工控机在电弧炉控制系统中的应用 随着计算机技术的普及与应用,数字技术已经渗透于各行业之中,特别是在一些传统工业的改造与创新中,发挥了重要的作用。本文介绍的工控机参与自动控制系统对电弧炉的控制,使控制系统技术含量大大提高。经过生产实践证明,该系统在安全性、可靠性、灵敏度等方面大大优于传统的模拟控制方法。 1系统组成 本系统由一台研华5X86/133工控机,输入输出威廉希尔官方网站 板(D/A板,A/D板和触发脉冲板),WB系列电流电压传感器,富士G11型变频器(四台,其中一台备用)以及交流异步电动机组成。系统组成框图如图1所示。 本系统采用电气传动控制电极上下运动。经计算,选用功率为7.5kW的异步电机,并以此为依据选用变频器。本系统选用富士G11型变频器,其特点是:不需要正负转换信号,仅根据给定频率控制输出电压的大小和极性即可控制电机的转速与转向。 由于电极的电弧电流太大(约为25kA),所以传感器从电流互感器进行采样。因为A/D转换卡的输入信号为电压型,故我们选用电磁隔离、感应式的WBI412as1Q型电流—电压传感器。而对于电弧电压(一般为250V左右),则不需要中间环节,直接选用电磁隔离、感应式的WBV414asQ型电压-电压传感器即可。 为了易于控制与维护,电极的每一相都为一套独立设备(包括传感器,变频器,电机和印刷线路板),为此在控制软件的设计中采用分相进行独立控制的原则。此外,额定电流的设定和电源模块的供电所需要的0~12V电源,可通过小型变压器和WY1?7812,WY2?7912等组成的威廉希尔官方网站 来实现,此处不一一详述。 2硬件设计 系统的控制原理如图2所示。 本系统选用研华公司开发的PCL?730型A/D转换卡,此卡提供32路DIO(DigitalInputOutput)通道,其中包括16路输入和16路输出。每路都带有光耦隔离,用于提高系统的抗干扰能力。选用分辨率为12位的PCL?728型D/A转换卡作为输出卡,此板卡具有2个通道,其输出电压范围可利用板卡的跳线设定到-10V~+10V之间,便可直接控制变频器。在上述系统中,选用分辨率为12位的PCL?813型A/D转换卡,它可以提供32路模拟输入量,故仅需一块便可实现电弧电流、电弧电压和电流设定值等的模数转换。 图1系统组成框图 图2控制系统框图 图3模拟系统与数字系统切换 图4变频器及相关威廉希尔官方网站 图5变频器开关 本系统分为手动和自动两种工作状态,其中自动工作状态又分为模拟状态和数字状态。在自动工作状态时,通过转换开关,可使继电器触点选择模拟通路或数字通路(其中数字通路一般接常闭触点),切换结构如图3所示。手动工作状态下,威廉希尔官方网站 实现较为简单,它不经过中间威廉希尔官方网站 和信号处理过程便可直接驱动变频器。所以它的优先级较高,故适用于在紧急情况下的应急操作,其与自动状态下的切换如图4所示。 富士变频器端子12为设定电压输入端,端子11为模拟信号公共端,FWD为运行/停止命令端,CM为接点输入公共端。因为不能采用直接接通与断开主威廉希尔官方网站 电源的方法来操作变频器的运行与停止。采用图5所示的威廉希尔官方网站 ,在保持主威廉希尔官方网站 接通的情况下,只需按按钮开关SB,使交流接触器线包带电,吸合KM?1使指示灯亮,KM?2给变频器送电(见图4)。 此类变频器通过键盘,面板操作体系(画面转换层次结构)来设定,监控,查询。操作者通过LCD监视器与操作键来设定自己所需确定的参数,如最高频率,额定电压,加速时间,转矩特征等。在运行过程中选择自己所关心的数据(如输出电压)作为实时监控对象。设计者还可根据系统的实际要求设计适当的制动电阻,处理报警输出信号及抗干扰措施等等。 3软件设计 电弧炉控制系统的软件是根据各个炉子的实际情况而开发的。在本工程中系统软件由界面模块,运算模块和打印模块三大部分组成。其中界面程序提供了一个人机对话窗口,操作者可以清楚地了解到电炉目前的各个参数,从外部输入的模拟量的数字化值的大小(如档位电压)。另外,外部参数的修订也都是利用人机界面从键盘输入实现的。本系统的界面是用BORLANDC和汇编语言编制而成,在编制过程中力求达到美观、直观、易操作的目的。 输入输出采集运算是本系统的核心部分,在沿袭前辈工作经验的基础上,通过跳线和小型转换开关,选择出适合于系统的输入输出通道与形式(PCL为高集成板,提供了多种功能选择,如可以电压形式输出,也可以电流形式输出等)。在控制运算过程中根据电弧炉的点弧期,熔化期,精炼期以及钢水出炉前弧流弧压的不同状况,在控制子程序的算法实施上应有所区别,其程序流程图如图6所示。在控制过程中充分利用了G11变频器电压速率的特点(如图7所示),降低了硬件的设计复杂度。电流设定值和电压设定值的确定,根据外部威廉希尔官方网站 所能提供的电源电压而选择不同的转换算法。软件中仅仅考虑采集与转换是不够的,本系统对于数据处理采用的是PID控制算法。控制方式上,模拟系统通过硬件威廉希尔官方网站 来实现,而软件设计则是通过PID算法来完成的。为了保证冶炼的温度恒定,又要电极的运动不会出现太大波动,就在控制系统中增设给定积分环节。对威廉希尔官方网站 的参数设定可借鉴模拟调节器的参数,衰减曲线法等,取得良好的比例积分(PI)控制参数。 图6运行程序流程图 图7速度—电压曲线 图8电流曲线及功率曲线 (a)电流曲线(b)功率曲线 由于PC机的介入,控制软件中也应该考虑到数据的记录与保存问题,尤其一些重要参数,功率曲线,电流曲线及电压曲线都应打印出来,以对日后的故障诊断、维修以及设备的改进提供一手资料。 另外,对于所涉及的参数预先进行估计与计算,定出其最大值,以确保取得或处理后的数据在其值域内,不会溢出。既保证结果的合理与执行的可靠性,又避免了数据的跳跃,引起元件寿命缩短与机械损伤。 4现场抗干扰设计及运行结果 冶炼炉工作环境一般较为恶劣,干扰比较严重,针对现场存在的问题,采取了以下措施: (1)由于钢厂电压偏高(有时控制电压达270V 左右,子夜更高),为此,工控机电源必须加稳压器,以保证工控机正常工作; (2)电弧炉在冶炼过程中产生极强电磁场,电磁 干扰严重影响了控制线路的精度,故变频器和工控机的输入输出线路全采用屏蔽线,显示器选液晶型的(电子枪式显示屏会在磁场中受到干扰,使画面扭曲,无法正常工作); (3)变频器、工控机电源地线与固定零线短接; (4)现场空气中含有大量金属粉尘,对于易受污 染的电器设备进行密封,并定期用皮老虎进行除尘。 采用以上措施,干扰基本排除,图8(a)是冶炼期得到的电流曲线图,图8(b)为功率曲线图,其中0~t1为点弧初期,t1~t2为熔化期,t2~t3为精练期。 5结语 本系统经过调试期的试运行,以其操作简便,电极起落平稳,电流稳定,节约电能,操作简便,较模拟系统有较大的优越性,而得到工厂各部门的好评,该控制系统可在此行业中进一步推广使用。 |
工控机在电弧炉控制系统中的应用
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2023-03-13 17:08:373138
工控机有哪些部分组成_工控机和plc控制的区别
工控机是一种采用总线结构,对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征,如具有工控机主板、CPU、硬盘、内存、外设及接口,并有操作系统、控制网络和协
2023-03-15 14:02:451189
工控机的技术要求 工控机的系统有哪些
工控机是为工业控制领域而设计的计算机,相比于普通个人电脑,需要具备更高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。以下是工控机的主要技术要求:
处理器:工控机需要具备高性能的处理器,能够处理复杂的控制任务和数据处理。
存储器:工控机需要具备足够的内存和存储空间,以保证高效的数据处理和存储。
2023-03-15 14:39:532214
工控机和plc控制的区别
功能不同:工控机是一种通用计算机,其主要功能是进行数据处理、图像处理、控制算法等,广泛应用于复杂的工业自动化控制系统中。而PLC是一种专用的数字化控制器,其主要功能是进行离散信号的输入输出、逻辑运算、数据采集和控制执行等,
2023-03-16 15:06:414628
工控机的用途介绍
主要用途和介绍: 1.工业自动化:工控机可以用于各种工业自动化控制系统,如自动化生产线、机器人控制等。通过连接各种传感器和执行器,工控机可以实现对工业设备的智能化控制和优化。 2.数据采集和处理:工控机可以用于各种数据
2023-04-14 11:09:35914
工控机与PLC的区别
与PLC均具有高性能、高集成化、模块化及大批量生产和广泛应用等特点。当设计的控制系统中没有较复
杂的数据处理、图形显示或运动轨迹等要求时,选用PLC可以获得较好的性价比。所以一般普通弯管机选用一体式PLC即可满
足要求。其控制成本也比较低,反之则只
2023-04-19 09:52:521
工控机可以应用于哪些行业?
在轨道交通中的应用 从用于在地铁内购票的自动售票机(使用工业平板电脑或工业显示处理控制器),到进入地铁的坡道机,再到地铁车厢和车厢的操作、控制和回放系统,再到轨道的检测和电弧检测,工控机无处不在,但它们隐藏在系统中 2.在红绿
2023-04-27 18:25:181284
工控机的功能与应用
工控机,也称为工业控制计算机,是专门设计用于监测、控制和管理各种工业过程和设备的计算机系统。它们通常具有高性能、高可靠性和抗干扰能力,以应对复杂的工业环境。工控机的主要作用和功能包括以下几个方面
2023-06-16 15:48:13645
工控机是做什么用的
工控机是做什么用的 工控机是一种专门设计用于工业控制和自动化领域的计算机设备,主要用于工业控制系统、自动化设备、智能机器人等领域的控制和数据处理。工控机通常具有高可靠性、高稳定性、长期运行能力以及
2023-07-03 14:21:41423
如何选择工控机?工控机选型主要关注哪些方面?
在工业控制领域中中,工控机扮演着不可或缺的重要角色,从监测和控制生产过程到数据采集和处理,都离不开工控机。然而,市面上的工控机产品琳琅满目,选择符合实际需求的工控机并不容易。如何选择工控机?工控机选型主要关注哪些方面?本文研讯科技就针对工控机选型的相关问题做了一次梳理,希望能有所帮助。
2023-07-20 15:54:46615
嵌入式工控机用途
控制、监测和管理工业设备和系统。 以下是嵌入式工控机的一些常见用途: 1.自动化控制系统:嵌入式工控机可以用于控制和监控工厂生产线上的设备和机器,提高生产效率和质量。它们能够接收传感器的输入信息,执行相应的控制算法,并驱动执行器执行相应的
2023-09-06 17:51:26422
什么是上架式工控机?研华上架式工控机有哪些?
工控机按放置方式可以分为上架式工控机、嵌入式工控机、壁挂式工控机、桌面式工控机等。选择哪种放置方式的工控机取决于具体的应用场景、空间限制以及系统的功能和需求。上架式是目前工控机使用中用到比较多的安装
2023-09-20 10:14:24389
工控机的技术要求 工控机的系统有哪些
工控机的技术要求工控机是为工业控制领域而设计的计算机,相比于普通个人电脑,需要具备更高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。以下是工控机的主要技术要求:处理器:工控机需要具备高性能的处理器,能够处理复杂
2023-11-11 08:07:20570
研讯科技|研华工控机嵌入式工控机有哪些特点?哪些产品值得关注
嵌入式工控机(Embedded Industrial Control Computer)是一种专用的计算机系统,用于在工业控制领域中进行数据采集、监控和控制任务。它通常被嵌入在工业设备或控制系统
2023-12-19 15:56:32258
电弧炉三相电流不平衡怎么办
电弧炉是冶金行业中常用的设备之一,但是在使用过程中,可能会出现三相电流不平衡的问题。三相电流不平衡会影响电弧炉的工作效率,甚至可能导致设备的故障。那么,我们应该如何解决电弧炉三相电流不平衡的问题呢?
2023-12-29 14:08:03265
嵌入式工控机与传统工控机的区别
嵌入式工控机与传统工控机的区别 嵌入式工控机和传统工控机是两种不同类型的工业控制计算机设备,虽然它们的目标是相似的,即在工业控制系统中提供可靠的控制和监控功能,但它们在设计原理、硬件组件、性能
2024-02-04 11:35:40200
嵌入式工控机性能特点 嵌入式工控机应用场景
嵌入式工控机性能特点 嵌入式工控机应用场景 嵌入式工控机是一种专门设计用于工业控制系统的计算机设备。它具有与传统计算机不同的性能特点,并且在各种工业领域中有广泛的应用场景。 一、嵌入式工控机的性能
2024-02-04 11:35:45165
多网口工控机是什么?它的优势又有哪些?
多网口工控机是什么?它的优势又有哪些? 多网口工控机是一种具有多个网络接口的工业控制计算机。它通常被用于工业自动化领域,用于控制和监测各种设备和系统。多网口工控机的优势主要体现在以下几个方面: 1.
2024-02-04 13:42:29226
研讯科技:研华工控机如何进入BIOS?研华工控进bios按键
在工业自动化和控制系统中,研华工控机以其稳定性、可靠性和强大的性能而受到青睐。然而,无论是进行系统维护还是更新固件,了解如何进入BIOS设置是至关重要的。本文苏州研讯电子科技有限公司将详细介绍研华工控机
2024-03-05 10:33:16201
工控机在机器人领域的应用丨工业一体机的应用
随着机器人技术的不断发展,机器人在制造、物流等领域得到了广泛应用。而工业控制计算机(工控机)作为机器人控制系统的核心设备,也在机器人领域发挥着越来越重要的作用。 机器人控制系统是机器人的核心
2024-03-21 17:43:55119
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