一种电极控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电极控制器，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；软件部分，包括基本电参数计算模块、高压大电流信号存储处理模块、二次短网参数计算模块、人机界面、电流设定档位优化模块、通讯处理模块、综合数据处理模块、恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络控制模块、综合处理模块和延迟特性处理模块；本实用新型专利技术实现功率设定优化、有利于节能和减少电极损耗；本实用新型专利技术提高冶炼过程中弧流的稳定性，消除由于液压系统存在的延迟可能会发生“超调”从而引发的振荡现象。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电极控制器，属于冶金自动化控制

技术介绍
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. 30No. 5May 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。本技术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。
技术实现思路
本技术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Al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-100疒100V，输出为AC-10疒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-10疒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-100疒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、副边电压变送器分别通过信号连接线连接Al卡连接底板，Al卡连接底板通过Al卡信号连接电缆连接Al卡，Al卡连接底板为输入信号连接端子；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Al卡，Al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；Al卡安装在工控机中，Al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模块，软件部分对Al卡采集的数据进行处理，最后得到控制信号，输出至AO卡；AO卡通过AO卡信号连接电缆连接AO卡输出端子盒,AO卡输出端子盒通过控制信号输出线连接比例阀放大板，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；软件部分，包括基本电参数计算模块、高压大电流信号存储处理模块、二次短网参数计算模块、人机界面、电流设定档位优化模块、通讯处理模块、综合数据处理模块、恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络控制模块、综合处理模块和延迟特性处理模块；基本电参数计算模块的输入信号为变压器原边三相电压离散值、变压器原边三相电流离散值、变压器副边三相电压离散值、变压器副边三相电流离散值，输出信号为变压器原边三相电压有效值、变压器原边三相电流有效值、变压器副边三相电压有效值、变压器副边三相电流有效值、功率因数、有功功率、视在功率、无功功率；输出信号分别输出至二次短网参数计算模块和综合数据处理模块；高压大电流信号存储处理模块把变压器原边三相电压离散值、变压器原边三相电流离散值、变压器副边三相电压离散值、变压器副边三相电流离散值及功率因数存储为二进制数据文件，其输入为Al卡采集的变压器原边/副边三相电压/电流的离散数据及计算得到的功率因数，输出为数据文件；数据导出模块实现数据查询及处理、波形复原、图形剪切与存储、数据导出、图形拷贝及打印功能；二次短网参数计算模块计算二次短网的短路阻抗和短路感抗，输入信号为变压器副边三相电压/电流的有效值、变压器副边三相功率因数，输出信号为副边三相短路阻抗和短路感抗；将输出信号通过数据流输出至电流设定档位优化模块；人机界面把变压器铭牌参数通过人机接口模块输入到电极控制器，输入为人工通过键盘输入变压器铭牌数据，输出为变压器铭牌参数；输出通过数据流至电流设定档位优化模块；电流设定档位优化模块计算每个电压档位下最优的设定电流值，输入信号为变压器铭牌参数、副边三相短路阻抗、短路感抗，输出信号为不同电压档位下的设定电流值及对应的有功功率和弧功率，输出信号输出至综合数据处理模块19 ；通讯处理模块采集外部的开关量状态，以便得到实现电极升降所需的状态量，同时也采集外部系统的模拟量，输入为外部的开关量信号及模拟量，输出就是把采集到的开关量状态及模拟量送到综合数据处理模块和综合处理模块；综合数据处理模块把基本电参数计算模块、电流设定档位优化模块及通讯处理模块的输出信号进行归类处理，同时计算变压器二次副边侧阻抗的设定值及实际值，然后按需送到恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络控制模块；将综合数据处理模块、恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极控制器，其特征在于，包括硬件部分；?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、副边电压变送器分别通过信号连接线连接AI卡连接底板，AI卡连接底板通过AI卡信号连接电缆连接AI卡，AI卡连接底板为输入信号连接端子；?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大电流检测线圈转换输出的标准电压信号AC?10V~10V；?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卡通过AO卡信号连接电缆连接AO卡输出端子盒，AO卡输出端子盒通过控制信号输出线连接比例阀放大板；?AO卡将控制信号即数字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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶百生，温罗明，李金峰，付佳，童年，孙闻革，
申请(专利权)人：辽宁金自天正智能控制有限公司，北京金自天正智能控制股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：