[实用新型]一种工业硅炉自动化控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自动化控制系统。

背景技术

在工业硅的冶炼过程中，涉及到多个步骤的处理。如配料、加料、电极升降、冷却系统等，在各个步骤的处理过程中，均需要不同的控制器进行控制，以往的话，各个不同的控制器采用的为串行通信或现场总线，这使得系统的扩充变的极为不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种扩充能力强的工业硅炉自动化控制系统。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种工业硅炉自动化控制系统，其特征在于：所述系统包括中央控制系统、配料控制系统、加料控制系统、电极升降控制系统和冷却监控系统，其中以上五个系统均通过以太网连接。

作为进一步的优化，为了对现场情况进行监督，所述自动化控制系统还包括视频监控系统。

所述自动化控制系统中具有测试热炉内炉温的传感器，传感器的温度采集通过高速数据采集卡进行，得到的数据传送给PLC，进过运算后，PLC控制电极升降控制系统对电极进行升降控制。

本实用新型中计算机与PLC之间采用的是以太网通信，而不是一般的串行通信或现场总线，使系统可以方便的扩充计算机操作站和PLC控制站，给系统的扩展提供了极大的方便。采用同步高速采集卡，可以保证多个信号的同步采集，采集速度达到2MS。完全能满足瞬态数据的采集要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步描述。

工业硅炉主要是由冶炼变压器、控制系统、短网及熔炉四部分组成。三相交流电极分别运用三根石墨电极导入矿热炉内，三相交流电流通过石墨电极以及电极间的炉料，在电极下部产生电弧，炉料在电弧的高温下产生化学反应，生成工业硅。石墨电极在冶炼炉中插入的深度不同，回路之间的阻抗就不同，从而流过回路的电流也是不同的因此，在炉料间就得到了不同的温度，根据这个原理，可以通过调节石墨电极在冶炼炉中的插入深度，从而可以达到控制调节矿热炉中温度的目的。

在工业矿热炉的生产冶炼过程中，为了保证各产品的质量、产量以及低能耗的技术要求我们需要控制炉内的温度或者功率使其保持在一个特定的最佳值。但是，回路的阻抗不仅仅取决于石墨电极的插入深度，而且还取决炉料的物理性质，但是炉料的物理性能往往在冶炼过程中是不断变化的，并且三根电极之间也会产生耦合作用，彼此相互影响。因此炉内回路的阻抗是在不停变化的，为了消除电极之间的耦合作用以及阻抗的不断变化，可以采取分别控制三根电极的插入深度来改变回路阻抗，使电极电流达到理想值。

在设计过程中，考虑到系统运行控制的可靠性，采用可编程序控制器（PLC）采集各路传感器信号，并通过对采集上来的各种信号进行分析处理，并再通过输出控制模块对液压回路的动作控制从而达到对三根石墨电极插入深度的控制，实现矿热炉内冶炼温度的稳定，而中央控制室计算机则通过TCP/IP总线协议与可编程序控制器进行通讯，中控计算机组要用来进行控制设备和参数组态、数据存储、数据分析等工作。

在系统进行控制过程中，通过电流传感器采集三根电极的电流值，电流值进入PLC，通过PLC的内部算法，控制电极的上升和下降，从而调节电极的插入深度，改变电极电流从而达到最终改变矿热炉内炉温。

另外，在对电极进行调节的过程中，为了防止电极在调解时出现问题，导致炉内温度剧烈变化而出现事故，我们还需要对变压器的水温以及矿热炉的炉温等相关安全参数进行检测。

如图1所示，工业硅炉自动化控制系统包括中央控制系统、配料控制系统、加料控制系统、电极升降控制系统和冷却监控系统，其中以上五个系统均通过以太网连接。

中央控制系统是整个自动化控制系统的关键，由传感器、变送器、检测仪表、执行机构、现场控制站和上位监控系统等组成。检测仪表检测试验工艺参数，现场控制站自动采集现场传感器、设备信号，并接收上位监控系统的指令或按预定的程序控制现场设备和执行机构。

配料控制系统和加料控制系统对配料和加料过程进行控制。

电极升降控制系统控制电极的升降。

在重要工艺环节和设备上安装一个枪型摄像头，可选择带红外测温的摄像头，摄像头装在电动云台上，焦距可调，在控制室可控制云台方向和调节焦距监视各设备的运行情况；一台监视器装在控制室操作台上；用一台硬盘录像机对四路视频型号进行记录存储，这就组成了一个视频监控系统。通过控制电动云台转动角度，将各路摄像视频信号送至彩色监视器，在监视器上可以同时显示四幅画面，也可选择仅显示一幅画面。

冷却监控系统对冶炼工艺过程中对温度有特别要求的地方进行重点监测，例如：供、配电设备，炉壁温度等重点部分。该冷却系统由温度传感元件和PCI插槽数据采集卡组成。由于该系统只对温度进行监测，并输出合适的工作指令，通过调整冷却设备工作状态实现预定的冷却效果，使整个系统始终保持最佳的工作温度。在电极升降过程中炉温变化比较快速和明显，将温度的监测从PLC中脱离出来，通过高速数据采集卡单独进行数据采集。这样采集的速度较快。