電解爐自動化配套系統的製作方法
2023-10-28 22:16:22
電解爐自動化配套系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電解爐自動化配套系統，其特徵在於：它包括PLC、工控機、控制臺、溫度控制系統、電極升降控制系統和進出料控制系統；工控機和控制臺均與PLC連接，PLC為主控，工控機為自動操作機，控制臺為手動操作機。溫度控制系統可控制電解爐和導流管溫度，當溫度低於900℃時採用熱電偶溫控器，達到900℃時採用紅外線溫控器，上升到1800℃，自動運行保溫程序；電極升降控制系統採用液壓，進出料控制系統採用氣動控制。本實用新型可以實現自動和手動分別控制，極大方便了控制人員，對於改善傳統的控制系統有非常大的價值。
【專利說明】電解爐自動化配套系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電解爐【技術領域】，特別是關於一種綜合控制電解爐溫度、電極升降、進出料的自動化配套系統。
【背景技術】
[0002]鈦及鈦合金具有比重輕、比強度高、高溫下抗蠕變性能好、耐腐蝕等優良性能，因此在航空航天、冶金、汽車等行業廣泛用做結構材料，同時還可以作為功能材料如儲氫材料、形狀記憶合金材料等。
[0003]目前用電解還原法直接生產金屬鈦成為鈦冶煉技術的研究熱點。正因為如此，對採用的電解設備的要求也很高。用大型高溫熔鹽電解爐生產緻密金屬鈦，配套系統較多，有加熱區溫度控制系統、導流管溫度控制系統、執行動作控制系統、冷卻控制系統等等。任何一個系統出現故障，都會造成高溫爐工作不正常，造成生產停車，因此對高溫爐配套系統的數位化控制就顯得極其重要。
實用新型內容
[0004]針對高溫電解爐配套系統控制的自動化問題，本實用新型提出一種綜合控制電解爐溫度、電極升降、進出料的自動化配套系統，該系統能夠通過配置的自動化控制系統，合理有序地安排其他各系統的協調工作，使其具有高效電解的功效。
[0005]為實現上述目的，本實用新型所採取的技術方案是:一種電解爐自動化配套系統，包括PLC、工控機、控制臺、溫度控制系統、電極升降控制系統和進出料控制系統；所述工控機和控制臺均與PLC交互，PLC中設置有各控制系統的控制模塊，並植有相應的控制程序；所述工控機中設有自動操作程序；所述控制臺具有各種所需的手動操控按鈕；所述溫度控制系統有兩套分別控制電解爐加熱區和高流管區的溫度，均包括熱電偶溫控器、紅外線溫控器、低溫熱電偶測溫儀、高溫紅外線測溫儀、控制板、變壓器；所述溫控器一方面與工控機和PLC連接，另一方面與控制板連接；所述控制板通過變壓器與發熱體相連，當溫度低於900°C時採用熱電偶溫控器，達到900°C時採用紅外線溫控器，上升到1800°C，自動運行保溫程序。
[0006]所述電極升降控制系統，包括一受PLC控制的液壓控制器，所述液壓控制器控制連接液壓站閥體和電極抱卡裝置、電極升降裝置，所述液壓站包括主泵、循環泵、加熱器以及監測液壓站狀態的壓力監測器、溫度監測器、液位監測器，所述電極抱卡裝置和電極升降裝置都是由主泵提供動力。
[0007]所述進料控制系統，包括受PLC控制的進料電磁閥，所述進料電磁閥設置在進料
管徑上。
[0008]所述出料系統包括一受PLC控制的氣動控制器，所述氣動控制器控制連接氣泵、入舟爐門閥、出舟爐門閥、放料電磁閥以及限位傳感器，所述氣泵控制連接所述入舟爐門閥、出舟爐門閥以及料舟推送機構，所述料舟推送機構為一安裝在導軌上的推動器，所述推送機構連接料舟，所述限位傳感器感應料舟所處的位置。
[0009]進一步講:
[0010]還設置有直流傳感器，感應電解爐中的電解電流。
[0011]所述液壓站中的循環泵用於調節主泵的壓力。
[0012]所述加熱器用於加熱液壓站的溫度。
[0013]本實用新型由於採取以上技術方案，其具有以下優點:1、實踐證明，我們的高溫爐自動化配套控制系統，採用PLC及工控機，實現了自動化控制及實時監控，不但生產高度自動化，還使得各配套系統自動協調進行，減少了人工操作造成的誤差，工控機不但實現了各配套系統控制參數的精度，還實時模擬現場設備的運行狀態，極大方便了控制人員，使得高溫爐控制變得經濟高效穩定，
[0014]且維護方便。這是一種控制性能較好的控制方式，對於改善傳統的溫度控制系統有非常大的價值。2、系統配置了溫度、進出料、電極升降等控制系統，全方位受PLC和工控機的控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是高溫電解爐自動化配套系統整體控制圖；
[0016]圖2是溫度控制圖；
[0017]圖3是電極升降控制圖；
[0018]圖4是進、出料控制圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0020]如圖1所示，本實用新型提出的這種高溫電解爐自動化配套系統，包括工控機1、PLC2、電解爐加熱區和出料導流管的溫度控制系統3、電極升降控制系統4和進出料控制系統5和控制臺6，在PLC中設置有各控制系統的控制模塊，內植有相應的控制程序。溫度控制系統3、電極升降控制系統4和進出料控制系統5都是在工控機I和PLC2的控制下操作。各個系統不僅能單獨操作，而且在工控機的綜合控制下，還可以協同工作，可實現的功能包括:1)電解爐加熱區和出料導流管的溫度控制，2)電極升降，4)進料動作，3)出料推舟動作，5)現場各設備運行狀態的監視。
[0021]由於配套系統較多，要保證高溫爐的正常運行，自動化控制系統必須可靠、準確的來計算數據、執行命令。各系統的具體構建是:
[0022]工控機I和控制臺6都與PLC2連接，工控機用於自動操作的實現，控制臺6用於手動指令的輸入。無論哪一種方式都與PLC2進行交互，整個系統通過PLC2與溫度控制系統3、電極升降控制系統4和進出料控制系統5中的電氣、儀表系統進行通訊，控制溫度、液壓或氣動系統的動作，並將數據上傳給工控機I。電解爐中的電解電流，也通過直流傳感器7傳送給PLC2，直流傳感器7用於電解過程中，一是用於觀察電解是否進行，二是用於人工調節陽極升降或者自動控制陽極升降情況。
[0023]PLC採用國際知名品牌SIEMENS系統，工控機採用國內知名品牌研華控制系統，其它元器件都採用國際或者國內知名品牌，保證信號及控制的可靠性。為便於更好的理解系統自動化控制的實現，下面逐一介紹各執行系統的組成:
[0024]一，溫度控制系統3
[0025]溫度控制系統3控制電解爐加熱區的溫度和出料導流管的溫度。兩者的溫控方式一樣，所以這裡僅以電解爐加熱區的溫控為例介紹。
[0026]如圖2所示，電解爐加熱區溫控系統包括一熱電偶溫控器31、一熱電偶測溫儀32，一紅外線溫控器33、一高溫紅外線測溫儀34，以及一控制板35，控制板35通過變壓器36與電解爐發熱體37連接。熱電偶溫控器31和紅外線溫控器33 —方面與工控機I和PLC2連接，另一方面與控制板35連接。熱電偶溫控器31是用於低溫控制，紅外線溫控器33是用於高溫控制。控制原理是:溫度低於900°C時採用熱電偶溫控器，低溫熱電偶採集溫度信號，工控機顯示記錄，PLC及溫控器根據程序自動控制爐溫，控制信號傳給控制板35，控制板35輸出控制電壓，控制變壓器36輸出電壓，控制電解爐發熱體37溫度上升。溫度達到900°C時，採用高溫紅外線測溫度信號，改為紅外線溫控器控制，上升到1800°C，自動運行保溫程序。之所以界定這個溫度，是因為低於900°C採用熱電偶測溫較適宜，紅外線測溫儀在低於900°C時不顯示；而1800°C以上是電解難熔金屬鈦的適宜溫度。導流管的溫度控制系統採用同樣的配置和加熱方式，在此不做贅述。
[0027]二，電極升降控制系統4
[0028]電極升降控制系統4，採用液壓執行機構。如圖3所示，包括一受PLC2控制的液壓控制器41，液壓控制器41控制液壓站42相關閥體的開啟，和控制電極抱卡裝置43、電極升降裝置44動作的執行。液壓站42有主泵45、循環泵46、加熱器47，以及監測液壓站狀態的壓力監測器48、溫度監測器49、液位監測器50，電極抱卡裝置43、電極升降裝置44都是由主泵來提供動力。循環泵用於補充調節主泵的壓力。
[0029]工作時，液壓站開啟，PLC2接受液壓站溫度、液位、壓力信息，溫度、液位、壓力不報警，方可進行其它操作。PLC系統啟動執行命令，液壓站相應機構動作，根據工藝要求進行電極的鬆開、抱緊動作，根據工藝要求進行導電臂的上升、下降操作。本過程依然可選擇手動或自動，控制臺6和工控機I都與PLC相連，手動控制過程為:在控制臺上點擊液壓站啟動按鈕，液壓站主泵啟動；溫度合適，否則自動啟動加熱器；壓力合適，否則自動啟動循環泵；點擊抱卡鬆開按鈕，液壓控制器動作，抱卡鬆開，裝上電極，點擊抱卡抱緊按鈕，液壓控制器動作，抱卡抱緊電極；點擊陽極上升或者下降按鈕，液壓控制器動作，陽極上升或者下降。自動控制過程為:在工控機點擊自動，電極根據高溫爐電解電流變化，導電臂自動上升或者下降，保持電解電流的穩定。
[0030]三，進、出料控制系統5
[0031]如圖4所示，進料系統的控制件主要是電磁閥51，當需要進料時，受PLC2控制的電磁閥打開，進料管打開便可進料。不需要進料時，關閉電磁閥即可。
[0032]由於電解完成的液體，自導流管放出後溫度很高，不可能人工操作，因此需要自動化控制出料過程是關鍵。出料控制就是主要控制推送料舟的動作，包括入舟、推舟和出舟。
[0033]出料控制系統採用氣動機構完成，包括氣動控制器52、氣泵53、入舟爐門閥54、出舟爐門閥55、放料閥56、推送機構57和限位傳感器58，限位傳感器58用於實時反饋料舟59的位置。當電解完成準備放料時，PLC控制系統就會啟動氣泵，指令入舟爐門閥打開，氣泵驅動推送機構推送料舟到導流管下，放料閥打開，卸料到料舟；卸料滿，放料閥關閉，然後氣泵繼續驅動推送機構推送料舟前行，料舟被推至冷卻室，溫度降下來，啟動出舟爐門閥，料舟被推出，出舟閥關閉，爐門關閉，料舟被運到貨場。所述推送機構常見為一安裝在導軌上的推動器。
[0034]上述操作過程既可手動，也可自動。PLC控制系統完成系列的操作，動作到位，相應的指示燈亮。選擇手動，就在控制臺上操作；選擇自動操作，工控機來完成上述系列動作操作命令，依次按工藝要求的程序自動進行，直到放料完成，關閉出舟門。全部動作的執行由限位信號來反饋。
[0035]進料系統和出料系統會通過PLC系統相互兼顧，出料完成後及時進料，進料過程中不允許放料。
[0036]高溫爐電解生產線各個配套系統的獨立控制及整體的連貫性控制及監控，由高性能工控機通過PLC系統與電氣、儀表進行通訊，實現對高溫爐各個配套系統的信號收集、數據計算、命令執行等自動化控制及監控。控制臺手動控制各個配套系統獨立工作的按鈕，根據工藝要求可以同時啟動相應的配套控制，PLC根據手動信號命令，執行相關的控制系統動作。工控機執行自動控制功能，根據工藝程序執行相關命令，PLC控制相關配套系統動作，工控機同時執行相關的畫面監控及報警。
【權利要求】
1.一種電解爐自動化配套系統，包括PLC、工控機、控制臺、溫度控制系統、電極升降控制系統和進出料控制系統，所述工控機和控制臺均與PLC交互連接，工控機用於自動操作，控制臺用於手動指令的輸入，其特徵在於: 所述溫度控制系統有兩套，分別控制電解爐加熱區溫度和出料導流管溫度，包括受PLC控制的熱電偶溫控器、紅外線溫控器，還包括低溫熱電偶測溫儀、高溫紅外線測溫儀、控制板、變壓器；兩所述溫控器一方面與工控機和PLC連接，另一方面與控制板連接；所述控制板通過變壓器與發熱體連接，溫控器發出控制信號給控制板，控制板輸出控制電壓，控制變壓器輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的電解爐自動化配套系統，其特徵在於:所述電極升降控制系統包括一受PLC控制的液壓控制器，所述液壓控制器控制連接液壓站閥體和電極抱卡裝置、電極升降裝置，所述液壓站包括主泵、循環泵、加熱器以及監測液壓站狀態的壓力監測器、溫度監測器、液位監測器，所述電極抱卡裝置和電極升降裝置都是由主泵提供動力。
3.根據權利要求1所述的電解爐自動化配套系統，其特徵在於:所述出料系統包括一受PLC控制的氣動控制器，所述氣動控制器控制連接氣泵、入舟爐門閥、出舟爐門閥、放料電磁閥以及限位傳感器，所述氣泵控制連接所述入舟爐門閥、出舟爐門閥以及料舟推送機構，所述料舟推送機構為一安裝在導軌上的推動器，所述推送機構連接料舟，所述限位傳感器感應料舟所處的位置。
4.根據權利要求1所述的電解爐自動化配套系統，其特徵在於:所述進料控制系統，包括受PLC控制的進料電磁閥，所述進料電磁閥設置在進料管徑上。
5.根據權利要求2所述的電解爐自動化配套系統，其特徵在於:所述液壓站中的循環泵補充調節主泵的壓力。
6.根據權利要求2所述的電解爐自動化配套系統，其特徵在於:所述液壓站中的加熱器加熱液壓站的溫度。
7.根據權利要求1所述的電解爐自動化配套系統，其特徵在於:自動化配套系統還包括一直流傳感器，感應電解爐中的電解電流。
【文檔編號】C25C3/26GK203582987SQ201320623480
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】賈文成, 劉美鳳, 劉光宏 申請人:寶納資源控股(集團)有限公司