冶金電弧反應設備的數位化作業系統的製作方法
2023-10-23 12:51:17 2
冶金電弧反應設備的數位化作業系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種冶金電弧反應設備的數位化作業系統，包括熱電偶、調理電路、A／D轉換器、存儲器、數字PID控制器、脈衝產生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的熱電偶、調理電路和A／D轉換器依次連接，A／D轉換器接數字PID控制器的反饋信號端，數字PID控制器的給定信號端和PID參數設定端均與存儲器相接，數字PID控制器輸出頻率信號給脈衝產生電路，脈衝產生電路輸出的觸發脈衝經隔離電路與變頻器的脈衝輸入端相接。該冶金電弧反應設備的數位化作業系統具有人機界面友好、易於實施、調節精度高、響應速度快的優點。
【專利說明】冶金電弧反應設備的數位化作業系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種冶金電弧反應設備的數位化作業系統。
【背景技術】
[0002]電弧爐是火法冶金的主要熔煉爐，隨著能源和環境問題越來越受到重視，有較低碳排放的電弧爐冶煉生產將不斷發展，現有的電弧爐採用傳統的控制方法(如手動調節方法)進行溫度調節，調節精度低，無法實時響應，而且人機界面也並不友好。因此，有必要設計一種全新的冶金電弧反應設備的數位化作業系統。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種冶金電弧反應設備的數位化作業系統，該冶金電弧反應設備的數位化作業系統具有人機界面友好、易於實施、調節精度高、響應速度快的優點。
[0004]實用新型的技術解決方案如下:
[0005]一種冶金電弧反應設備的數位化作業系統，包括熱電偶、調理電路、A / D轉換器、存儲器、數字PID控制器、脈衝產生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的冶金電弧反應設備為冶金電弧反應爐；
[0006]所述的熱電偶、調理電路和A / D轉換器依次連接，A / D轉換器接數字PID控制器的反饋信號端，數字PID控制器的給定信號端和PID參數設定端均與存儲器相接，數字PID控制器輸出頻率信號給脈衝產生電路，脈衝產生電路輸出的觸發脈衝經隔離電路與變頻器的脈衝輸入端相接；變頻器的輸入側接交流電源，變頻器的輸出側接冶金電弧反應爐；按鍵和顯示器均通過接口電路與存儲器連接，A / D轉換器的輸出端經接口電路與顯示器連接；
[0007]熱電偶為6個，兩兩一組設置在冶金電弧反應爐爐膛中的不同位置；
[0008]所述的熱電偶為鎳鉻矽-鎳矽熱電偶；所述的隔離電路採用光電耦合器件M0C3041 ;變頻器為基於6個IGBT的三相變頻器；調理電路採用SCC-TC信號調理模塊。
[0009]所述的數字PID控制器和脈衝產生電路集成在51單片機或DSP中。
[0010]有益效果:
[0011]本實用新型的冶金電弧反應設備的數位化作業系統，採用熱電偶採集實時溫度數據，採用數字PID控制器作為控制單元，集成度高，控制精度高，能實現高精度的溫度調節。
[0012]採用數字PID控制器，其PID參數和給定參數可以通過按鍵設置進行調整；靈活性好。
[0013]由於採用了按鍵和顯示屏，人機互動的界面友好。
[0014]當採用單片機和DSP的時候，其功能更為強大，且擴展性好，對採集到的數據可存儲在附加的存儲單元(如FLASH)上用於進一步信號分析與處理。
[0015]熱電偶分為三組布置，兩兩一組，作為冗餘(每一組中的一個失效，另一個可以正常工作)，因而可靠性更高。6個熱電偶採集的數據取平均處理，因而溫度採集的精度更高，採用變頻器實施電流控制，響應速度快。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為冶金電弧反應設備的數位化作業系統的總體結構示意圖；
【具體實施方式】
[0017]以下將結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0018]實施例1:
[0019]如圖1，一種冶金電弧反應設備的數位化作業系統，包括熱電偶、調理電路、A / D轉換器、存儲器、數字PID控制器、脈衝產生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的冶金電弧反應設備為冶金電弧反應爐；
[0020]所述的熱電偶、調理電路和A / D轉換器依次連接，A / D轉換器接數字PID控制器的反饋信號端，數字PID控制器的給定信號端和PID參數設定端均與存儲器相接，數字PID控制器輸出頻率信號給脈衝產生電路，脈衝產生電路輸出的觸發脈衝經隔離電路與變頻器的脈衝輸入端相接；變頻器的輸入側接交流電源，變頻器的輸出側接冶金電弧反應爐；按鍵和顯示器均通過接口電路與存儲器連接，A / D轉換器的輸出端經接口電路與顯示器連接；
[0021]熱電偶為6個，兩兩一組設置在冶金電弧反應爐爐膛中的不同位置；
[0022]所述的熱電偶為鎳鉻矽-鎳矽熱電偶；所述的隔離電路採用光電耦合器件M0C3041 ;變頻器為基於6個IGBT的三相變頻器；調理電路採用SCC-TC信號調理模塊。
[0023]所述的數字PID控制器和脈衝產生電路集成在51單片機或DSP中。
[0024]測溫元件熱電偶產生的是低電壓信號，它需要進一步的放大、過濾以及線性化等處理、考慮本系統屬於單通道，且是與NI的M系列數據採集卡配合使用，綜合分析成本價格與性能，採用SCC信號調理模塊。SCC-TC模塊可以將熱電偶輸出的毫伏級的微弱電壓，直接轉化成所測的溫度。
[0025]特別說明，本系統完全通過硬體實現，是一個純硬體的數控系統，不涉及軟體和相關方法。
[0026]接口電路為接口適配和驅動電路，用於將按鍵輸入的數據以及採集的數據存儲在存儲器，並將相關數據在顯示屏上顯示，為現有技術。數字PID控制器的本質上為一個運算模塊。脈衝產生電路用於生成觸發脈衝，為現有成熟技術。
[0027]本系統的工作過程說明:冶金電弧反應設備為變頻爐，其溫度由供電頻率確定。熱電偶採集的溫度數據，經SCC-TC信號調理模塊處理後進入數字PID控制器的反饋端，與數字PID控制器的給定信號進行比較，其誤差經數字PID控制器運算得到控制量，該控制量即為頻率信號，脈衝產生電路根據該頻率信號生成一定頻率的觸發脈衝，經隔離後驅動變頻器中的功率開關，實現溫度控制。採用閉環控制系統，實現高精度的溫度控制。
【權利要求】
1.一種冶金電弧反應設備的數位化作業系統，其特徵在於，包括熱電偶、調理電路、A/D轉換器、存儲器、數字PID控制器、脈衝產生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的冶金電弧反應設備為冶金電弧反應爐； 所述的熱電偶、調理電路和A/D轉換器依次連接，A/D轉換器接數字PID控制器的反饋信號端，數字PID控制器的給定信號端和PID參數設定端均與存儲器相接，數字PID控制器輸出頻率信號給脈衝產生電路，脈衝產生電路輸出的觸發脈衝經隔離電路與變頻器的脈衝輸入端相接；變頻器的輸入側接交流電源，變頻器的輸出側接冶金電弧反應爐；按鍵和顯示器均通過接口電路與存儲器連接，A/D轉換器的輸出端經接口電路與顯示器連接； 熱電偶為6個，兩兩一組設置在冶金電弧反應爐爐膛中的不同位置； 所述的熱電偶為鎳鉻矽-鎳矽熱電偶；所述的隔離電路採用光電耦合器件M0C3041 ;變頻器為基於6個IGBT的三相變頻器；調理電路採用SCC-TC信號調理模塊； 所述的數字PID控制器和脈衝產生電路集成在51單片機或DSP中。
【文檔編號】F27B3/28GK203689180SQ201320782243
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】劉亮, 霍廣生, 孫利平, 鄧名高 申請人:長沙生力冶金科技有限公司