交流電弧爐電極升降過程控制系統(tǒng)

1、交流電弧爐電極升降過程控制系統(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，一個好的調(diào)節(jié)器，對降低能耗、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)合實現(xiàn)的液壓交流電弧爐電極升降自動控制系統(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)，主要實現(xiàn)對各種參數(shù)的在線調(diào)整、修改，弧壓、弧流等參數(shù)量的動態(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、弧壓信號經(jīng)過LEM模塊的信號變換，分別把0300V的弧壓信號和05A的弧流信號轉(zhuǎn)換為05V的標(biāo)準(zhǔn)信號，把弧流(015kA)給定信號也變?yōu)?5V的標(biāo)準(zhǔn)信號一同輸入計算機(jī)。單片機(jī)通過AD把它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后通過阻抗運算及智能控制算法使DA輸出±5V范圍內(nèi)電壓，再經(jīng)過隔離器、運放輸出±10V電壓。此外，板上帶485驅(qū)動芯片MAX485、參數(shù)存儲器EEPROM、微處理器監(jiān)控電路。電源與數(shù)顯板由單片機(jī)實現(xiàn)檔位的顯示及調(diào)節(jié)板來的數(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)動板相調(diào)節(jié)板輸出的信號，經(jīng)高壓運放處理后，最后輸出0100MA電流。1.3系統(tǒng)的特點(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)采用兩級式集散結(jié)構(gòu)，A、B、C三相調(diào)節(jié)板之間無直接硬件聯(lián)系，當(dāng)某相出故障時，不影響其他兩相的運行。2系統(tǒng)軟件系統(tǒng)有1個上位機(jī)程序和2個下位機(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)較為獨立于特定的電弧爐，當(dāng)一些控制參數(shù)需要更改時，不致拔下單片機(jī)CPU重寫程序，只須通過上位機(jī)運行相應(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)控程序動態(tài)顯示冶煉過程的弧壓、弧流、給定弧流、冶煉時間等參數(shù)值及曲線，軟件由Intouch組態(tài)軟件包生成，生成的組態(tài)軟件通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新。上位機(jī)軟件還包括對三相調(diào)節(jié)板的參數(shù)配置程序，它們只在調(diào)試時使用。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、時中斷服務(wù)程序包含對控制過程、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，將其寫入EEPROM。發(fā)送數(shù)據(jù)處理將弧流給定信號由RS-485傳向電源與數(shù)顯板、上位機(jī)，把弧流、弧壓、升降方向、靈敏度等信號也傳向上位機(jī)。控制過程處理實現(xiàn)煉鋼過程的狀態(tài)處理及自動調(diào)節(jié)，并充分考慮到冶煉過程中蹋料短路、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，它包含讀檔位接點信號、通過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EEPROM讀寫檔位參數(shù)值，定時中斷服務(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運行結(jié)果該系統(tǒng)在1997年初投運后，操作方便，運行可靠，電極消耗、能源消耗、故障率都大大下降，熔化期點弧容易、斷弧次數(shù)少，