變壓器的觸發(fā)可控硅，反饋部分就是前面述及的二次電壓，二
次電路， 一次電壓， 一次電路等來調(diào)節(jié)這個觸發(fā)輸出，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 電源同步信號邏輯DSP集成電源部分，同步觸發(fā)驅(qū)動于一個變壓器里頭， 一個R
型高效變壓器提供4個繞組，其中兩個獨立繞組(AC18V/0. 3A)用于驅(qū)動可控硅觸發(fā)角，一
個繞組(AC17V/0. 3A)用于提供可控硅觸發(fā)的同步信號，以及經(jīng)過半波整流后輸入到一個
DC+12V和DC-12V的電源。 一個繞組(AC7V 1. 5A)經(jīng)過全橋整流濾波后作為電源用于供核
心處理器供電。 顯示操作邏輯顯示器采用5. 7寸工控觸摸屏全中文界面，5. 7寸觸摸屏模塊有兩 個接口和處理器連接， 一個是22腳的并口通訊口 ， DSP專門用一個并口和若干10 口用于快 速更新圖形、文字的顯示，另外一個6腳的觸摸屏接口，用于DSP快速響應觸摸屏的按鍵反 應。另外DSP還有一個快速可達10M的存儲時鐘模塊，因為采用的是鐵電存儲器，用12C總 線通訊，讀寫無延時，無讀寫壽命影響，理論上可以讀寫IOO億次的能力，用于存儲需要快 速存儲的數(shù)據(jù)，以及保持時鐘數(shù)據(jù)，這個應用使得產(chǎn)品在數(shù)據(jù)存儲和程序存儲方面的速度 和容量擴展上具有無限升級的可能。 根據(jù)以上硬件控制部分的描述，可以得知各硬件之間的控制與信號連接 是離不開軟件的支持的，軟件硬件的相互關聯(lián)是分不開的，因為選用芯片采用微芯 DSPIC33FJ256GP710芯片，最快時鐘140Mhz，設計軟件為MAPLAB IDE8. 10C30軟件，全C語 言模塊化程序設計。具有創(chuàng)新節(jié)能獨有的任意比間隙設置和任意高低波幅度設置提升節(jié) 能同時提高除塵效率，強大兼容性能無縫兼容同行電源產(chǎn)品，特別適用于自主改造，完善 的保護運行機制，獨有的4表頭極限值限制功能，運行中偏勵磁保護，反電暈掃描抑制，同
步自校正，常規(guī)過壓，過流，開路等保護，功能強大獨特的高低壓合一功能，通訊接口采用CAN接口或以太網(wǎng)直接連接，客戶端軟件無需安裝，網(wǎng)吧電腦就可以直接控制遠程終端，預 留為大客戶快速訂制開發(fā)的強大空間。 本數(shù)字電壓控制器的基本作用是將工頻交流電源變換成高壓直流輸出，在選用適
當?shù)碾姌O等機械裝置后，配套組成的高壓靜電除塵設備，適合于工業(yè)部門的除塵、除霧、脫
水、雜質(zhì)分離和回收稀有金屬及其它原料等各方面應用，是保護環(huán)境、發(fā)展綜合利用的重要
設備。具體應用范圍如下冶金工業(yè)用于黑色、有色金屬冶煉除塵、回收金屬冶煉原料及
其綜合利用。建材工業(yè)用于水泥和耐火材料工業(yè)的除塵和回收原材料。電力工業(yè)用于鍋
爐的煙氣除塵。石油工業(yè)用于分離原油中所含的鹽份、水份或其它雜質(zhì)?；瘜W工業(yè)用于
回收煙氣中有價值的成份，在制酸工業(yè)中用于除霧、除塵等。輕紡工業(yè)用于造紙和紡織工
業(yè)的回收堿及除塵。電子、醫(yī)藥、精密機械工業(yè)用于凈化空氣，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 根據(jù)本發(fā)明的實施例已對本發(fā)明進行了說明性而非限制性的描述，但應理解，在
不脫離由權利要求所限定的相關保護范圍的情況下，本領域的技術人員可以做出變更和/
或修改。
權利要求數(shù)字電壓控制器，設在一個工控系統(tǒng)內(nèi)，工控系統(tǒng)內(nèi)設有高壓電場和高壓整流變壓模塊以及工頻電源輸入模塊，高壓整流變壓模塊對高壓電場輸出的電流進行升壓和整流，其特征在于，在高壓整流變壓模塊輸出端設有一主回路可控硅調(diào)壓控制柜，在主回路可控硅調(diào)壓控制柜內(nèi)設置一個數(shù)字電壓控制處理器，在數(shù)字電壓控制處理器與高壓電場之間連接有電信號反饋模塊。
2. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字電壓控制器，其特征在于，所述的數(shù)字電壓控制處理器 與信號處理和保護邏輯、電源同步信號邏輯、保護控制報警輸出邏輯、顯示操作邏輯相信號 連接，數(shù)字電壓控制處理器從信號處理和保護邏輯中得到模擬量信號和開關量信號，電源 同步信號邏輯向數(shù)字電壓控制處理器輸入電源信號，顯示操作邏輯與數(shù)字電壓控制處理器 之間進行雙向的信號反饋與控制連接，數(shù)字電壓控制處理器在處理電源同步信號邏輯、信 號處理和保護邏輯和顯示操作邏輯輸入的信號的同時，向保護控制報警輸出邏輯輸出各種 控制與報警信號。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的數(shù)字電壓控制器，其特征在于，所述的信號處理和保護邏 輯包括模擬量輸入邏輯和開關量輸入邏輯；模擬量輸入邏輯主要包括二次電壓信號、二次 電流信號、一次電流信號、一次電壓信號和遠程控制信號以及變壓器油溫模擬控制信號，開 關量輸入邏輯共有八路開關量輸入，分別為啟動信號輸入、第一預留輸入、第二預留輸入、 第三預留輸入、掉電振打輸入、安全連鎖輸入、油溫報警輸入和油溫臨界輸入。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的數(shù)字電壓控制器，其特征在于，所述的保護控制報警輸出邏輯共有四路獨立開關量輸出模塊，每一路都可以輸出直流驅(qū)動或者一個常開觸點，四路 獨立開關量輸出模塊分別為過流嚴重跳閘輸出、普通報警跳閘、啟動吸合輸出回路和備用 輸出。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的數(shù)字電壓控制器，其特征在于，所述的顯示操作邏輯采用 大屏幕顯示器以及按鍵觸摸輸入模式，顯示操作邏輯上設有22腳的并口通訊口和6腳的觸 摸屏接口與數(shù)字電壓控制處理器相連接。
專利摘要本實用新型涉及靜電除塵技術領域，特別是一種用于高壓靜電除塵用整流設備的數(shù)字電壓控制器，與現(xiàn)有技術相比，該數(shù)字電壓控制器在高壓整流變壓模塊輸出端設有一主回路可控硅調(diào)壓控制柜，在主回路可控硅調(diào)壓控制柜內(nèi)設置一個數(shù)字電壓控制處理器，在數(shù)字電壓控制處理器與高壓電場之間連接有電信號反饋模塊，數(shù)字電壓控制處理器采用的是微芯科技的dsPIC33F芯片，其管腳有100腳，低電壓的工控用數(shù)字信號處理器，集成極其豐富的軟件硬件資源以及更快的處理速度，使得用其開發(fā)的新控制器在硬件電路上簡化了之前約80％的硬件資源，電路板由傳統(tǒng)的2快減少到1塊，集成芯片縮減到不到舊架構的20％。
文檔編號G05B19/042GK201497918SQ20092018578
公開日2010年6月2日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權日2009年7月14日
發(fā)明者張學軍, 朱仰榮, 王福江 申請人:龍巖市環(huán)新環(huán)保設備有限公司