[发明专利]一种多功能智能电极控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能智能电极控制器，属于冶金自动化控制技术领域。

背景技术

电极控制器用于控制弧流（即电流，下同）以便实现废钢的熔化或钢水的合理升温。一般而言，电极控制器至少要完成两方面的功能，一是进行电极升降有效控制以便使实际弧流尽量平稳（尽量趋于弧流设定值）和电极抖动尽量小，二是针对工厂现场不同的设备并采取一定的技术手段制定出冶炼过程中，在不同变压器电压档位下所对应的最优的弧流设定值（即所谓的功率设定点寻优）。从节能和减少电极消耗的角度上来讲，这是电极控制器必须具备的两个基本功能，缺一不可。除此之外，电极控制器也应该能对高压系统的故障检查及设备维护提供有效的技术数据支持及相应的检查手段。

对于电极升降的有效控制，比如，文献“基于神经网络的竖式电弧炉电极控制系统”（铸造技术，Vol.30 No.5 May 2009），在该文献中，作者提出了一种神经元网络控制方法，尽管该方法有其自己的优点（比如，利用该方法可以避免求证输出控制信号和输入信号间的复杂关系表达式，也可以包含三相间相互存在强烈影响的耦合关系），但其整个控制器系统却忽略了一个基本事实环节，这就是没有涉及到液压系统，该文献只对信号的大小及误差做对比分析与输出信号的计算，但没有涉及到时间延迟效应。实际上，电极控制器的输出信号并不是即刻就对电极升降发生作用的。事实上，电极控制器的输出信号经过比例阀放大板后进入液压系统，液压系统再依据放大后信号的大小调节比例阀的不同开度，由此产生不同的升降压力、并因此产生控制电极升降的不同速度。从电极控制器信号输出到液压系统产生相应的提升或下降力，这个过程是需要一定时间的。在不同的场合，特别是炉子的底搅拌强烈时，如果液压系统的延迟较大，这种情况下，弧流控制就会容易造成振荡。这是没有考虑到输出会产生延迟而引发的不利结果。本发明在控制算法中增加了一个特别环节，处理延迟所带来的不利影响，具体就是，依据输入信号的周期性变化规律及输出控制信号的大小及幅值，在输出过零点一段时间内做大小及移位处理，以便抵消液压系统延迟所带来的“超调”效应。另外，该文献也没有涉及到电极控制器的另一个基本功能即弧流设定值如何确定（即在不同的变压器电压档位下，多大的设定弧流才是最优设置的课题），这同样是冶炼过程中涉及到的一个最基本的控制参数，依据人工不可能完成有效的估算与确定，设置不合适，对电能及电极消耗均不利。还有一点，该系统也不能为高压设备提供维护与检查的技术数据和手段。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，满足上述三个方面的功能要求，提出一种多功能智能电极控制器，一般应用于冶金行业或者机加工行业内的交流电弧炉（EAF）或者钢包炉（LF）生产车间。

一种多功能智能电极控制器，包括硬件部分和软件部分；

硬件部分，包括原边电压变送器、原边电流变送器、副边电压变送器、PCI插槽高速数据采集卡、以太网网络通讯卡和工控机；

所述的PCI插槽高速数据采集卡包括AI卡和AO卡；

原边三相电压信号输入至原边电压变送器，原边电压变送器包括，每路输入为AC-100V~100V，输出为AC-10V~10V，原边电压变送器用于原边电压信号的变换；原边三相电流信号输入至原边电流变送器，原边电流变送器包括3路，每路输入为AC-10A~10A，输出为AC-10V~10V，原边电流变送器用于原边电流信号的变换；副边三相电压信号输入至副边电压变送器，副边电压变送器包括3路，每路输入为AC-100V~100V，输出为AC-10V~10V，副边电压变送器用于副边电压信号的变换；

原边电压变送器、原边电流变送器、副边电压变送器变换后的电压输出信号和副边三相电流信号通过输出至AI卡，AI卡实现高速数据采集；副边三相电流信号为三相副边电流为大电流检测线圈输出的标准信号；

AI卡安装在工控机中，AI卡将采集的模拟电压信号、电流信号，转换为数字信号，即电压电流离散信号，输出至工控机内软件部分的基本电参数计算模块，软件部分对AI卡采集的数据进行处理，最后得到控制信号，输出至AO卡；

AO卡将数字信号的控制信号转换为模拟信号，输出至比例阀放大板，实现对电极的升降运动控制；

以太网网络通讯卡安装在工控机中，以太网网络通讯卡通过网络连接线连接交换机，通过以太网网络通讯卡，得到外部系统的开关量信号及模拟量信号，将外部信号据输出给软件部分的通讯处理模块；通过以太网网络通讯卡把综合处理模块计算的电参数及功率优化档位发送到外部系统；