1 引言

我國(guó)電弧爐冶煉工藝在20世紀(jì)80年代以前一直處于落后，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在冶煉工藝和控制性能上逐步趕超國(guó)際水平。特別是在氧化鎂冶煉中，UniMAT PLC系統(tǒng)得到了設(shè)備制造客戶(hù)的肯定，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，減少了人工工作量和人工誤操作造成的設(shè)備損壞和經(jīng)濟(jì)損失。

2 工作原理

電弧爐冶煉是一種低電壓大電流的工作方式，電能注入石墨電極，電極和礦石之間產(chǎn)生電弧，弧區(qū)溫度高達(dá)3000℃，可有效的將碳酸鎂礦石熔化。電弧爐主要有電弧爐變壓器、石墨電極、升降臂、活動(dòng)爐體、變頻電機(jī)、控制系統(tǒng)等組成。石墨電極分別固定在升降臂上，通過(guò)變頻電機(jī)的正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，調(diào)整石墨電極與礦石之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流控制，同時(shí)保證三相電流平衡，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。圖1描述了電弧爐的主要組成部分。

圖1 電弧爐組成

3 控制系統(tǒng)組成

該控制系統(tǒng)由UniMAT PLC系統(tǒng)、變頻器、低壓電器、傳感器、變頻電機(jī)等組成。其中UniMAT PLC系統(tǒng)配置見(jiàn)表1、圖2.

表1：UniMAT PLC系統(tǒng)配置

UniMAT CPU226本機(jī)帶有24DI和16DO；可擴(kuò)展7個(gè)IO模塊；集成2個(gè)通訊口，均支持PPI通訊；程序存儲(chǔ)空間為20K,用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間為10K;采用FLASH技術(shù)超長(zhǎng)時(shí)間掉電保持，無(wú)需電池支持，可將數(shù)據(jù)保存長(zhǎng)達(dá)10年；特有的AES迭代加密算法，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

4 控制工藝

該控制系統(tǒng)的核心思想是控制石墨電極與礦石物料的間距，從而達(dá)到控制電流的目的；而關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)則是電流電壓信號(hào)采集的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目的，選用EM231模擬量輸入模塊采集A、B、C三相電流及電壓，通過(guò)EM232模擬量輸出模塊提供給變頻器運(yùn)行的-10V至10V電壓信號(hào)。CPU將EM231和EM232采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)預(yù)設(shè)程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。圖2描述了控制系統(tǒng)的各PLC模塊的相應(yīng)功能。（轉(zhuǎn)發(fā)暗號(hào)：億維UN200系列PLC）

圖2 PLC模塊功能

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制模式。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，CPU通過(guò)采集到電壓電流等反饋信號(hào)和電流設(shè)定值進(jìn)行比較，進(jìn)行計(jì)算，調(diào)整模擬量電壓輸出控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)和運(yùn)行頻率。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)操作控制面板上的按鈕，調(diào)整電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和運(yùn)行頻率。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常，手動(dòng)操作優(yōu)先于自動(dòng)操作。

該系統(tǒng)設(shè)有故障報(bào)警、故障停機(jī)等功能。設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，有聲光電報(bào)警功能，提示操作人員進(jìn)行響應(yīng)，若出現(xiàn)電流超限、電機(jī)堵轉(zhuǎn)等嚴(yán)重故障時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。

5 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)工控環(huán)境惡劣，有高達(dá)20000KVA以上的變壓器；石墨電極與物料直接產(chǎn)生高溫電??；3相4線(xiàn)制電源系統(tǒng)；電磁環(huán)境復(fù)雜，對(duì)CPU和模塊的穩(wěn)定性和抗干擾能力有較高要求。通過(guò)驗(yàn)證，UniMAT PLC模塊通過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。