交流电弧炉电极升降过程控制系统

1、交流电弧炉电极升降过程控制系统谢良伟龙景文电极升降调节器是炼钢电弧炉的关键设备，一个好的调节器，对降低能耗、电极消耗、设备故障率起着很大的作用。本文介绍的是一种基于工控机与单片机相结合实现的液压交流电弧炉电极升降自动控制系统。1系统的配置与功能系统配置结构图如图1所示。图1系统结构图B、C相与A相一致1.1上位机上位机采用PC 486 DX4-100的基本配置一体化工控机(液晶显示器)，主要实现对各种参数的在线调整、修改，弧压、弧流等参数量的动态显示。1.2下位机下位机部分为系统的主要调节系统，由三相(A、B、C)调节板、电源与数显板、功放板组成。三相调节板和电源与数显板均采用AT89C52作

2、为单片机系统。相调节板每相的弧流、弧压信号经过LEM模块的信号变换，分别把0300V的弧压信号和05A的弧流信号转换为05V的标准信号，把弧流(015kA)给定信号也变为05V的标准信号一同输入计算机。单片机通过AD把它们转换为数字量，然后通过阻抗运算及智能控制算法使DA输出±5V范围内电压，再经过隔离器、运放输出±10V电压。此外，板上带485驱动芯片MAX485、参数存储器EEPROM、微处理器监控电路。电源与数显板由单片机实现档位的显示及调节板来的数据弧流给定显示，并给系统其它各板提供5V、24V的电压。该板LED驱动芯片选用MAX7219作4位2排LED显示档位档位

3、电压、给定弧流，其原理框图如图2所示。图2电源与数显板原理框图功放驱动板相调节板输出的信号，经高压运放处理后，最后输出0100MA电流。1.3系统的特点(1)上位机采用高分辨率大液晶显示器，受电磁干扰影响小。(2)输入输出完全隔离，弧压、弧流信号采用霍尔元件(LEM)，摒弃了变压器，LEM模块线性度非常好且隔离电压达2500V，这样既保证了信号采集精度，又能保护单片机系统。模拟量输出采用BB公司的ISO 212隔离，使系统抗干扰能力很强。(3)采用两级式集散结构，A、B、C三相调节板之间无直接硬件联系，当某相出故障时，不影响其他两相的运行。2系统软件系统有1个上位机程序和2个下位机程序。为了增

4、加系统的灵活性，单片机系统的软件应较为独立于特定的电弧炉，当一些控制参数需要更改时，不致拔下单片机CPU重写程序，只须通过上位机运行相应的下位机配置程序即可。2.1上位机程序上位机监控程序动态显示冶炼过程的弧压、弧流、给定弧流、冶炼时间等参数值及曲线，软件由Intouch组态软件包生成，生成的组态软件通过动态数据交换实现数据的实时更新。上位机软件还包括对三相调节板的参数配置程序，它们只在调试时使用。2.2下位机程序下位机程序分相调节板程序和电源与数显板程序两部分，它们都由主程序、通信中断服务程序、定时中断服务程序组成。其中第1部分主程序包含从EEPROM中读参数值、接收数据、发送数据的处理，定

5、时中断服务程序包含对控制过程、控制参数的处理。接收数据处理上位机将配置参数通过RS-485接口传送至下位机，并发出相应的命令代码数据。下位机接受这些数据后，将其写入EEPROM。发送数据处理将弧流给定信号由RS-485传向电源与数显板、上位机，把弧流、弧压、升降方向、灵敏度等信号也传向上位机。控制过程处理实现炼钢过程的状态处理及自动调节，并充分考虑到冶炼过程中蹋料短路、电极碰料情况。第2部分主程序实现给定弧流、档位及档位电压的显示，它包含读档位接点信号、通过RS-485通信方式从相调节板中读取弧流给定值并在LED上显示、对EEPROM读写档位参数值，定时中断服务程序实现给定弧流值的更新显示、档位及档位电压值的交替显示。3运行结果该系统在1997年初投运后，操作方便，运行可靠，电极消耗、能源消耗、故障率都大大下降，熔化期点弧容易、断弧次数少，