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廈門宇電AI智能溫度控制儀表在碳管電阻爐改造項目的應(yīng)用

更新時間:2015-07-01      點(diǎn)擊次數(shù):2170

摘要:現(xiàn)有的碳管電阻爐不能符合生產(chǎn)要求,需要通過利用宇電溫控表,MCGS觸摸屏以及電力調(diào)整器進(jìn)行技改,再利用MCGS觸摸屏與臺達(dá)變頻器,宇電溫控表進(jìn)行RS485通訊,記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù), 使用電力調(diào)整器進(jìn)行相位控制,提高碳管電阻爐的效率,方便維護(hù)、維修。通過生產(chǎn)驗(yàn)證,本次的設(shè)計能夠符合技改要求,具有良好的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞:宇電溫控表;MCGS觸摸屏;電力調(diào)整器


 

0  引言
    碳管電阻爐是間歇式作業(yè)電阻爐,在保護(hù)氣氛下使用,工作溫度2200°C, 供碳化物(如碳化鎢、碳化硼等)和其他高溫材料,以及硬質(zhì)合金的燒結(jié)、加熱用。目前的碳管電阻爐電氣控制方式較為簡單,容易發(fā)生故障,無法滿足生產(chǎn)要求,因而對其進(jìn)行技術(shù)改造,利用宇電儀表,MCGS觸摸屏以及電力調(diào)整器進(jìn)行控制生產(chǎn),使得該設(shè)備滿足生產(chǎn)、研發(fā)的需要,并為生產(chǎn)現(xiàn)場和生產(chǎn)工藝流程的精細(xì)化管理提供可靠數(shù)據(jù),進(jìn)一步降低設(shè)備的使用故障,方便維修。


 

1  碳管電阻爐的現(xiàn)狀電控方式
    目前碳管電阻爐的溫控系統(tǒng)原理為:通過高溫輻射儀檢測爐內(nèi)溫度,把爐內(nèi)溫度信號傳到溫控表,溫控表對交流接觸器進(jìn)行控制,該方式接觸器直接控制加熱器,噪音大、可靠性低且控制精度差,且沒有生產(chǎn)記錄,改造該系統(tǒng)時為了解決這一問題,采用了宇電儀表進(jìn)行PID調(diào)節(jié)并輸出4-20MA信號控制電力調(diào)整器,利用MCGS與宇電儀表進(jìn)行RS485通訊。


2  碳管電阻爐改造
    在本次的技改中要用到MCGS觸摸屏與變頻器,宇電溫控表的型號如下表1所示。


表1  元器件型號表

系統(tǒng)組成如圖1所示:

圖1  系統(tǒng)組成圖

2.1宇電儀表的運(yùn)用
    本次改造用的是宇電儀表AI-808,該儀表采用了先進(jìn)的模塊化設(shè)計,可以方便用戶進(jìn)行自由組合購買,本次用到的模塊有X3光電隔離型線性電流輸出模塊;S光電隔離的RS485通訊模塊。該儀表與電力調(diào)整器的電氣控制圖如圖2所示。

圖2  碳管電阻爐的溫控系統(tǒng)技改后的電控簡易圖


    AI-808溫控表具備參數(shù)自整定功能,可以方便用戶確定在系統(tǒng)中PID參數(shù)(M5、P、 T),結(jié)合本次用到的電力調(diào)整器,使到碳管電阻爐的溫度控制更加。

2.2 MCGS的運(yùn)用
    MCGS的設(shè)計過程如下:新建工程-構(gòu)件實(shí)時數(shù)據(jù)庫-生成圖形界面-定義動畫連接-設(shè)備窗口組態(tài)-運(yùn)行策略組態(tài)-測試。按照這個設(shè)計過程,下面將進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.2.1工程框架
    該控制系統(tǒng)的工程框架如下:
5個用戶窗口:啟動、主頁、變頻器設(shè)置、溫控表設(shè)置、歷史記錄;
3個循環(huán)策略:分別用于3個生產(chǎn)班次的記錄控制。

2.2.2構(gòu)件實(shí)時數(shù)據(jù)庫
    實(shí)時數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)處理中心,同時也起到公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。本次設(shè)計MCGS的數(shù)據(jù)庫定義如表2所示。


表2  MCGS實(shí)時數(shù)據(jù)庫定義表


 

2.2.3組態(tài)用戶窗口
    用戶窗口中可以放置三種不同類型的圖形對象:圖元、圖符和動畫構(gòu)件。圖元和圖符對象為用戶提供了一套完善的設(shè)計制作圖形畫面和定義動畫的方法。本次設(shè)計的MCGS一共有5個用戶窗口,分別為:啟動、主頁、變頻器設(shè)置、溫控表設(shè)置、歷史記錄。其中主頁設(shè)計如下圖3所示。


圖3  主頁設(shè)計圖

2.2.4設(shè)備窗口組態(tài)
    設(shè)備窗口專門用來放置不同類型和功能的設(shè)備構(gòu)件,實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的操作和控制。本次設(shè)計的MCGS觸摸屏與變頻器,溫控表都是采用RS485通訊接線方式,變頻器使用通訊端口(RJ-11)與MCGS觸摸屏端口COM2(485)連接 , 宇電儀表使用端子3和4與MCGS觸摸屏端口EXT(COM4)連接。
    MCGS與變頻器,溫控表的通訊格式和數(shù)據(jù)格式如表3所示。


表3  通訊格式和數(shù)據(jù)格式表

2.2.5運(yùn)行策略組態(tài)
    運(yùn)行策略本身是系統(tǒng)提供的一個框架, 其里面放置有策略條件構(gòu)件和策略構(gòu)件組成的“策略行” ,通過對運(yùn)行策略的定義,使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件操作實(shí)時數(shù)據(jù)庫、控制用戶窗口的打開、關(guān)閉并確定設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等,從而實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備工作過程的控制。
    本次技改利用臺達(dá)變頻器與碳管電阻爐的接近開關(guān)進(jìn)行生產(chǎn)次數(shù)的統(tǒng)計,臺達(dá)變頻器本身有計數(shù)器功能,使用其多功能輸入端子M2與接近開關(guān)連接,并利用多功能端子M3進(jìn)行清除計數(shù)。MCGS觸摸屏與臺達(dá)變頻器進(jìn)行通信,讀取計數(shù)器的內(nèi)容,從而進(jìn)行生產(chǎn)記錄。在MCGS中,利用運(yùn)行策略組態(tài),可以進(jìn)行3個生產(chǎn)班車每天的各自生產(chǎn)記錄。首先建立循環(huán)策略,利用腳本程序中的系統(tǒng)函數(shù)“!SaveData”進(jìn)行編程記錄,以便每天定時記錄班車的生產(chǎn)詳細(xì)情況。

2.3 電力調(diào)整器的應(yīng)用
    電力調(diào)整器是應(yīng)用晶閘管及其觸發(fā)控制電路用于調(diào)整負(fù)載功率的盤裝功率調(diào)整單元。電力調(diào)整器具有兩種控制方式,一種是相位控制,另一種為零位控制,根據(jù)負(fù)載情況的不同,進(jìn)行選型。

本次技改使用的是相位控制的電力調(diào)整器,該電力調(diào)整器具有以下特點(diǎn):
1、具有R.S.T各相保險絲斷路指示燈,并提供異常輸出接點(diǎn),可做系統(tǒng)緊急控制之用。
2、體積精巧、散熱佳,內(nèi)含半導(dǎo)體快速保險絲,不怕負(fù)載短路。
3、冷卻風(fēng)扇動作具有溫度控制,當(dāng)散熱片溫度55°C時工作,45°C時停止,可提高風(fēng)扇壽命2~3倍。
4、電力調(diào)整器之保護(hù)功能:半導(dǎo)體快速保險絲斷線檢知、來源電欠相、本體過溫。
5、該電力調(diào)整器與帶0-10V、1-5V、4-20mA 的智能PID 調(diào)節(jié)器或PLC 配套使用;主要用與工業(yè)電爐的加熱控制。
    該電力調(diào)整器能夠依據(jù)輸入信號的大小,控制晶體閘流管在交流電切割相位角,對每一個頻率做切割,可連續(xù)輸出,沒有斷續(xù)現(xiàn)象,適用電阻性,或電感性負(fù)載,其輸出方式如下圖4所示。


 

圖4  電力調(diào)整器輸出方式圖


    電力調(diào)整器在碳管電阻爐的應(yīng)用,完善了碳管電阻爐的過載和短路保護(hù)功能,提高了碳管電阻爐的可靠性和工作穩(wěn)定性,滿足了大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境下集群控制的要求。具有控制參數(shù)設(shè)置和工藝參數(shù)設(shè)置方便、控制精度高、電能利用率高、過載和短路保護(hù)能力強(qiáng)、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)。

3  結(jié)論:
    本次對碳管電阻爐進(jìn)行的電控系統(tǒng)技改,具備了下述優(yōu)勢:
(1)碳管電阻爐經(jīng)過技改后,用宇電儀表控制電力調(diào)制器進(jìn)行加熱控制,可以滿足生產(chǎn)的工藝要求,保證了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性,從而提高了設(shè)備的使用效率,且方便維護(hù),檢修方便。
(2)基于MCGS的生產(chǎn)記錄設(shè)計,充分利用了變頻器的計數(shù)器功能,通過了宇電儀表以及變頻器的通訊功能,記錄了生產(chǎn)的各個工藝參數(shù),可以方便查詢,有很好的可視性。
    上述優(yōu)勢通過了生產(chǎn)的驗(yàn)證,設(shè)備經(jīng)過了幾個月的生產(chǎn)使用,結(jié)果表明其工作滿足了當(dāng)初技改的要求,極大程度的提高了設(shè)備的使用效率,方便維修以及查詢生產(chǎn)記錄。

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