LED大屏幕数显装置在随流孕育装置上的应用

摘要： 为解决浇注现场实时了解随流孕育过程中的孕育参数， 本文给出了在随流孕育装置上采用LＥＤ大屏幕实时显示的研究应用方案， 其中包括硬件系统的构成、 硬件电路的介绍， 以及显示控制器软件设计、 触摸屏与PLC 通讯软件编制、 触摸屏与显示控制器通讯软件的编制， 并村诸于实践， 收到了良好的效果， 具有可推广的价值。

关键词： ＬＥＤ大屏幕； 数显装置； 随流孕育装置； 研究应用.
 
随流孕育是目前铸造行业公认的一种可行孕育处理方法， 它是在浇注机或手工浇注的同时， 孕育装置依据孕育工艺所设定的孕育参数， 均匀地向浇注时的铁液流中加入给定量的孕育剂， 借以避免孕育衰退、 降低白口倾向。 提高铸件的孕育质量。其中， 所述的孕育参数主要是指给料流量（ｇ／ｓ）和给料总量（ｇ）， 这两个参数的实际执行情况， 将直接影响到铸件的孕育品质， 尤其对高牌号灰铁、 球铁、 蠕铁及薄壁铸件， 影响更为明显。 因此， 孕育参数在浇注现场实时显示， 可以方便操作者及时了解孕育参数的实际执行情况， 发现问题， 及时解决， 可以有效地防止由于孕育参数出现偏差而使得不合格的铸件流入下道工序， 从而避免造成不应有的损失。关于孕育参数在浇注现场的实时显示问题， 与采用浇注机浇注的现场相比， 手工浇注现场显得较为难以解决， 这是因为， 在手工浇注现场不可能象有浇注机浇注的现场那样， 可以将所添置的孕育参数显示装置随同随流孕育装置的电控柜一起安放在浇注机的驾驶室内， 方便操作者及时观察了解， 因此， 必须另辟新路，另想办法予以解决。
 
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）是显示信息的一种有效仪器． 是上世纪８０年代后期在全球迅速发展起来的一种新型信息显示媒体， 其发光组件系采用半导体材料制成， 且由发光二极管构成的点阵模块（像素单元）组成大面积显示屏幕， 并具有可靠性高、 使用寿命长、 环境适应能力强、 使用成本低等特点。 目前， ＬＥＤ作为现代信息显示的重要媒体， 已经在工业、 金融、 体育、 交通、 商业、 电力、 电信、 广告宣传、 国防军事等许多领域得到了广泛的应用。

１技术方案

１． １技术目标

采用ＬＥＤ大屏幕数显装置， 动态联机， 实时显示浇注铸型砂箱时的孕育参数， 不仅可用于浇注机浇注的现场， 也可用于手工浇注的现场实时显示， 以达到方便操作者及时了解孕育参数的实际执行情况的目的。

１． ２ ＬＥＤ大屏幕数显装置的硬件构成

１． ２． １大屏幕数显装置的系统构成依据技术目标．

在本系统中， 将ＬＥＤ大屏幕数显装置安装在随流孕育装置的主机侧壁上， 并依需要显示设定的。 给料流量： ＊＊＊ｇ／ｓ” 、 实际的。 给料流量：＊＊＊ｇ／ｓ” 、 单次的。 给料总量： ＊＊＊ｇ” ， 分别简称为 设流： ＊＊＊ｇ／ｓ” 、 “实流： ＊＊＊ｇ／ｓ” 、 。 单量： ＊＊＊ｇ” 。 其系统外形布置示意， 如图１。


本数显装置所设计的是一个同等灰度的单色ＬＥＤ显示屏控制系统． 该控制系统以ＡＴ８９Ｓ５２Ｗ为控制器， 并采用ＲＳ２３２通信标准， 可显示汉字、 字符、数字等。系统规模： 显示面积为２５６ ｍｍ× ２５６ ｍｍ。 ＬＥＤ管径： ３ ｍｍ， ８× ８标准模块， 共１２８块。 系统配置框图， 如图２。

 
图２ ＬＥＤ数显装置配置框图

ＰＴ触摸屏通过ＣｏＭｌ口与ＰＬＣ通讯， 获取随流孕育装置的各种加料信息， 同时由触摸屏的ＣｏＭ２口采用无协议通讯送给大屏幕的显示器． 进行设定“给料流量” 、 实际“给料流量” 、 单次“给料总量” 信息的实时显示。

１． ２． ２大屏幕数显装置控制器硬件电路

ＬＥＤ大屏幕数显装置控制器由两部分组成： 控制板和驱动板。 控制板负责状态信号采集， 向驱动板发送ＬＥＤ点阵行列选通信号； 驱动板负责根据行列选通信号向指定ＬＥＤ发光器件提供驱动电流。

（１）驱动部分

驱动部分ＬＥＤ点阵选用８× ８模块， 每４块排列成一个１６× １６的点阵， 用于显示一个汉字。 点阵每一行的所有ＬＥＤ共阳极， 每一列的所有ＬＥＤ共阴极。考虑到单片机Ｉ／０口的驱动能力有限， 故ＬＥＤ阳极通过三极管８５５０与电源相连， Ｉ／ｏ口仅需要提供几个毫安的输入电流即可控制其通断。 为了满足最多１６个ＬＥＤ同时点亮的约３２０ ｍＡ驱动电流需求， ＬＥＤ阴极通过达林顿管驱动。 选用ＵＬＮ２８０３Ａ达林顿管阵列芯片， 达林顿管基极ｂ直接与串入并出移位寄存器７４ＨＣ５９５的锁存器输出端连接。

（２）控制部分

控制部分以ＡＴ８９Ｓ５２单片机为核心， 辅以外围电路． 完成状态信号的采集、 外部存储器读取、 行列选通信号输出等任务。 Ｐ０口和Ｐ２口用于行选通信号（１１～１１６）输出， Ｐ１口用于接受通断信号输人， 其前端光电隔离电路负责电平转换和信号整形； Ｐ３． ２、 Ｐ３． ３、Ｐ３． ４、 Ｐ３． ５为单片机与串入并出移位锁存寄存器７４ＨＣ５９５的接口， 分别用作串行数据输出（ＳＥＲ）、 移位脉冲（ＣＬＫ）、 清零输出（ＣＬＲ）和并行数据输出使能（ＥＮ）， 上述信号按照特定的时序相互配合， 为驱动板提供列扫描信号。

１． ３ ＬＥＤ大屏幕数显装置的系统软件设计

（１）显示控制器软件设计

显示控制器软件编程采用模块化结构， 包括主程序、 存储显示子程序和串口中断服务程序。 主程序为顺序结构。 完成堆栈、 中断、 串口的初始化设置后， 循环调用显示子程序， 以及响应串行接收或发送中断； 显示子程序从显示缓冲区取出字模， 输出行选通信号至Ｐ０、 Ｐ２口， 配合列扫描信号， 进行动态扫描显示； 串口中断服务程序接收ＰＣ机发送的地址及汉字机内码数据， 确认本屏的被呼叫身份后， 根据汉字机内码， 从汉字库ＥＥＰＲＯＭ中搬运字模至显示缓冲区。 显示子程序流程如图３。

（２）触摸屏与ＰＬＣ通讯软件的编制

触摸屏通过ＣＯＭｌ口与ＣＰＭ２Ａ型ＰＬＣ的００Ｍ２口相连． 进行１。 １ ＮＴ链接通讯。 只需将ＰＬＣ中ＣＰＵ单元的通信开关设置为ｏＦＦ． 并将ＲＳ２３２Ｃ端口的通信方式设置为１。 １ ＮＴ链接通信即可， 无需其他设置。ＰＬＣ的程序主要是将大屏幕显示的信息放到Ｄ５５０～Ｄ５６３共１４个存储单元中， 供触摸屏取出， 送给ＬＥＤ大屏幕进行显示。

其中Ｄ５５０～Ｄ５５４四个单元存放常数字＃５５Ｈ， Ｄ５５５单元存放常数字＃１１Ｈ，以上常数可用作通讯时校验码使用， Ｄ５５６单元存放所选中给料的给料机的型号， Ｄ５５７、 Ｄ５５８单元分别存放设定流速的十位数和个位数， Ｄ５５９、 Ｄ５６０单元分别存放实际流速的十位数和个位数， Ｄ５６１、 Ｄ５６２分别存放加料总量的百位数、 十位数和个位数。 详细程序如下：

ＬＤ Ｐ—ｏｎ
ＭｏＶ（０２１）＃５５ Ｄ５５０
ＭｏＶ（０２１）＃５５ Ｄ５５１
ＭｏＶ（０２１）＃５５ Ｄ５５２
ＭｏＶ（０２１）＃５５ Ｄ５５３
ＭｏＶ（０２１）＃５５ Ｄ５５４
ＭｏＶ（０２１）＃１１ Ｄ５５５。
ＬＤ Ｐ—ｏｎ
ＭｏＶ（０２１）＃２ Ｄ５５６
’ 设定流速转换
ＬＤ Ｐ—ｏｎ
ＢＣＤ（０２４）Ｄ１２３ Ｄ５００
／Ｕ（４３２）Ｄ５００＃１０ Ｄ５５７
’ 实际流速转换
ＬＤ Ｐ－ｏｎ
ｏＵＴ ＴＲＯ
ＡＮＤ Ｐ—Ｏｆｆ
ＢＣＤ（０２４）Ｄ１２５ Ｄ５１０
ＬＤ ＴＲＯ
／Ｕ（４３２）Ｄ１２７＃１０ Ｄ５５９
。
， 单次总量转换
ＬＤ Ｐ－Ｕｎ
ＭＯＶ（０２１）Ｄ１７０ Ｄ５２０
／Ｕ（４３２）Ｄ５２０＃１０ Ｄ５６１
ＬＤ Ｐ一０ｎ
ＭＯＶ（０２１）＃３０００ Ｄ５２５
ＭＯＶ（０２１）＆１４ Ｄ５２４
ＳＵＭ（１８４）Ｄ５２４ Ｄ５５６ Ｄ５３０
ＬＤ Ｐ—ｏｎ
／Ｕ（４３２）Ｄ５３０＃１００ Ｄ５３２
ＭＯＶ（０２１）Ｄ５３３ Ｄ５６３
ＬＤ Ｐ—Ｆｉｒｓｔ—Ｃｙｃｌｅ

（３）触摸屏与显示控制器通讯软件的编制

由于ＰＩ￡ 没有多余的通讯口， 而大屏幕显示的数据源来自ＰＬＣ， 为此首先将数据通过ＰＬＣ编程放到指定的区域， 触摸屏同步读取该区域的数据． 再通过触摸屏的系统宏编程实现向大屏幕显示器发送数据的任务。其通讯程序采用常驻宏指令编写， 首先选定触摸屏的通讯口， 对ＣＯＭ口进行初始化， 用来开启通讯口， 并且设定通讯协议； 接下来运用复制区块指令将ＰＬＣ中用于大屏幕显示区域的内容复制到触摸屏的内存中； 最后运用指针指令和经由通讯口输出字符指令依次将显示信息（共１４个单元的数据）送给ＬＥＤ大屏幕示器。
通讯程序详细如下：

￥０一ＩＮｌＴＣＯＭ（０， Ｏ， １， Ｏ， ０， ６， Ｏ）
ＳＥＬＥＣＴＣｏＭ（Ｏ）
ＭＥＭＣＯＰＹ（￥２００， （０＠Ｄ５５０）， １４）
￥２４０＝＊￥１００
￥３００—ＰＵＴＣＨＡＲＳ（￥２４０， １， ￥３０２）
￥１００＝￥１００＋１
ＩＦ￥１００＞２１４
￥１００＝２００
ＥＮＤＩＦ

２结语

本项研究采用ＬＥＤ大屏幕数显装置， 并将其应用到铸造浇注用的随流孕育装置上， 可谓是一个全新的尝试。 在此期间， 我们也走了不少弯路， 碰到了一些困难， 如遇现场电磁干扰严重， 造成通讯实时性不好等，后经逐一攻关， 均得到解决。目前， 基于上述技术方案所研究的。 带有ＬＥＤ大屏幕数显装置的随流孕育装置” ． 业已在本单位的气冲造型线的手工浇注现场投入了实际应用， 截止目前。 已两年有余． 其中， 各项技术性指标均达到技术目标的要求． 方便了操作者及时了解孕育参数的实际执行情况，收到了良好的使用效果。

信息来源于网络（中国一拖集团有限公司工艺材料研究所）