摘要： 為解決澆注現(xiàn)場實時了解隨流孕育過程中的孕育參數(shù)， 本文給出了在隨流孕育裝置上采用LＥＤ大屏幕實時顯示的研究應用方案， 其中包括硬件系統(tǒng)的構成、 硬件電路的介紹， 以及顯示控制器軟件設計、 觸摸屏與PLC 通訊軟件編制、 觸摸屏與顯示控制器通訊軟件的編制， 并村諸于實踐， 收到了良好的效果， 具有可推廣的價值。

關鍵詞： ＬＥＤ大屏幕； 數(shù)顯裝置； 隨流孕育裝置； 研究應用.
 
隨流孕育是目前鑄造行業(yè)公認的一種可行孕育處理方法， 它是在澆注機或手工澆注的同時， 孕育裝置依據(jù)孕育工藝所設定的孕育參數(shù)， 均勻地向澆注時的鐵液流中加入給定量的孕育劑， 借以避免孕育衰退、 降低白口傾向。 提高鑄件的孕育質量。其中， 所述的孕育參數(shù)主要是指給料流量（ｇ／ｓ）和給料總量（ｇ）， 這兩個參數(shù)的實際執(zhí)行情況， 將直接影響到鑄件的孕育品質， 尤其對高牌號灰鐵、 球鐵、 蠕鐵及薄壁鑄件， 影響更為明顯。 因此， 孕育參數(shù)在澆注現(xiàn)場實時顯示， 可以方便操作者及時了解孕育參數(shù)的實際執(zhí)行情況， 發(fā)現(xiàn)問題， 及時解決， 可以有效地防止由于孕育參數(shù)出現(xiàn)偏差而使得不合格的鑄件流入下道工序， 從而避免造成不應有的損失。關于孕育參數(shù)在澆注現(xiàn)場的實時顯示問題， 與采用澆注機澆注的現(xiàn)場相比， 手工澆注現(xiàn)場顯得較為難以解決， 這是因為， 在手工澆注現(xiàn)場不可能象有澆注機澆注的現(xiàn)場那樣， 可以將所添置的孕育參數(shù)顯示裝置隨同隨流孕育裝置的電控柜一起安放在澆注機的駕駛室內， 方便操作者及時觀察了解， 因此， 必須另辟新路，另想辦法予以解決。
 
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）是顯示信息的一種有效儀器． 是上世紀８０年代后期在全球迅速發(fā)展起來的一種新型信息顯示媒體， 其發(fā)光組件系采用半導體材料制成， 且由發(fā)光二極管構成的點陣模塊（像素單元）組成大面積顯示屏幕， 并具有可靠性高、 使用壽命長、 環(huán)境適應能力強、 使用成本低等特點。 目前， ＬＥＤ作為現(xiàn)代信息顯示的重要媒體， 已經在工業(yè)、 金融、 體育、 交通、 商業(yè)、 電力、 電信、 廣告宣傳、 國防軍事等許多領域得到了廣泛的應用。

１技術方案

１． １技術目標

采用ＬＥＤ大屏幕數(shù)顯裝置， 動態(tài)聯(lián)機， 實時顯示澆注鑄型砂箱時的孕育參數(shù)， 不僅可用于澆注機澆注的現(xiàn)場， 也可用于手工澆注的現(xiàn)場實時顯示， 以達到方便操作者及時了解孕育參數(shù)的實際執(zhí)行情況的目的。

１． ２ ＬＥＤ大屏幕數(shù)顯裝置的硬件構成

１． ２． １大屏幕數(shù)顯裝置的系統(tǒng)構成依據(jù)技術目標．

在本系統(tǒng)中， 將ＬＥＤ大屏幕數(shù)顯裝置安裝在隨流孕育裝置的主機側壁上， 并依需要顯示設定的。 給料流量： ＊＊＊ｇ／ｓ” 、 實際的。 給料流量：＊＊＊ｇ／ｓ” 、 單次的。 給料總量： ＊＊＊ｇ” ， 分別簡稱為 設流： ＊＊＊ｇ／ｓ” 、 “實流： ＊＊＊ｇ／ｓ” 、 。 單量： ＊＊＊ｇ” 。 其系統(tǒng)外形布置示意， 如圖１。


本數(shù)顯裝置所設計的是一個同等灰度的單色ＬＥＤ顯示屏控制系統(tǒng)． 該控制系統(tǒng)以ＡＴ８９Ｓ５２Ｗ為控制器， 并采用ＲＳ２３２通信標準， 可顯示漢字、 字符、數(shù)字等。系統(tǒng)規(guī)模： 顯示面積為２５６ ｍｍ× ２５６ ｍｍ。 ＬＥＤ管徑： ３ ｍｍ， ８× ８標準模塊， 共１２８塊。 系統(tǒng)配置框圖， 如圖２。

 
圖２ ＬＥＤ數(shù)顯裝置配置框圖

ＰＴ觸摸屏通過ＣｏＭｌ口與ＰＬＣ通訊， 獲取隨流孕育裝置的各種加料信息， 同時由觸摸屏的ＣｏＭ２口采用無協(xié)議通訊送給大屏幕的顯示器． 進行設定“給料流量” 、 實際“給料流量” 、 單次“給料總量” 信息的實時顯示。

１． ２． ２大屏幕數(shù)顯裝置控制器硬件電路

ＬＥＤ大屏幕數(shù)顯裝置控制器由兩部分組成： 控制板和驅動板。 控制板負責狀態(tài)信號采集， 向驅動板發(fā)送ＬＥＤ點陣行列選通信號； 驅動板負責根據(jù)行列選通信號向指定ＬＥＤ發(fā)光器件提供驅動電流。

（１）驅動部分

驅動部分ＬＥＤ點陣選用８× ８模塊， 每４塊排列成一個１６× １６的點陣， 用于顯示一個漢字。 點陣每一行的所有ＬＥＤ共陽極， 每一列的所有ＬＥＤ共陰極?？紤]到單片機Ｉ／０口的驅動能力有限， 故ＬＥＤ陽極通過三極管８５５０與電源相連， Ｉ／ｏ口僅需要提供幾個毫安的輸入電流即可控制其通斷。 為了滿足最多１６個ＬＥＤ同時點亮的約３２０ ｍＡ驅動電流需求， ＬＥＤ陰極通過達林頓管驅動。 選用ＵＬＮ２８０３Ａ達林頓管陣列芯片， 達林頓管基極ｂ直接與串入并出移位寄存器７４ＨＣ５９５的鎖存器輸出端連接。

（２）控制部分

控制部分以ＡＴ８９Ｓ５２單片機為核心， 輔以外圍電路． 完成狀態(tài)信號的采集、 外部存儲器讀取、 行列選通信號輸出等任務。 Ｐ０口和Ｐ２口用于行選通信號（１１～１１６）輸出， Ｐ１口用于接受通斷信號輸人， 其前端光電隔離電路負責電平轉換和信號整形； Ｐ３． ２、 Ｐ３． ３、Ｐ３． ４、 Ｐ３． ５為單片機與串入并出移位鎖存寄存器７４ＨＣ５９５的接口， 分別用作串行數(shù)據(jù)輸出（ＳＥＲ）、 移位脈沖（ＣＬＫ）、 清零輸出（ＣＬＲ）和并行數(shù)據(jù)輸出使能（ＥＮ）， 上述信號按照特定的時序相互配合， 為驅動板提供列掃描信號。

１． ３ ＬＥＤ大屏幕數(shù)顯裝置的系統(tǒng)軟件設計

（１）顯示控制器軟件設計

顯示控制器軟件編程采用模塊化結構， 包括主程序、 存儲顯示子程序和串口中斷服務程序。 主程序為順序結構。 完成堆棧、 中斷、 串口的初始化設置后， 循環(huán)調用顯示子程序， 以及響應串行接收或發(fā)送中斷； 顯示子程序從顯示緩沖區(qū)取出字模， 輸出行選通信號至Ｐ０、 Ｐ２口， 配合列掃描信號， 進行動態(tài)掃描顯示； 串口中斷服務程序接收ＰＣ機發(fā)送的地址及漢字機內碼數(shù)據(jù)， 確認本屏的被呼叫身份后， 根據(jù)漢字機內碼， 從漢字庫ＥＥＰＲＯＭ中搬運字模至顯示緩沖區(qū)。 顯示子程序流程如圖３。

（２）觸摸屏與ＰＬＣ通訊軟件的編制

觸摸屏通過ＣＯＭｌ口與ＣＰＭ２Ａ型ＰＬＣ的００Ｍ２口相連． 進行１。 １ ＮＴ鏈接通訊。 只需將ＰＬＣ中ＣＰＵ單元的通信開關設置為ｏＦＦ． 并將ＲＳ２３２Ｃ端口的通信方式設置為１。 １ ＮＴ鏈接通信即可， 無需其他設置。ＰＬＣ的程序主要是將大屏幕顯示的信息放到Ｄ５５０～Ｄ５６３共１４個存儲單元中， 供觸摸屏取出， 送給ＬＥＤ大屏幕進行顯示。

其中Ｄ５５０～Ｄ５５４四個單元存放常數(shù)字＃５５Ｈ， Ｄ５５５單元存放常數(shù)字＃１１Ｈ，以上常數(shù)可用作通訊時校驗碼使用， Ｄ５５６單元存放所選中給料的給料機的型號， Ｄ５５７、 Ｄ５５８單元分別存放設定流速的十位數(shù)和個位數(shù)， Ｄ５５９、 Ｄ５６０單元分別存放實際流速的十位數(shù)和個位數(shù)， Ｄ５６１、 Ｄ５６２分別存放加料總量的百位數(shù)、 十位數(shù)和個位數(shù)。 詳細程序如下：

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
’ 設定流速轉換
ＬＤ Ｐ—ｏｎ
ＢＣＤ（０２４）Ｄ１２３ Ｄ５００
／Ｕ（４３２）Ｄ５００＃１０ Ｄ５５７
’ 實際流速轉換
ＬＤ Ｐ－ｏｎ
ｏＵＴ ＴＲＯ
ＡＮＤ Ｐ—Ｏｆｆ
ＢＣＤ（０２４）Ｄ１２５ Ｄ５１０
ＬＤ ＴＲＯ
／Ｕ（４３２）Ｄ１２７＃１０ Ｄ５５９
。
， 單次總量轉換
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）觸摸屏與顯示控制器通訊軟件的編制

由于ＰＩ￡ 沒有多余的通訊口， 而大屏幕顯示的數(shù)據(jù)源來自ＰＬＣ， 為此首先將數(shù)據(jù)通過ＰＬＣ編程放到指定的區(qū)域， 觸摸屏同步讀取該區(qū)域的數(shù)據(jù)． 再通過觸摸屏的系統(tǒng)宏編程實現(xiàn)向大屏幕顯示器發(fā)送數(shù)據(jù)的任務。其通訊程序采用常駐宏指令編寫， 首先選定觸摸屏的通訊口， 對ＣＯＭ口進行初始化， 用來開啟通訊口， 并且設定通訊協(xié)議； 接下來運用復制區(qū)塊指令將ＰＬＣ中用于大屏幕顯示區(qū)域的內容復制到觸摸屏的內存中； 最后運用指針指令和經由通訊口輸出字符指令依次將顯示信息（共１４個單元的數(shù)據(jù)）送給ＬＥＤ大屏幕示器。
通訊程序詳細如下：

￥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結語

本項研究采用ＬＥＤ大屏幕數(shù)顯裝置， 并將其應用到鑄造澆注用的隨流孕育裝置上， 可謂是一個全新的嘗試。 在此期間， 我們也走了不少彎路， 碰到了一些困難， 如遇現(xiàn)場電磁干擾嚴重， 造成通訊實時性不好等，后經逐一攻關， 均得到解決。目前， 基于上述技術方案所研究的。 帶有ＬＥＤ大屏幕數(shù)顯裝置的隨流孕育裝置” ． 業(yè)已在本單位的氣沖造型線的手工澆注現(xiàn)場投入了實際應用， 截止目前。 已兩年有余． 其中， 各項技術性指標均達到技術目標的要求． 方便了操作者及時了解孕育參數(shù)的實際執(zhí)行情況，收到了良好的使用效果。

信息來源于網絡（中國一拖集團有限公司工藝材料研究所）