感應電爐實時控制系統的應用與發展

控制系統    時間:2014-03-12 01:58:20
感應電爐實時控制系統的應用與發展簡介
    現代感應熔化電爐是大功率半導體和微電子特別是計算機技術相結合的產物,鑄造業需要大功率、高功率密度、連續大批量、環保和計算機管理的熔化設備,這對感應熔化設……
感應電爐實時控制系統的應用與發展正文
  現代感應熔化電爐是大功率半導體和微電子特別是計算機技術相結合的產物,鑄造業需要大功率、高功率密度、連續大批量、環保和計算機管理的熔化設備,這對感應熔化設備製造商提出了新的挑戰,各個感應電爐製造企業在這方面做了大量的研究和實踐。一般分為三種情況:以微處理器為控制單元的嵌入式實時控制系統;以平板式工業一體式電腦為代表的實時控制系統;以外加工業電腦為代表的實時控制系統。下面以應達公司的感應熔化電爐的實時控制系統為例,作一介紹。


一、以微處理器為控制單元的嵌入式實時控制系統

1. 硬體組成

微處理器為控制單元的嵌入式實時控制系統的硬體由三個部分組成(見圖1):①帶CPU、存儲器、輸入和輸出介面的微處理器控制板。②鍵盤。③字元顯示屏。

2. 輸入信號

輸入信號有中頻電源的運行參數;電爐的重量;烘爐的溫度信號。

3. 輸出信號

輸出信號有監控和顯示電源運行的參數;診斷和顯示故障;接收與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   kW·h熔煉模式用以確定什麼時候已將要求的kW·h電能投入了熔煉中。當此電能值輸送完成時,中頻電源系統能自動將輸出功率值降低至保溫功率或關閉。操作人員可直接輸入kW·h數值,或者輸入爐料的kW·h /t數據,系統能根據重量自動計算kW·h計數值,輸出從熔化到澆注溫度所需的電能數值。

(2) 自動燒結爐襯  燒結模式用於操作人員燒結爐襯,設定溫度曲線。燒結模式能自動控制VIP電源的開/關,利用燒結設定屏幕,可以輸入溫度曲線。

溫度曲線一般有以下4個區域:

第一區域:起始加熱。用 「溫度上升速率1」作為℃/h,用「溫度1」作為初始目標溫度。此階段應考慮到環境或起始爐溫。僅在此起始加熱階段中計算時間(溫度上升速率1/溫度1=時間過程)。

第二區域:利用 「溫度上升速率2」和 「時間2」來確定下一目標溫度,溫度上升速率×時間=下一目標溫度。

第三區域:利用 「溫度上升速率3」和 「時間3」來確定下一目標溫度。

第四區域:利用 「溫度上升速率4」和 「時間4」來確定下一目標溫度。

並不是所有的區域都要用上的,下面是利用三個區域的燒結曲線(見圖2)舉例。①初始溫度為650℃,(1200?,目標溫度1),其速率約為 95℃/h(200? /h,溫度上升速率1)。②將溫度保持在650℃,時間2h。③以150℃/h(300?/h,溫度上升速率3)升溫,時間4h(時間3),直到 1300℃(2400?)。總燒結時間為12h。

燒結過程要用一個連接到爐襯上的 「K型」熱電偶,並將熱電偶信號反饋到調節器上。此調節器的輸出電壓是0~5V,接入微處理器控制板。如果熱電偶斷裂或燒壞,其反饋就是熱電偶的滿量程或 1360℃(2500?)。這就可讓微處理器控制板來確定熱電偶是何時損壞的或燒壞的,並停止此燒結過程。

(3) 自動冷爐啟動模式  用來讓操作人員在開始其熔煉周期前,就先將爐料和爐襯預熱好。自動冷爐啟動可按操作人員規定的時間自動開啟VIP裝置,並控制好中頻電源功率值,使爐料慢慢被加熱。

若輸入了設定參數,且自動冷爐啟動模式已啟用,中頻電源就會停頓,一直等到規定的啟動時刻到來為止。當規定的時刻已到,此模式就會發出命令,以開啟中頻電源的水泵系統,將中頻電源電路監視器報警複位(消除水系統的低水壓報警),然後啟動中頻電源。而一旦啟動,中頻電源功率就會增加到操作員設定的水平上,並在設定的時間內運行。此時間到達后,中頻電源裝置就會自動關閉,聲光報警就會啟動,告知自動冷爐啟動已完成。

(4)觸發脈衝的控制  有些廠商把中頻電源的脈衝控制與微處理器控制系統集成在一起,而有些則不集成在一起。


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(見圖3)。

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

以外加工業電腦為代表的實時控制系統如圖4所示。

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。其主屏幕如圖5所示。

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。

 

[感應電爐實時控制系統的應用與發展],你可能也喜歡

  • 滾動軸承應用技術
  • autocad應用實例說明
  • autocad應用範圍
  • autocad應用行業
  • autocad應用領域
  • 何畏圖形控制
  • 圖形控制程式設計
  • 圖形控制軟體
  • nvidia圖形控制
  • 圖形控制程式
  • 感應線圈原理
  • 車道感應線圈
  • 悠遊卡感應線圈
  • 感應線圈檢知器
  • 感應線圈施工
  • 模具工業發展方向
  • 通訊軟體的發展
  • 電腦軟體的發展
  • 即時通訊軟體的發展
  • 建立模型發展理論
  • 緩衝氣墊包裝系統
  • autocad最新版本2020系統配置
  • 機械零件分類編碼系統
  • 振力高速衝床系統引數
Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “感應電爐實時控制系統的應用與發展