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廈門(mén)宇電儀表在碳管電阻爐改造項目的應用

更新時(shí)間:2017-05-26      點(diǎn)擊次數:1991

     廈門(mén)宇電自動(dòng)化科技有限公司,現有的碳管電阻爐不能符合生產(chǎn)要求,需要通過(guò)利用宇電溫控表,MCGS觸摸屏以及電力調整器進(jìn)行技改,再利用MCGS觸摸屏與臺達變頻器,宇電溫控表進(jìn)行RS485通訊,記錄生產(chǎn)數據, 使用電力調整器進(jìn)行相位控制,提高碳管電阻爐的效率,方便維護、維修。通過(guò)生產(chǎn)驗證,本次的設計能夠符合技改要求,具有良好的應用價(jià)值。

關(guān)鍵詞:宇電溫控表;MCGS觸摸屏;電力調整器

 

  引言
    碳管電阻爐是間歇式作業(yè)電阻爐,在保護氣氛下使用,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、加熱用。目前的碳管電阻爐電氣控制方式較為簡(jiǎn)單,容易發(fā)生故障,無(wú)法滿(mǎn)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觸摸屏以及電力調整器進(jìn)行控制生產(chǎn),使得該設備滿(mǎn)足生產(chǎn)、研發(fā)的需要,并為生產(chǎn)現場(chǎng)和生產(chǎn)工藝流程的精細化管理提供可靠數據,進(jìn)一步降低設備的使用故障,方便維修宇電溫控器.

 

1  碳管電阻爐的現狀電控方式
    目前碳管電阻爐的溫控系統原理為:通過(guò)高溫輻射儀檢測爐內溫度,把爐內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(méi)有生產(chǎn)記錄,改造該系統時(shí)為了解決這一問(wèn)題,采用了宇電儀表進(jìn)行PID調節并輸出4-20MA信號控制電力調整器,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

系統組成如圖1所示:

圖1  系統組成圖

2.1宇電儀表的運用
    本次改造用的是宇電儀表AI-808,該儀表采用了先進(jìn)的模塊化設計,可以方便用戶(hù)進(jìn)行自由組合購買(mǎi),本次用到的模塊有X3光電隔離型線(xiàn)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技改后的電控簡(jiǎn)易圖


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

2.2 MCGS的運用
    MCGS的設計過(guò)程如下:新建工程-構件實(shí)時(shí)數據庫-生成圖形界面-定義動(dòng)畫(huà)連接-設備窗口組態(tài)-運行策略組態(tài)-測試。按照這個(gè)設計過(guò)程,下面將進(jìn)行詳細介紹。

2.2.1工程框架
    該控制系統的工程框架如下:
5個(gè)用戶(hù)窗口:?jiǎn)?dòng)、主頁(yè)、變頻器設置、溫控表設置、歷史記錄;
3個(gè)循環(huán)策略:分別用于3個(gè)生產(chǎn)班次的記錄控制。

2.2.2構件實(shí)時(shí)數據庫
    實(shí)時(shí)數據庫相當于一個(gè)數據處理中心,同時(shí)也起到公用數據交換區的作用。本次設計MCGS的數據庫定義如表2所示。


表2  MCGS實(shí)時(shí)數據庫定義表

 

2.2.3組態(tài)用戶(hù)窗口
    用戶(hù)窗口中可以放置三種不同類(lèi)型的圖形對象:圖元、圖符和動(dòng)畫(huà)構件。圖元和圖符對象為用戶(hù)提供了一套完善的設計制作圖形畫(huà)面和定義動(dòng)畫(huà)的方法。本次設計的MCGS一共有5個(gè)用戶(hù)窗口,分別為:?jiǎn)?dòng)、主頁(yè)、變頻器設置、溫控表設置、歷史記錄。其中主頁(yè)設計如下圖3所示。


圖3  主頁(yè)設計圖

2.2.4設備窗口組態(tài)
    設備窗口專(zhuān)門(mén)用來(lái)放置不同類(lèi)型和功能的設備構件,實(shí)現對外部設備的操作和控制。本次設計的MCGS觸摸屏與變頻器,溫控表都是采用RS485通訊接線(xiàn)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據格式如表3所示。


表3  通訊格式和數據格式表

2.2.5運行策略組態(tài)
    運行策略本身是系統提供的一個(gè)框架, 其里面放置有策略條件構件和策略構件組成的“策略行” ,通過(guò)對運行策略的定義,使系統能夠按照設定的順序和條件操作實(shí)時(shí)數據庫、控制用戶(hù)窗口的打開(kāi)、關(guān)閉并確定設備構件的工作狀態(tài)等,從而實(shí)現對外部設備工作過(guò)程的控制。
    本次技改利用臺達變頻器與碳管電阻爐的接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行生產(chǎn)次數的統計,臺達變頻器本身有計數器功能,使用其多功能輸入端子M2與接近開(kāi)關(guān)連接,并利用多功能端子M3進(jìn)行清除計數。MCGS觸摸屏與臺達變頻器進(jìn)行通信,讀取計數器的內容,從而進(jìn)行生產(chǎn)記錄。在MCGS中,利用運行策略組態(tài),可以進(jìn)行3個(gè)生產(chǎn)班車(chē)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函數“!SaveData”進(jìn)行編程記錄,以便每天定時(shí)記錄班車(chē)的生產(chǎn)詳細情況。

2.3 電力調整器的應用
    電力調整器是應用晶閘管及其觸發(fā)控制電路用于調整負載功率的盤(pán)裝功率調整單元。電力調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,根據負載情況的不同,進(jìn)行選型。

本次技改使用的是相位控制的電力調整器,該電力調整器具有以下特點(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),可做系統緊急控制之用。
2、體積精巧、散熱佳,內含半導體快速保險絲,不怕負載短路。
3、冷卻風(fēng)扇動(dòng)作具有溫度控制,當散熱片溫度55°C時(shí)工作,45°C時(shí)停止,可提高風(fēng)扇壽命2~3倍。
4、電力調整器之保護功能:半導體快速保險絲斷線(xiàn)檢知、來(lái)源電欠相、本體過(guò)溫。
5、該電力調整器與帶0-10V、1-5V、4-20mA 的智能PID 調節器或PLC 配套使用;主要用與工業(yè)電爐的加熱控制。
    該電力調整器能夠依據輸入信號的大小,控制晶體閘流管在交流電切割相位角,對每一個(gè)頻率做切割,可連續輸出,沒(méi)有斷續現象,適用電阻性,或電感性負載,其輸出方式如下圖4所示。

 

圖4  電力調整器輸出方式圖


    電力調整器在碳管電阻爐的應用,完善了碳管電阻爐的過(guò)載和短路保護功能,提高了碳管電阻爐的可靠性和工作穩定性,滿(mǎn)足了大規模生產(chǎn)環(huán)境下集群控制的要求。具有控制參數設置和工藝參數設置方便、控制精度高、電能利用率高、過(guò)載和短路保護能力強、安全穩定等特點(diǎn)。

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

 

 

參考文獻

 

【1】虞幫義  MCGS組態(tài)軟件及其在大運河工程模型試驗中的應用[期刊論文]-泥沙研究 2001(03) :50-52.
【2】陳禮淮  電力調整前在井式爐的應用[期刊論文]-工業(yè)爐 2012(07):30-32
【3】《AI人工智能工業(yè)調節器使用說(shuō)明書(shū)》 周宇著(zhù) 廈門(mén)宇電自動(dòng)化科技有限公司

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