三相电弧炉自动控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属冶金三相电弧炉控制领域，尤其涉及一种三相电弧炉自动控制器及其控制方法，包括第一电源模块、第二电源模块、电源净化模块、CPU处理器、隔离中间继电器、信号隔离器、第一外围设备、第二外围设备、远程计算机系统及人机界面触摸屏；CPU处理器信号传输端口分别与隔离继电器、信号隔离器、远程计算机系统及人机界面触摸屏端口相接；第一电源模块电源输出端口与第一外部设备电源端口相接；第二电源模块电源输出端口与第二外部设备电源端口相接；电源净化模块的输出端口与第一电源模块、第二电源模块和CPU处理器的电源输入端口相接。本实用新型抗干扰能力强，响应速度快，运行稳定。
【专利说明】
三相电弧炉自动控制器
技术领域
[0001]本实用新型属冶金三相电弧炉控制领域，尤其涉及一种三相电弧炉自动控制器。
【背景技术】
[0002]随着科技水平、经济一体化进程的快速发展，中高档特种合金材料生产需求大幅度提升，这需要特种合金冶炼加工业的技术水平与装备水平不断提高。合金的冶炼主要采用以电为热能的电炉，可分为两大类，一类为电弧炉，它是以电弧产生热量熔化废钢等材料，其中主要是三相电弧炉；另一类为感应电炉，它是以电磁感应产生热量熔化废钢等材料。
[0003]目前国际中档甚至部分高档特种合金材料市场为我国企业占领，国内合金冶炼普遍使用电弧炉，尤其以三相电弧炉为主。三相电弧炉冶炼技术开发较早，它是利用电弧的能量来冶炼，其控制策略和实现方法有很多，常用的方法是在设定三相电压后，采用调节电极升降维持电流恒定。早期是靠人工观测三相电极的电流等参数来手动调节电极的升降，人工操作频繁，劳动强度很大，很难维持电弧炉稳定运行来保证产品质量，同时电弧炉运行的波动也给环境造成污染。在电弧炉采用自动调节控制时，由于电弧炉运行过程中会产生高次谐波及强电磁场，以及炉料的融化与塌陷变化使电极电流波动幅度大、速度快，对电炉电压、电流的监测与控制造成强大的干扰。目前有些电弧炉厂家自行与各自合作单位联合开发应用了部分电弧炉自动控制器，但这些控制器都存在着一些缺陷和局限性，没能定型与推广。伴随着对合金产品质量和节能环保要求的不断提高，开发出技术先进、运行性能稳定和可靠的电弧炉控制器是大势所趋。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在克服现有技术的不足之处而提供一种抗干扰能力强，响应速度快，运行稳定的三相电弧炉控制器。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的。
[000?] —种三相电弧炉自动控制器，它包括第一电源模块、第二电源模块、电源净化模块、CPU处理器、隔离中间继电器、信号隔离器、第一外围设备、第二外围设备、远程计算机系统及人机界面触摸屏;所述CPU处理器信号传输端口分别与隔离继电器、信号隔离器、远程计算机系统及人机界面触摸屏端口相接;所述隔离继电器的信号传输端口与第一外围设备的信号传输端口相接;所述信号隔离器的信号传输端口与第二外围设备的信号传输端口相接;所述第一电源模块电源输出端口与第一外部设备电源端口相接;所述第二电源模块电源输出端口与第二外部设备电源端口相接;所述电源净化模块的输出端口与第一电源模块、第二电源模块和CPU处理器的电源输入端口相接。
[0007]作为一种优选方案，本实用新型所述第一外围设备包括三相电弧炉电极上限位/下限位开关及电极控制电机;所述第二外围设备包括三相电压传感器、电流传感器、功率表、炉膛温度变送器、炉膛压力变送器、电压调整设备及电极伺服控制电机。
[0008]进一步地，本实用新型所述CPU处理器通过TCP/IP或PROFIBUS接口将所有监控参数上传至远端监控计算机。
[0009]与现有技术相比，本实用新型具有如下特点。
[0010]1、本实用新型控制器可通过修改特征参数来减小或消除三相电流值在控制方法中的相互影响，控制方法采用多参数、多变量模糊控制策略，通过判断实际测量值与设定值间偏差的大小来划分不同的区域，在不同的区域内采用不同的控制参数，提高了控制器响应速度和控制稳定性，控制方法中增加了延时与阈值判断相结合的控制方式，避免了对电极上下运动的反复频繁操作，延长了设备的使用寿命。
[0011]2、采用复合滤波法，由于电弧炉在工作中产生强电磁干扰，原始测量数据波动幅度大、速度快，控制方法上对每个采集参数都建立了数据缓存区域，将毫秒级的数据依次存入缓存表格，在采样周期到时，对缓存区域内的数据进行排序，然后取出中间的7个数据作为有效数据，再进行限幅和递推加权均值处理，最后再与上一次数据进行一阶滞后滤波修正。
[0012]3、具有多种连锁功能，如电极在运动中达到运动区域的上限或下限时，控制器发出报警信息，同时限制电极的超限方向运动，避免发生电极折断和脱落等事件的发生。
[0013]4、具有丰富的显示画面，以工艺图、数据表格、棒图、曲线等不同界面方式来显示电弧炉的电压、电流、功率、温度、压力、位置等运行状态。
[0014]5、具有友好的人机交互界面，可通过点击触摸屏上的切换按钮，方便选择电极控制方式在手动控制模式与自动控制模式间切换，在手动控制模式下，可通过触摸屏上的虚拟操作杆对电极的上下运动进行控制，而在自动控制模式下，操作人员可通过触摸屏输入控制参数，控制器将按照控制参数要求来自动控制电极的上、下运动，来满足电弧炉运行指标要求，同时采用不同等级的保护密码对控制参数的修改项进行保护，避免非授权人员的误操作。
[0015]6、具有多级别、多形式的报警和保护功能，能对某些重要的控制参数超限情况给出就地声光报警，并可将报警信息远传给调度计算机，对那些超极限报警，能进行必要的应急和保护处理。
[0016]7、具有计算机组网功能，可通过控制器的以太网(TCP/IP)接口或PROFIBUS接口与远端监控计算机相连，远程监控计算机可完成控制器触摸屏上的所有功能，而且提供海量的历史数据存储与查询功能，在一台计算机上可同时监控多台控制器，同样，在多台计算机上可监视同一台控制器，支持多台控制器与多台计算机组成网络。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。本实用新型的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
[0018]图1为本实用新型三相电弧炉控制器内部原理框图。
[0019]图2为本实用新型三相电弧炉控制器系统原理框图。
[0020]图3为本实用新型抗干扰电流、电压变送器电路原理图。
【具体实施方式】
[0021 ]如图1所示，三相电弧炉自动控制器，包括第一电源模块、第二电源模块、电源净化模块、CPU处理器、隔离中间继电器、信号隔离器、第一外围设备、第二外围设备、远程计算机系统及人机界面触摸屏;所述CPU处理器信号传输端口分别与隔离继电器、信号隔离器、远程计算机系统及人机界面触摸屏端口相接;所述隔离继电器的信号传输端口与第一外围设备的信号传输端口相接;所述信号隔离器的信号传输端口与第二外围设备的信号传输端口相接;所述第一电源模块电源输出端口与第一外部设备电源端口相接;所述第二电源模块电源输出端口与第二外部设备电源端口相接;所述电源净化模块的输出端口与第一电源模块、第二电源模块和CPU处理器的电源输入端口相接。
[0022]参见图2所示，本实用新型所述第一外围设备包括三相电弧炉电极上限位/下限位开关及电极控制电机;所述第二外围设备包括三相电压传感器、电流传感器、功率表、炉膛温度变送器、炉膛压力变送器、电压调整设备及电极伺服控制电机。
[0023]本实用新型所述CPU处理器通过TCP/IP或PROFIBUS接口将所有监控参数上传至远端监控计算机。
[0024]参见图1所示，三相电弧炉控制器中的电源净化模块是将外接供电电源进行隔离净化处理，消除外网电源干扰;所述触摸屏显示电极位置、三相电压、电流、功率、炉温、炉压等监控参数及电弧炉运行状态，在自动控制方式与手动控制方式间切换，提供报警及密码保护功能；所述TCP/IP或PROFIBUS接口可将所有监控参数上传至远端监控计算机;第二电源模块为现场变送器提供电源。
[0025]参见图2所示，三相电弧炉控制器电源净化模块与电网供电电源相接，消除外网电源干扰。
[0026]参见图3所示，为本实用新型控制器为提高电流与电压变送器抗干扰能力而设计的电路原理图。
[0027]在三相电弧炉控制器实际应用中，电弧炉每相供电线路上都安装有电流互感器，每相电流互感器和每相电压都通过一根独立的2芯屏蔽电缆接入电流与电压变送器，而电流与电压变送器又与三相电弧炉控制器的第二电源模块和信号隔离器相接。同样，安装在炉膛内的温度与压力变送器与控制器的第二电源模块和信号隔离器相接。而对于安装在电极运动区间内的上端与下端限位开关则通过隔离继电器接入三相电弧炉控制器。对于电极上下运动的控制，本三相电弧炉控制器给出了开关量与模拟量两种输出方式，以适应不同的电极控制方式。
[0028]可以理解地是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种三相电弧炉自动控制器，其特征在于，包括第一电源模块、第二电源模块、电源净化模块、CPU处理器、隔离中间继电器、信号隔离器、第一外围设备、第二外围设备、远程计算机系统及人机界面触摸屏;所述CPU处理器信号传输端口分别与隔离继电器、信号隔离器、远程计算机系统及人机界面触摸屏端口相接;所述隔离继电器的信号传输端口与第一外围设备的信号传输端口相接;所述信号隔离器的信号传输端口与第二外围设备的信号传输端口相接;所述第一电源模块电源输出端口与第一外部设备电源端口相接;所述第二电源模块电源输出端口与第二外部设备电源端口相接;所述电源净化模块的输出端口与第一电源模块、第二电源模块和CPU处理器的电源输入端口相接。2.根据权利要求1所述的三相电弧炉自动控制器，其特征在于:所述第一外围设备包括三相电弧炉电极上限位/下限位开关及电极控制电机;所述第二外围设备包括三相电压传感器、电流传感器、功率表、炉膛温度变送器、炉膛压力变送器、电压调整设备及电极伺服控制电机。3.根据权利要求2所述的三相电弧炉自动控制器，其特征在于:所述CPU处理器通过TCP/IP或PROFIBUS接口将所有监控参数上传至远端监控计算机。
【文档编号】G05B19/048GK205540151SQ201520991748
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月4日
【发明人】韩华超, 马超, 高立生, 张春晓, 张立, 何方, 张卫, 张国富
【申请人】沈阳仪表科学研究院有限公司