冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)，包括熱電偶、調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器、存儲器、數(shù)字PID控制器、脈沖產(chǎn)生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的熱電偶、調(diào)理電路和A／D轉(zhuǎn)換器依次連接，A／D轉(zhuǎn)換器接數(shù)字PID控制器的反饋信號端，數(shù)字PID控制器的給定信號端和PID參數(shù)設(shè)定端均與存儲器相接，數(shù)字PID控制器輸出頻率信號給脈沖產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)隔離電路與變頻器的脈沖輸入端相接。該冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)具有人機界面友好、易于實施、調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點。
【專利說明】冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧爐是火法冶金的主要熔煉爐，隨著能源和環(huán)境問題越來越受到重視，有較低碳排放的電弧爐冶煉生產(chǎn)將不斷發(fā)展，現(xiàn)有的電弧爐采用傳統(tǒng)的控制方法(如手動調(diào)節(jié)方法)進行溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度低，無法實時響應(yīng)，而且人機界面也并不友好。因此，有必要設(shè)計一種全新的冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)，該冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)具有人機界面友好、易于實施、調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點。
[0004]實用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0005]一種冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)，包括熱電偶、調(diào)理電路、A / D轉(zhuǎn)換器、存儲器、數(shù)字PID控制器、脈沖產(chǎn)生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的冶金電弧反應(yīng)設(shè)備為冶金電弧反應(yīng)爐；
[0006]所述的熱電偶、調(diào)理電路和A / D轉(zhuǎn)換器依次連接，A / D轉(zhuǎn)換器接數(shù)字PID控制器的反饋信號端，數(shù)字PID控制器的給定信號端和PID參數(shù)設(shè)定端均與存儲器相接，數(shù)字PID控制器輸出頻率信號給脈沖產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)隔離電路與變頻器的脈沖輸入端相接；變頻器的輸入側(cè)接交流電源，變頻器的輸出側(cè)接冶金電弧反應(yīng)爐；按鍵和顯示器均通過接口電路與存儲器連接，A / D轉(zhuǎn)換器的輸出端經(jīng)接口電路與顯示器連接；
[0007]熱電偶為6個，兩兩一組設(shè)置在冶金電弧反應(yīng)爐爐膛中的不同位置；
[0008]所述的熱電偶為鎳鉻硅-鎳硅熱電偶；所述的隔離電路采用光電耦合器件M0C3041 ;變頻器為基于6個IGBT的三相變頻器；調(diào)理電路采用SCC-TC信號調(diào)理模塊。
[0009]所述的數(shù)字PID控制器和脈沖產(chǎn)生電路集成在51單片機或DSP中。
[0010]有益效果:
[0011]本實用新型的冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)，采用熱電偶采集實時溫度數(shù)據(jù)，采用數(shù)字PID控制器作為控制單元，集成度高，控制精度高，能實現(xiàn)高精度的溫度調(diào)節(jié)。
[0012]采用數(shù)字PID控制器，其PID參數(shù)和給定參數(shù)可以通過按鍵設(shè)置進行調(diào)整；靈活性好。
[0013]由于采用了按鍵和顯示屏，人機交互的界面友好。
[0014]當(dāng)采用單片機和DSP的時候，其功能更為強大，且擴展性好，對采集到的數(shù)據(jù)可存儲在附加的存儲單元(如FLASH)上用于進一步信號分析與處理。
[0015]熱電偶分為三組布置，兩兩一組，作為冗余(每一組中的一個失效，另一個可以正常工作)，因而可靠性更高。6個熱電偶采集的數(shù)據(jù)取平均處理，因而溫度采集的精度更高，采用變頻器實施電流控制，響應(yīng)速度快。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0018]實施例1:
[0019]如圖1，一種冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)，包括熱電偶、調(diào)理電路、A / D轉(zhuǎn)換器、存儲器、數(shù)字PID控制器、脈沖產(chǎn)生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的冶金電弧反應(yīng)設(shè)備為冶金電弧反應(yīng)爐；
[0020]所述的熱電偶、調(diào)理電路和A / D轉(zhuǎn)換器依次連接，A / D轉(zhuǎn)換器接數(shù)字PID控制器的反饋信號端，數(shù)字PID控制器的給定信號端和PID參數(shù)設(shè)定端均與存儲器相接，數(shù)字PID控制器輸出頻率信號給脈沖產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)隔離電路與變頻器的脈沖輸入端相接；變頻器的輸入側(cè)接交流電源，變頻器的輸出側(cè)接冶金電弧反應(yīng)爐；按鍵和顯示器均通過接口電路與存儲器連接，A / D轉(zhuǎn)換器的輸出端經(jīng)接口電路與顯示器連接；
[0021]熱電偶為6個，兩兩一組設(shè)置在冶金電弧反應(yīng)爐爐膛中的不同位置；
[0022]所述的熱電偶為鎳鉻硅-鎳硅熱電偶；所述的隔離電路采用光電耦合器件M0C3041 ;變頻器為基于6個IGBT的三相變頻器；調(diào)理電路采用SCC-TC信號調(diào)理模塊。
[0023]所述的數(shù)字PID控制器和脈沖產(chǎn)生電路集成在51單片機或DSP中。
[0024]測溫元件熱電偶產(chǎn)生的是低電壓信號，它需要進一步的放大、過濾以及線性化等處理、考慮本系統(tǒng)屬于單通道，且是與NI的M系列數(shù)據(jù)采集卡配合使用，綜合分析成本價格與性能，采用SCC信號調(diào)理模塊。SCC-TC模塊可以將熱電偶輸出的毫伏級的微弱電壓，直接轉(zhuǎn)化成所測的溫度。
[0025]特別說明，本系統(tǒng)完全通過硬件實現(xiàn)，是一個純硬件的數(shù)控系統(tǒng)，不涉及軟件和相關(guān)方法。
[0026]接口電路為接口適配和驅(qū)動電路，用于將按鍵輸入的數(shù)據(jù)以及采集的數(shù)據(jù)存儲在存儲器，并將相關(guān)數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示，為現(xiàn)有技術(shù)。數(shù)字PID控制器的本質(zhì)上為一個運算模塊。脈沖產(chǎn)生電路用于生成觸發(fā)脈沖，為現(xiàn)有成熟技術(shù)。
[0027]本系統(tǒng)的工作過程說明:冶金電弧反應(yīng)設(shè)備為變頻爐，其溫度由供電頻率確定。熱電偶采集的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)SCC-TC信號調(diào)理模塊處理后進入數(shù)字PID控制器的反饋端，與數(shù)字PID控制器的給定信號進行比較，其誤差經(jīng)數(shù)字PID控制器運算得到控制量，該控制量即為頻率信號，脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)該頻率信號生成一定頻率的觸發(fā)脈沖，經(jīng)隔離后驅(qū)動變頻器中的功率開關(guān)，實現(xiàn)溫度控制。采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度的溫度控制。
【權(quán)利要求】
1.一種冶金電弧反應(yīng)設(shè)備的數(shù)字化操作系統(tǒng)，其特征在于，包括熱電偶、調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器、數(shù)字PID控制器、脈沖產(chǎn)生電路、隔離電路、顯示器、按鍵和變頻器；所述的冶金電弧反應(yīng)設(shè)備為冶金電弧反應(yīng)爐； 所述的熱電偶、調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器依次連接，A/D轉(zhuǎn)換器接數(shù)字PID控制器的反饋信號端，數(shù)字PID控制器的給定信號端和PID參數(shù)設(shè)定端均與存儲器相接，數(shù)字PID控制器輸出頻率信號給脈沖產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)隔離電路與變頻器的脈沖輸入端相接；變頻器的輸入側(cè)接交流電源，變頻器的輸出側(cè)接冶金電弧反應(yīng)爐；按鍵和顯示器均通過接口電路與存儲器連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端經(jīng)接口電路與顯示器連接； 熱電偶為6個，兩兩一組設(shè)置在冶金電弧反應(yīng)爐爐膛中的不同位置； 所述的熱電偶為鎳鉻硅-鎳硅熱電偶；所述的隔離電路采用光電耦合器件M0C3041 ;變頻器為基于6個IGBT的三相變頻器；調(diào)理電路采用SCC-TC信號調(diào)理模塊； 所述的數(shù)字PID控制器和脈沖產(chǎn)生電路集成在51單片機或DSP中。
【文檔編號】F27B3/28GK203689180SQ201320782243
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】劉亮, 霍廣生, 孫利平, 鄧名高 申請人:長沙生力冶金科技有限公司