[发明专利]一种石墨电极自动控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及石墨电极控制研究领域，特别涉及一种石墨电极自动控制方法及装置。

背景技术

目前市面上的电极控制装置大体上是通过开关电源来手动控制电极之间的距离，具有精度低、响应滞后大、有较大余差、系统不稳定等缺点，使用的普遍性不高，同时在控制电极的电机的转动过程中，不能够根据具体的电极电压改变快速平稳地做出反应，执行相应动作，不能自动调节，不够自动化。

另外，有些电极控制装置仅仅是开环控制，仅仅根据人工预先设定的值对控制石墨电极的电机进行控制，并没有建立一个反馈环节，所以石墨电极在工作过程中电压波动幅度较大，影响了石墨电极的使用寿命和效率。

因此，提供一种响应特性良好且能够实现石墨电极自动控制调节的电极控制装置及其方法具有重大的应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种石墨电极自动控制方法，该方法通过PID算法建立了一个反馈循环，实现对石墨电极电压的自动控制，具有响应曲线特性良好，系统稳定性高的优点。同时本发明还提供了一种实现上述方法的石墨电极自动控制装置。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种石墨电极自动控制方法，包括：实时采集当前石墨电极两端的工作电压，将此工作电压与预设的参考电压进行比较，根据二者差值通过PID算法得到控制信号，根据此控制信号对电极电机的转向和转速进行调节，使电极工作电压维持在参考电压的一定范围内。通过这一反馈机制，使得石墨电极工作更稳定。

更进一步的，参考电压为一个范围值，将采集的当前工作电压与预设的参考电压进行比较，如果当前工作电压在参考电压范围值内，则不输出控制信号；如果当前工作电压小于参考电压范围的最小值，则控制电极电机正转，使电极之间距离减小；如果当前工作电压大于参考电压范围的最大值，则控制电极电机反转，使电极之间距离增大。

一种实现上述方法的石墨电极自动控制装置，包括依次相连的电极电压采集模块、控制器、电机驱动模块和电极电机，电极电压采集模块设置于石墨电极的两端，用于采集电极两端的电压并传送到控制器，控制器采用PID算法对信号处理后将一控制信号发送到电机驱动模块，电机驱动模块根据控制信号调节电极电机的转向和转速，电极电机与石墨电极相连，用于调整石墨电极的距离。

优选的，所述控制器为PIC16F877A单片机。

优选的，所述装置还包括一手动控制模块，与控制器相连，在装置采用手动控制时，用户通过此模块对控制器输入控制指令。设置此手动控制模块可以增加装置的可操作性和灵活性。

更进一步的，所述手动控制模块包括一由若干个纽扣按键构成的键盘矩阵，分为控制电机开关、转向、转速的控制区，自动控制模式、手动控制模式的转换区，石墨电极基准电压的设置区。

优选的，所述装置还包括一显示模块，与控制器相连，用于显示控制器处理信号结果以及接收的信号值。例如可以显示采集的电极两端的实时工作电压，控制电机电压的PWM波的占空比和当前电机转速，防止电压过高，烧坏电极电机。同时也可以根据检测结果和实际需要进行手动调节，操作方便。

更进一步的，所述装置还包括用于测量电极电机实时转速的电机测速模块，该模块与控制器相连，控制器将测得的电机转速在显示模块上显示。从而使用户可以直观地对控制石墨电极的电机的特性参数进行观察。

更进一步的，所述电机测速模块为正交编码器。

优选的，所述电机驱动模块由MOS管组成的H桥电路和驱动MOS管的驱动芯片组成。可以根据输入的PWM波信号来决定电机的转向以及转速，进而控制石墨电极的位置与距离。

优选的，所述装置还包括用于指示当前装置工作状况的LED指示装置。设置此装置可以直观地指示控制装置的运行情况，方便操作人员的操作，例如可以设置若干个LED指示灯，分别对应指示电源开关、复位状态、电机开关、按键响应、自动控制状况、设定值设定状态等。

具体的，所述装置还包括电源模块，该模块为一个恒压源，用于将220V的交流电压转成24V、12V和5V的三路直流电压输出，输出为5V的这一路用于维持各模块中电子元器件的运作，输出为12V的这一路输入电机驱动模块，为MOS管驱动芯片提供电源，输出为24V的这一路输入为电极电机提供电源。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：