一種多功能電弧爐電極升降自動控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種多功能電弧爐電極升降自動控制系統。
【背景技術】
[0002]電弧爐是常用的冶煉設備，電弧爐的電極升降控制是電弧爐控制過程中關鍵的一環，現有的電極升降控制基于人工實現，響應慢，且精度低，無法滿足技術要求，從而導致冶煉質量低下，因此，有必要設計一種全新的多功能電弧爐電極升降自動控制系統。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種多功能電弧爐電極升降自動控制系統，該多功能電弧爐電極升降自動控制系統基于模擬PID控制器和閉環控制系統實現電極的升降控制，響應速度快，控制精度高，功能豐富。
[0004]實用新型的技術解決方案如下:
[0005]一種多功能電弧爐電極升降自動控制系統，包括減法器、PID控制器、伺服閥、液壓缸、拉桿式位移傳感器、第一 A/D轉換器、第二 A/D轉換器、顯示屏、電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路；
[0006]減法器的第一輸入端接電極高度給定信號，減法器的輸出端接PID控制器的輸入端，PID控制器輸出閥門開度值給伺服閥，伺服閥控制液壓缸動作，由液壓缸驅動電極升降；
[0007]所述的拉桿式位移傳感器安裝在液壓缸的活塞桿處；拉桿式位移傳感器的輸出信號接減法器的第二輸入端；
[0008]電極高度給定信號經第一 A/D轉換器接顯示屏；拉桿式位移傳感器的輸出信號經第二 A/D轉換器接顯示屏；電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路分別用于檢測電極的輸出電流和電極處的電弧電壓，電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路的輸出端均與顯示屏相接；
[0009]所述的減法器為基于運算放大器的差分電路，該差分電路的結構為:
[0010]電極高度給定信號Vi2經電阻R3接運算放大器的同相輸入端；運算放大器的同相輸入端還通過電阻R4接地；D/A轉換器的輸出信號Vil經電阻Rl接運算放大器的反相輸入端，運算放大器的同相輸入端與輸出端之間跨接有電阻R2，電阻Rl、R2、R3和R4的電阻值相等；
[0011]PID控制器為基于運算放大器的模擬PID控制器；
[0012]A/D轉換器和D/A轉換器均采用12位的轉換器件；
[0013]所述的顯示屏為點陣式液晶顯示屏。
[0014]所述的多功能電弧爐電極升降自動控制系統還包括過流和過壓報警器，所述的電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路的輸出端均與過流和過壓報警器相接。
[0015]有益效果:
[0016]本實用新型的多功能電弧爐電極升降自動控制系統，基于模擬PID控制器和閉環控制系統實現電極的升降控制，響應速度快，控制精度高。
[0017]PID控制器為成熟的控制器，參數整定方便，易于實現，成本低，響應速度快。
[0018]采用拉桿式位移傳感器，易于安裝，檢測精度高。
[0019]采用閉環控制，控制精度高，且為自動控制模式，相比手動控制具有顯著的優點。
[0020]采用顯示屏顯示給定參數和實時位置，直觀性好。
[0021]本實用新型還集成了過流和過壓報警器，對電弧電壓過高或電流過高給出報警，安全性好。
【附圖說明】
[0022]圖1為多功能電弧爐電極升降自動控制系統的總體結構示意圖；
[0023]圖2為減法器的原理圖。
【具體實施方式】
[0024]以下將結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0025]實施例1:
[0026]如圖1-2，一種多功能電弧爐電極升降自動控制系統，包括減法器、PID控制器、伺服閥、液壓缸、拉桿式位移傳感器、第一 A/D轉換器、第二 A/D轉換器、顯示屏、電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路；
[0027]減法器的第一輸入端接電極高度給定信號，減法器的輸出端接PID控制器的輸入端，PID控制器輸出閥門開度值給伺服閥，伺服閥控制液壓缸動作，由液壓缸驅動電極升降；
[0028]所述的拉桿式位移傳感器安裝在液壓缸的活塞桿處；拉桿式位移傳感器的輸出信號接減法器的第二輸入端；
[0029]電極高度給定信號經第一 A/D轉換器接顯示屏；拉桿式位移傳感器的輸出信號經第二 A/D轉換器接顯示屏；電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路分別用于檢測電極的輸出電流和電極處的電弧電壓，電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路的輸出端均與顯示屏相接；
[0030]所述的減法器為基于運算放大器的差分電路，該差分電路的結構為:
[0031]電極高度給定信號Vi2經電阻R3接運算放大器的同相輸入端；運算放大器的同相輸入端還通過電阻R4接地；D/A轉換器的輸出信號Vil經電阻Rl接運算放大器的反相輸入端，運算放大器的同相輸入端與輸出端之間跨接有電阻R2，電阻Rl、R2、R3和R4的電阻值相等；
[0032]PID控制器為基于運算放大器的模擬PID控制器；
[0033]A/D轉換器和D/A轉換器均采用12位的轉換器件；
[0034]所述的顯示屏為點陣式液晶顯示屏。
[0035]所述的多功能電弧爐電極升降自動控制系統還包括過流和過壓報警器，所述的電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路的輸出端均與過流和過壓報警器相接。
[0036]電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路均為成熟技術。
[0037]工作過程說明:
[0038]首先，給定信號來自其他系統的輸出信號或認為設定的信號，為模擬信號，整個控制系統的目的就在于使得電極快速的升降到給定的高度值。
[0039]減法器用于獲得給定信號(電極高度給定信號)與反饋信號(拉桿式位移傳感器輸出的信號)的差值(即誤差)，PID控制器對該誤差進行積分和驅動電極升降，并跟蹤給定高度值。
[0040]拉桿式位移傳感器的拉桿與液壓缸的活塞桿聯動，從而間接地檢測出了電極的在豎直方向上的位移值，安裝和維護方便，且檢測精度高。
【主權項】
1.一種多功能電弧爐電極升降自動控制系統，其特征在于，包括減法器、PID控制器、伺服閥、液壓缸、拉桿式位移傳感器、第一 A/D轉換器、第二 A/D轉換器、顯示屏、電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路； 減法器的第一輸入端接電極高度給定信號，減法器的輸出端接PID控制器的輸入端，PID控制器輸出閥門開度值給伺服閥，伺服閥控制液壓缸動作，由液壓缸驅動電極升降；所述的拉桿式位移傳感器安裝在液壓缸的活塞桿處；拉桿式位移傳感器的輸出信號接減法器的第二輸入端； 電極高度給定信號經第一 A/D轉換器接顯示屏；拉桿式位移傳感器的輸出信號經第二A/D轉換器接顯示屏；電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路分別用于檢測電極的輸出電流和電極處的電弧電壓，電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路的輸出端均與顯示屏相接； 所述的減法器為基于運算放大器的差分電路，該差分電路的結構為: 電極高度給定信號Vi2經電阻R3接運算放大器的同相輸入端；運算放大器的同相輸入端還通過電阻R4接地；D/A轉換器的輸出信號Vil經電阻Rl接運算放大器的反相輸入端，運算放大器的同相輸入端與輸出端之間跨接有電阻R2，電阻Rl、R2、R3和R4的電阻值相等； PID控制器為基于運算放大器的模擬PID控制器； A/D轉換器和D/A轉換器均采用12位的轉換器件； 所述的顯示屏為點陣式液晶顯示屏。
2.根據權利要求1所述的多功能電弧爐電極升降自動控制系統，其特征在于，還包括過流和過壓報警器，所述的電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路的輸出端均與過流和過壓報警器相接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多功能電弧爐電極升降自動控制系統，包括減法器、PID控制器、伺服閥、液壓缸、拉桿式位移傳感器、第一A/D轉換器、第二A/D轉換器、顯示屏、電極輸出電流檢測電路和電弧電壓檢測電路；減法器的第一輸入端接電極高度給定信號，減法器的輸出端接PID控制器的輸入端，PID控制器輸出閥門開度值給伺服閥，伺服閥控制液壓缸動作，由液壓缸驅動電極升降。該多功能電弧爐電極升降自動控制系統基于模擬PID控制器和閉環控制系統實現電極的升降控制，響應速度快，控制精度高，功能豐富。
【IPC分類】F27B3-28
【公開號】CN204438745
【申請號】CN201520045971
【發明人】孫利平, 王江濤, 劉亮
【申請人】長沙學院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月22日