專利名稱：用于控制電弧爐設備的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及 一 種用于控制電弧爐設備的裝置，包括自動的控制器。
背景技術：
電弧爐通常用在鋼材行業中，例如用來熔解廢鐵或海綿鐵，其中還 可以在電弧爐中熔化其它金屬。電弧爐的基礎是把電能轉換成熱能，其
中應用了電弧的原理。可產生高達200MW或更高的功率。
電弧爐可設計成直流電爐(通常具有一個電極)或設計成三相交電 流(通常具有三個電極)。
鋼材制備設備也可具有多個這樣的電弧爐。例如，通常在原本的、 實施熔化工作的電弧爐后接有鋼包爐，該鋼包爐也可以設計成電弧爐。 此鋼包是運輸容器，其中裝有從電弧熔解爐中出來的液態金屬。在鋼包 爐中，例如加入提高質量的添加物或進行其它的處理。
電弧爐設備的自動化需要考慮多個功能。在此例如是指爐控制，用 來控制爐子的基本功能；電極調節，通過它來調節電弧的最終長度和功 率；以及熔解控制。對所有這些功能都要分別設置自動化設備。在實現 電弧爐設備時，這些自動化設備在接口和無故障的共同作用方面每次都 必須費力地測試并使它們相互配合。因為多個自動化設備都必須裝有自 已的開關拒，所以與之相關的硬件花費相當高，且會產生更高的安裝和 投產費用。
發明內容
由此，本發明的目的是，提出一種用于控制電弧爐設備的裝置，其 與前面相比有改進。
為了實現這一目的，按本發明這樣規定了上述類型的裝置，即用于 爐控制的功能單元、用于電極調節的功能單元以及用于熔解控制的功能 單元都集成在所述控制器中。
這意味著，由于有利的集成，對于爐控制、電極調節和熔解控制現 在只需要一個控制器，該控制器會集中地承擔控制工作。現在不再需要繁瑣地匹配接口和復雜地協調不同作用的程序機構。硬件成本下降了 ， 安裝和投產成本也減少了。
電極調節在此構造用來控制電弧的形狀和位置。例如控制至少 一 個 可液壓移動的電極以及調整到熔解物的距離。
通過爐控制器來控制電弧爐的總體功能。這例如包括，可液壓移動 的爐蓋，例如在排出產生的爐渣或在填滿熔化的金屬以及冷卻爐子時讓 爐子傾斜。同樣還包括，測量裝置和通過操作臺來實施控制干預，操作 人員從該操作臺把影響施加到爐運行中。
熔解控制最終是指流程控制。在此例如控制在哪個時間點需要多 少能量，用來把當前待熔解的材料量熔化。同樣在此還可以確定，例如 應該在什么時間加入添加劑。
在其它有利的構造中，可在所述控制器中集成至少一個另外的功能 單元。這種另外的功能單元可例如是指用于能量優化的功能單元和/或用 于泡沫爐渣識別和泡沫爐渣調節的功能單元和/或用于過程優化的功能 單元和/或針對確定供能器來調節能量輸入的功能單元和/或用于顧客個 別地控制的功能單元。理想的是，所有這些組件都集成在唯——個自動 的控制器中，因此它們只需要一個控制器。其它所有的控制器都可以省 略。
用于能量優化的功能單元可特別通過神經網絡來對能量優化進行 控制。通過這種人工智能，可以在消耗、質量和其它的生產參數方面來 優化所使用的能量。
泡沫爐渣是指爐渣層，其漂浮在熔化的金屬之上且有針對性地構 成，因此熱量不會達到爐壁上，而是被吸收在泡沫中。為形成其他泡沫 爐渣，例如可加入碳。同時，還例如可通過爐體上實體開關探測器來確 定泡沫爐渣的高度。該組件響應用于泡沫爐渣識別和泡沫爐渣調節的功 能單元。
用于過程優化的功能單元可例如包含模型計算器，其也可更高層級 地實現過程的優化。例如，液態材料直接地導入到連鑄設備中，該連鑄 設備在可加工材料的數量方面給出參數。
如果例如預先規定了確定的時間內的最大供電量，則針對確定供能 器來調節能量的輸入，可能是必要的。通過相應的功能單元可以調節例 如哪里可以節省能量，哪些單位暫時可以關掉或類似情況。此外，還可以在控制器中集成用于顧客個別地控制的功能單元。這 種功能單元包含為顧客個別地預先設定的參數，其可實現整個系統的個 性化。但還可考慮的是，也可以這樣來構造其它的功能單元，使它們能 無問題地匹配顧客的需求，因此在其它的集成功能單元中也可以實現個性化。
符合目的的是，所述裝置包括安裝單元，所述功能單元設置在該安 裝單元中，特別是設置在接插位置中。這種安裝單元可例如是指開關柜， 通常包含計算裝置的控制器安放在此開關拒中。
在其它有利的構造中，模塊化構造的功能單元是可更換或可取下 的。因此描述了一種可隨意匹配的才莫塊化結構。隨后可加入或去除單個 的功能單元，用來使裝置的功能范圍符合個性化的需求。還布置成可簡 單地更換損壞的功能單元。此外，還可以無問題地例如由新研發的功能 單元來替代過時的功能單元，因此控制電弧爐的控制裝置始終處于最新 水平。
對于這種模塊化構成的功能單元，最終可考慮出兩個可能性，即怎 樣和是否應進行配置。首先可規定，控制器構造成可對功能單元進行自 動識別和配置。隨后新插入的功能單元與控制器通訊，由此進行自動配 置。功能單元在此還分配有合適的功率范圍，例如處理器、存儲位置和 類似物。
但也還可能替代的是，設置用于功能單元的接插位置，其中每個接 插位置都分配有包含在控制器里的計算裝置的、固定的功率范圍。在此 不再需要特殊的配置，因為每個接插位置和因此插入其中的功能單元已 經分配有功率范圍，這例如指處理器功率、存儲位置、程序機構和類似 物。這種系統不復雜，但靈活性也較低。
有利的是，功能單元可個別地配置。因此可完美地與顧客需求相適應。
為實現與控制器或與包含在它里面的計算裝置通訊，功能單元可與 總線系統相連。在此提供了所有已知的總線系統類型，它們提交了必要 的功率標準。
此外在有利的構造中還可規定，至少兩個功能單元集成為一個功能 單元。因此例如為電極調節和能量優化可以只設置唯——個功能單元。 如果功能單元的功率標準可容納多個這樣的功能性，則這總是可行的。
5在此可節省接插位置并實現更緊湊的構造。
從下面描述的實施例和借助附圖，得出了本發明的其它優點和細節。
唯——個附圖示出了按本發明的用于控制電弧爐設備的裝置1。
具體實施例方式
此裝置包括開關拒2形式的安裝單元，自動的控制器3可設置在該 安裝單元里面。此自動的控制器3包括計算裝置4,其可包含一個或多 個處理器以及一個或多個存儲裝置。此外，還設置有多個接插位置5， 它們中的幾個接插位置5被模塊化的功能單元6-13所占據。此功能單元 6-13構造成可取下，特別是可更換的。它們通過接插位置5與總線系統 14相連，總線系統14耦接在計算裝置4上。功能單元6-13可個別地配 置，因此它們可適應特定的顧客需求。
在此實施例中，每個接插位置5都分配有特定的功率范圍，因此在 插入功能單元后不必再進行其它配置，當然還可替代的是，控制器3可 構造成對功能單元進行自動識別和配置。
特別的是，設置用于爐控制的功能單元6、用于電極調節的功能單 元7、用于熔解控制的功能單元8、用于能量優化的功能單元9、用于泡 沫爐渣識別和泡沫爐渣調節的功能單元10、用于過程優化的功能單元 11、用于針對確定供能器來調節能量輸入的功能單元12以及用于顧客 的個別地控制的功能單元13。除了必要的用于爐控制、電極調節和熔解 控制的功能單元6-8外，其它的功能單元9- 13都是可選的，這意味 著，它們對于控制電弧爐設備的有效的裝置來說不是必需的，或在必要 時能以其它的自動的控制器的形式存在。由于它的模塊化特性，可無問 題地加裝其它的功能單元，正如其它的功能單元9 - 13可去那樣。例如 在損壞或用更新的模塊替換時，必要的集成的功能單元6 - 8也可無問題 地進行更換。
特別還可考慮的是，兩個功能單元集成為一個功能單元。例如可考 慮的是，用于電極調節的功能單元7和用于能量優化的功能單元9組裝 成一個唯一的功能單元。功能單元7和9可被取下，并用新的功能單元來替代。因此需要的功能單元更少。
總的說來，用來用于控制電弧爐設備的裝置給出了集成的解決方 案，其對于控制電弧爐設備而言在構造和維護上都^f艮簡單。由于只裝在 一個開關拒中，減少了制造費用、安裝費用和投產費用。
特別的是，在金屬制備設備中，除了原本的用于熔解的電弧爐外， 例如還可設置構成另外的電弧爐的鋼包爐。這種另外的電弧爐設備可用 相同的裝置l來控制，其中應用了相應變化的參數。
權利要求
1.用于控制電弧爐設備的裝置，包括自動的控制器(3)，其特征在于，用于爐控制的功能單元(6)、用于電極調節的功能單元(7)以及用于熔解控制的功能單元(8)都集成在所述控制器(3)中。
2. 按權利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述控制器(3)中 集成有另外至少一個功能單元(9、 10、 11、 12、 13),特別是用于能 量優化的功能單元(9)和/或用于泡沫爐渣識別和泡沫爐渣調節的功能 單元(10)和/或用于過程優化的功能單元(11 )和/或針對確定供能器 來調節能量輸入的功能單元(12 )和/或用于顧客的個別控制的功能單元(13)。
3. 按權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括安裝 單元(2),所述功能單元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)設置在該 安裝單元中，特別是設置在接插位置(5)中。
4. 按權利要求3所述的裝置，其特征在于，模塊化構造的功能單元 (6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)構造成可更換或可取下的。
5. 按權利要求4所述的裝置，其特征在于，控制器(3)構造成能 自動識別和配置功能單元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)。
6. 按權利要求4所述的裝置，其特征在于，設有用于功能單元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)的接插位置(5),其中每個接插位置都分 配有包含在控制器(3)里的計算裝置(4)的固定的功率范圍。
7. 按上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，功能單元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)可個別地配置。
8. 按上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，功能單元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)連接到總線系統(14)上。
9. 按上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，至少兩個 功能單元(6、 7、 8、 9、 10、 U、 12、 13)集成為一個功能單元(6、7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)。
全文摘要
本發明涉及一種用于控制電弧爐設備的裝置，包括自動的控制器(3)，根據本發明，用于爐控制的功能單元(6)、用于電極調節的功能單元(7)以及用于熔解控制的功能單元(8)都集成在所述控制器(3)中。
文檔編號H05B7/20GK101517502SQ200780034966
公開日2009年8月26日 申請日期2007年8月29日 優先權日2006年9月22日
發明者A·多貝勒, G·謝爾伯特, J·沙夫, M·比爾曼, T·馬特舒拉特, U·斯特默 申請人:西門子公司