[发明专利]一种真空自耗电弧炉控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种真空自耗电弧炉控制系统。

背景技术

真空自耗电弧炉是钛及钛合金等稀有金属冶炼过程中的关键设备，虽然我国在钛及钛合金冶炼领域取得了一定的成就，但是其产品总体质量偏低，容量小、能耗高，要想得到高品质的产品主要靠进口国外生产设备甚至产品，其代价高、受制约大。针对真空自耗电弧炉熔炼过程中数据传输量大、现场设备分散、熔炼过程复杂、信号干扰强等特点，应用先进的控制系统结构，解决设备存在的问题，提高系统控制效率及控制精度已迫在眉睫。

真空自耗电弧熔炼控制中，自耗电极熔化速度的控制和熔炼功率的控制是两个重要的环节，是提高铸锭质量的关键。现有的真空自耗电弧炉控制系统由于系统构成不合理，难以实现恒熔速、恒功率的控制目的，存在设备故障率高、维护量大、产品质量不稳定，受人为因素影响较大等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种真空自耗电弧炉控制系统，其结构简单、自动化程度高，工作能够保证自耗电极熔化速度和熔炼功率恒定，有效解决现有控制系统设备故障率高、维护量大、产品质量不稳定，受人为因素影响较大等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种真空自耗电弧炉控制系统，其特征在于：包括上位机、下位机、自耗电极熔速检测单元、功率检测单元、电弧电流调节单元和自耗电极升降控制单元；所述上位机和下位机之间连接有接口网络，所述接口网络由通讯卡和通讯接口串接而成；所述自耗电极熔速检测单元包括对自耗电极顶端的温度进行实时检测的温度传感器、对自耗电极顶端的热流进行实时检测的热流传感器、分别与温度传感器和热流传感器相接的滤波电路、与滤波电路相接的A/D转换器和根据温度传感器和热流传感器所测得信号得出自耗电极底部熔化后形成的固液相变界面位置的处理器，所述处理器通过无线通讯模块与上位机进行数据传输，所述处理器分别与无线通讯模块和A/D转换器相接；所述功率检测单元包括与自耗电极相接的功率信号采集模块、与功率信号采集模块相接的无功功率补偿模块以及分别与下位机和无功功率补偿模块相接且对无功功率补偿模块进行保护的保护电路；所述电弧电流调节单元包括串接在变压器二次侧的可控硅电源和依次串接在下位机与可控硅电源之间的放大电路和控制电路；所述变压器的一次侧接高压电源，所述可控硅电源与自耗电极相接；所述自耗电极升降控制单元包括与下位机相接的变频器和串接在变频器输出端与自耗电极输入端之间的电极升降电路。

上述一种真空自耗电弧炉控制系统，其特征是：还包括与上位机相接的告警单元。

上述一种真空自耗电弧炉控制系统，其特征是：所述上位机为计算机。

上述一种真空自耗电弧炉控制系统，其特征是：所述下位机为西门子S7-200PLC。

上述一种真空自耗电弧炉控制系统，其特征是：所述处理器为DSP处理器。

上述一种真空自耗电弧炉控制系统，其特征是：所述通讯卡为西门子CP5711卡。

本发明与现有技术相比具有以下优点:

1、结构简单，安装布设方便，投入成本低。

2、上位机与下位机之间的数据传送速度快，准确率高。

3、对熔炼功率信号和熔化速度信号采集简便、迅速、智能化程度高。

4、熔炼过程中可生成实时图表与动画显示，并形成历时数据库供用户查询；同时上位机可根据历史数据自动优化熔炼工艺参数，实现对电弧炉的全自动控制。

综上所述，本发明结构简单、安装布设方便、智能化程度高，工作能够保证自耗电极熔化速度和熔炼功率恒定，有效解决现有控制系统设备故障率高、维护量大、产品质量不稳定，受人为因素影响较大等问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—上位机；           2—下位机；        3—通讯卡；

4—通讯接口；         5—自耗电极；      6—温度传感器；

7—热流传感器；       8—滤波电路；      9—A/D转换器；

10—处理器；          11—无线通讯模块； 12—功率信号采集模块；

13—无功功率补偿模块；14—保护电路；     15—变压器；

16—可控硅电源；      17—放大电路；     18—控制电路；