交流電弧爐電極升降過(guò)程控制系統(tǒng)

1、交流電弧爐電極升降過(guò)程控制系統(tǒng)謝良偉龍景文電極升降調(diào)節(jié)器是煉鋼電弧爐的關(guān)鍵設(shè)備，一個(gè)好的調(diào)節(jié)器，對(duì)降低能耗、電極消耗、設(shè)備故障率起著很大的作用。本文介紹的是一種基于工控機(jī)與單片機(jī)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的液壓交流電弧爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)。1系統(tǒng)的配置與功能系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖B、C相與A相一致1.1上位機(jī)上位機(jī)采用PC 486 DX4-100的基本配置一體化工控機(jī)(液晶顯示器)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)各種參數(shù)的在線調(diào)整、修改，弧壓、弧流等參數(shù)量的動(dòng)態(tài)顯示。1.2下位機(jī)下位機(jī)部分為系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由三相(A、B、C)調(diào)節(jié)板、電源與數(shù)顯板、功放板組成。三相調(diào)節(jié)板和電源與數(shù)顯板均采用AT89C52作

2、為單片機(jī)系統(tǒng)。相調(diào)節(jié)板每相的弧流、弧壓信號(hào)經(jīng)過(guò)LEM模塊的信號(hào)變換，分別把0300V的弧壓信號(hào)和05A的弧流信號(hào)轉(zhuǎn)換為05V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，把弧流(015kA)給定信號(hào)也變?yōu)?5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一同輸入計(jì)算機(jī)。單片機(jī)通過(guò)AD把它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后通過(guò)阻抗運(yùn)算及智能控制算法使DA輸出±5V范圍內(nèi)電壓，再經(jīng)過(guò)隔離器、運(yùn)放輸出±10V電壓。此外，板上帶485驅(qū)動(dòng)芯片MAX485、參數(shù)存儲(chǔ)器EEPROM、微處理器監(jiān)控電路。電源與數(shù)顯板由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)檔位的顯示及調(diào)節(jié)板來(lái)的數(shù)據(jù)弧流給定顯示，并給系統(tǒng)其它各板提供5V、24V的電壓。該板LED驅(qū)動(dòng)芯片選用MAX7219作4位2排LED顯示檔位檔位

3、電壓、給定弧流，其原理框圖如圖2所示。圖2電源與數(shù)顯板原理框圖功放驅(qū)動(dòng)板相調(diào)節(jié)板輸出的信號(hào)，經(jīng)高壓運(yùn)放處理后，最后輸出0100MA電流。1.3系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)上位機(jī)采用高分辨率大液晶顯示器，受電磁干擾影響小。(2)輸入輸出完全隔離，弧壓、弧流信號(hào)采用霍爾元件(LEM)，摒棄了變壓器，LEM模塊線性度非常好且隔離電壓達(dá)2500V，這樣既保證了信號(hào)采集精度，又能保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)。模擬量輸出采用BB公司的ISO 212隔離，使系統(tǒng)抗干擾能力很強(qiáng)。(3)采用兩級(jí)式集散結(jié)構(gòu)，A、B、C三相調(diào)節(jié)板之間無(wú)直接硬件聯(lián)系，當(dāng)某相出故障時(shí)，不影響其他兩相的運(yùn)行。2系統(tǒng)軟件系統(tǒng)有1個(gè)上位機(jī)程序和2個(gè)下位機(jī)程序。為了增

4、加系統(tǒng)的靈活性，單片機(jī)系統(tǒng)的軟件應(yīng)較為獨(dú)立于特定的電弧爐，當(dāng)一些控制參數(shù)需要更改時(shí)，不致拔下單片機(jī)CPU重寫(xiě)程序，只須通過(guò)上位機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的下位機(jī)配置程序即可。2.1上位機(jī)程序上位機(jī)監(jiān)控程序動(dòng)態(tài)顯示冶煉過(guò)程的弧壓、弧流、給定弧流、冶煉時(shí)間等參數(shù)值及曲線，軟件由Intouch組態(tài)軟件包生成，生成的組態(tài)軟件通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。上位機(jī)軟件還包括對(duì)三相調(diào)節(jié)板的參數(shù)配置程序，它們只在調(diào)試時(shí)使用。2.2下位機(jī)程序下位機(jī)程序分相調(diào)節(jié)板程序和電源與數(shù)顯板程序兩部分，它們都由主程序、通信中斷服務(wù)程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序組成。其中第1部分主程序包含從EEPROM中讀參數(shù)值、接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)的處理，定

5、時(shí)中斷服務(wù)程序包含對(duì)控制過(guò)程、控制參數(shù)的處理。接收數(shù)據(jù)處理上位機(jī)將配置參數(shù)通過(guò)RS-485接口傳送至下位機(jī)，并發(fā)出相應(yīng)的命令代碼數(shù)據(jù)。下位機(jī)接受這些數(shù)據(jù)后，將其寫(xiě)入EEPROM。發(fā)送數(shù)據(jù)處理將弧流給定信號(hào)由RS-485傳向電源與數(shù)顯板、上位機(jī)，把弧流、弧壓、升降方向、靈敏度等信號(hào)也傳向上位機(jī)。控制過(guò)程處理實(shí)現(xiàn)煉鋼過(guò)程的狀態(tài)處理及自動(dòng)調(diào)節(jié)，并充分考慮到冶煉過(guò)程中蹋料短路、電極碰料情況。第2部分主程序?qū)崿F(xiàn)給定弧流、檔位及檔位電壓的顯示，它包含讀檔位接點(diǎn)信號(hào)、通過(guò)RS-485通信方式從相調(diào)節(jié)板中讀取弧流給定值并在LED上顯示、對(duì)EEPROM讀寫(xiě)檔位參數(shù)值，定時(shí)中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)給定弧流值的更新顯示、檔位及檔位電壓值的交替顯示。3運(yùn)行結(jié)果該系統(tǒng)在1997年初投運(yùn)后，操作方便，運(yùn)行可靠，電極消耗、能源消耗、故障率都大大下降，熔化期點(diǎn)弧容易、斷弧次數(shù)少，