感應電爐實時控制系統的應用與發展(二)

控制系統    時間:2014-03-12 03:54:32
感應電爐實時控制系統的應用與發展(二)簡介
二、以平板式工業一體式電腦為代表的實時控制系統   其基本功能和形式與微處理器控制嵌入式實時控制系統一樣,最大的不同是輸出的顯示屏幕由字元顯示改為電腦圖……
感應電爐實時控制系統的應用與發展(二)正文

二、以平板式工業一體式電腦為代表的實時控制系統

其基本功能和形式與微處理器控制嵌入式實時控制系統一樣,最大的不同是輸出的顯示屏幕由字元顯示改為電腦圖像顯示。

1.硬體組成

(1)中頻電源上需配置帶有CPU、存儲器、輸入和輸出介面的微處理器控制板。

(2)平板式工業一體式電腦的配置:CPU、存儲器、視頻顯示卡、硬碟、USB介面、觸摸式或非觸摸式顯示器,以及輸入、輸出介面等常規電腦配置,微處理器控制板需與一體式電腦進行數據通信。

2.輸入、輸出信號

與微處理器實時控制系統的輸入、輸出內容相同。

以上兩種感應熔化電爐實時控制系統的內容,側重於中頻電源和電爐本身設備的控制和管理,隨著鑄造行業控制技術的不斷發展,感應熔化電爐實時控制系統還需對與電爐緊密相關的設備進行管理。作為一個現代化的鑄造廠需要對工廠內的主要設備,如對配料加料系統、電爐及造型線等部分設備進行實時監控和管理,這也需要感應熔化電爐實時控制系統除了自身管理外,還要能向上一級電腦輸送數據,使鑄造工廠的電腦能夠接收感應熔化電爐實時控制系統的數據。

基於這樣的目的,感應熔化電爐實時控制系統需發展覆蓋範圍更廣的控制系統,要求額外配置一個工業電腦,處理前述的中頻電源和電爐本身設備的控制和管理,生成各種熔化爐次和各時間段的報表;外加添加料的計算管理;接收每爐次鐵液成分的光譜分析數據,並記錄在相應的報表中。同時留有通信埠,以備鑄造廠管理電腦需要,從感應熔化電爐實時控制系統讀取數據。

三、以外加工業電腦為代表的實時控制系統

1.硬體組成

(1)中頻電源上需配置帶CPU、存儲器、輸入和輸出介面的微處理器控制板。

(2)工業電腦的配置有:CPU、存儲器、視頻顯示卡、硬碟、DVD-ROM、鍵盤、滑鼠、USB介面和顯示器,以及多串口輸入、輸出介面卡等電腦配置,工業電腦需與微處理器控制板、稱重設備和測溫設備進行數據通信。

(3)一般還額外配置一個密閉的電腦控制櫃,包含一些電腦與微處理器控制板、稱重設備和測溫設備的數據轉接介面。

2.輸入信號

(1)中頻電源的運行參數。

(2)電爐的重量。

(3)溫度信號。包括:①烘爐的熱電偶信號。②鐵液瞬時接觸式測溫熱電偶信號。③電爐冷卻水測溫熱電偶信號。

(4)鐵液成分光譜儀的信號。

3.輸出信號

輸出信號主要有監控和顯示電源運行的參數;診斷和顯示故障;接收和其他設備聯動的控制信號;列印輸出。

4.幾種對電爐主要的控制方式

(1)千瓦時(kW·h)功耗控制。

(2)自動烘爐。相比微處理器實時控制系統的電爐燒結更直觀,可以編?-電爐燒結溫度和時間曲線,並與實際的溫度曲線進行對比。電爐燒結過程結束時,控制系統更新耐火材料統計資料,包括換襯日期等。

(3)自動冷爐啟動。

(4)自動熔煉。

現在我們所講的自動熔煉,不是真正的「自動熔煉」,診-因是到目前為止還沒有一種連續的接觸式鐵液測溫裝置,單從控制技術來講已?-達到了自動熔煉的能力。因此現在是把熔化過程分解成幾個階段,在每個階段中設置好升溫參數,根據重量和要求的溫度模擬計算出需要消耗多少電能,到了設定溫度后,給操作者發出提示信息,同時把電源功率降到保溫功率,避免電爐內鐵液超溫。正常的自動熔煉控制方式的熔化過程操作如圖6所示。

在系統中需要輸入的參數:裝料警告溫度設定點;到保溫功率溫度設定點;取樣溫度設定點;澆注溫度設定點;電爐第一次裝料最低重量;電爐滿爐裝料最低重量等。

向電爐裝料到第一次裝料最低重量后,隨著功率加到熔爐,熔池中的溫度將上升。如果溫度超過爐料警告溫度設定點,熔化管理系統會給操作人員一個提示警告,這個警告指出操作員應迅速將金屬加到熔池,否則將達到下一個設定點。

熔化管理系統保持跟蹤保溫功率溫度設定點,如果熔池溫度升到該設定點之上,中頻電源功率將被自動地降到保溫功率,並將保持在該水平,直到已有足夠的金屬加入熔爐,使計算的熔池溫度低於該設定點。當熔池溫度下降到設定點之下時,中頻電源將返回到全功率。每次熔爐操作員繼續向熔爐添加爐料時,熔化管理系統將重複這一過程,直到熔池重量超過最低全重。

當熔池重量超過最低全重時,系統將忽略裝料警告溫度和保溫功率溫度的設定,以全功率運行,直至達到取樣溫度設定點。當熔池溫度高於取樣溫度設定點時,控制系統再次將中頻電源功率降低到保溫功率水平來維持熔池溫度。

在保溫功率期間,操作員可對熔融的熔池進行各種操作,例如清除爐渣、測溫、對試樣進行化學分析,以及取得直接的鐵液溫度讀數等。熔化管理系統將用測量得到的取樣實際溫度替代在屏幕上計算的熔池溫度,溫度信息將立即被傳送到計算機,且計算機程序會根據取樣溫度來更新溫度計算。如果試樣是該爐次的第一個取樣,當計算溫度與實際取得的溫度相差很大時,系統將自動調整並校正誤差,因此從該溫度點起熔池計算溫度應比以前更為準確。

此時操作員可以給中頻電源一個升溫信號,系統將熔池溫度提高到澆注溫度設定點。當熔池溫度達到澆注溫度設定點時,系統將再次將中頻電源降低到保溫功率水平。然後熔爐操作員倒出所需的熔融金屬液,即結束此爐次自動熔化的過程。

5.各種統計報表

(1)計算爐料和元素添加劑 為熔爐操作員提供一個手段來計算爐料和元素添加劑的成本?-濟組合,以便滿足一個爐次所需的合金成分。

(2)統計記錄報告 操作員可以按天、爐次為順序生成報告,主要有日爐次記錄、冷卻水溫排放報告、詳細爐次電氣數據(見圖7)和燒結報告等。

四、結語

現代感應熔化電爐實時控制系統,不但側重於中頻電源和電爐本身設備的控制和管理,還需要對與電爐緊密相關的設備進行管理,如對配料加料系統、電爐和造型線等部分設備進行實時監控和管理,以生成各種熔化爐次和各時間段的報表;外加添加料的計算管理;接收每爐次鐵液成分的光譜分析數據,並記錄在相應的報表中等。同時留有通信埠,以備鑄造廠管理電腦的需要,從感應熔化電爐實時控制系統讀取數據,使電腦能夠實現整個鑄造工廠的實時控制。

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