多通道数据采集仪DAQ应用_控制SARCON电 弧炉电极_3页.pdf

1/控制SARCON电 弧炉电极作者:Ion Arizti-Sarralle equipos siderrgicos,dpto.Ingeniera.Oficina tcnica elctrica目前，在钢铁制造过 程中使用电弧炉会产 生占据总开发成本 12到18的电 能成本。仅次于原始 材料，电能是第二大成本。从流程工程角 度来看，降低这两个 成本是钢铁行业的重 中之重。在 Sarralle，我们旨在为炼钢工人 提供比目前市场上现 有更好的工具。我们 基于在极高频率下采 集到的电学参数，开发了电极控制系统，比现有仪器更精确地 控制这些电极运动。借助该系统，用户可 以根据现有条件对功 率输入进行优化。新的系统降低了“启 动”耗电，减少了电 极、能量和折射消 耗，并且提高了生产 率。硬件为了完成开发，我们 搜索了市场上最快并 且能够满足钢铁工厂 稳定性标准的实时数 据采集硬件。我们选择使用平台以及十分稳定并 且提供了工业I/O 板卡的FPGA技 术。我们还选择使用 NI CompactRIOLabVIEW软件作为实时控制器 和FPGA的编程环 境。对于可视化，数 据采集系统通过以太 网与500 GB工 业PC机相连，可以 将50000多个铸件存储在软件管理的数据库 中。DIAdem数据采集在完成设置后，对于 每个电极电网循环（20 mseg），系统可 以进行100次电流 和张力采样，让我们 可以绘制炉子产生波形的完整曲线。CompactRIO 系统的FPGA使实 现这个采样频率成为 可能。这样，我们可 以研究所有波形成分 和例如噪声、共振、谐波等失真。实时控 制器完成多种分析，并且执行通信、文件 写入和修改。每相位RMS张力VRMS每相位RMS电流IRMS每相位有功功率Pi每相位无功功率Qi每相位视在功率Si总有功功率PT总无功功率QT总视在功率ST功率因子P.F.电弧有功功率Pa电弧张力Va电弧电阻Ra我们选择了 CompactRIO平台以及十分稳定且 提供了工业I/O板卡的FPGA技 术。Ion Arizti,Sarralle equipos siderrgicos,dpto.Ingeniera.Oficina tcnicaelctrica 挑战:使用耐久的商业硬件 为电弧炉开发电极控 制系统，以降低电力消耗并缩短钢铁熔化 时间。解决方案:使用NI CompactRIO 技术借助用于现场可 编程门阵列（FPGA）的高采样速率和宽范围 E/S板卡来采集高 频率信号，结合 NI DIAdem数据管理软件用于包 括可视化、离线分析 和报告开发等在内的历史数据管理。图1.SARCON2/稳定（度）因子St辐射指数Ri图1.SARCON能够完 成多种计算可视化与过程控制我们接着讨论在开发 人机界面（HMI）系统时的经历，我们 已经将SARCON 集成到机器可视化 中。为此，我们使用图形化用户接口实现 了 CompactRIO 和基于PC的设备之 间的低层通信，使用 户能够控制和监视整 个过程。通信还允许在监督控制和数据采 集（SCADA）架 构中共享数据。动态PID使用动态比例积分微 分（PID）控制，我们可以实现以下功 能：分析送到伺服阀门的 数值，它是根据指令 获得的实际值。动态 PID控制调整输出 值以避免在发送信号 和电极运动之间的失真，从而减少振动并 能够提高电弧的稳定 性根据指令的变化来调 节常数K的不同数值调节液压工作曲线的 比例积分常数可调节液压信号的频 率系统并不只是为 Sarralle设 计并建造的坚固设备 而设计的，它还适用 于那些并不很坚固且 在相对快速运动时受 到振动和共振影响的设计。借助 SARCON，用户 可以调节伺服阀门的 电信号输出间隔，以 避免产生消极共振。用户还可以设置伺服 阀门信号出口时间的参数，它适用于任何 类型的伺服阀门和反 应时间，能够将摇杆 内的振动降至最小，从而减少电极断裂。新系统的改进与优点我们开发了具有更高 数据采集速度的系 统，为控制系统提供 了采集更好信息的功 能。我们的系统还允 许向液压发送指令，对现有机械和液压设 计的功率输入进行优 化。在设计中，我们提出 了一个基于商业硬件 的坚固的系统，由于 没有使用来自其他系 统的专用电极，无需 强制用户储存大量电子元件，因此使得客 户的维护过程更加容 易。此外，系统还拥 有能够存储历史数据 的大型数据库。作者信息:Ion AriztiSarralle equipos siderrgicos,dpto.Ingeniera.Oficina tcnica elctrica 图1.SARCON图2.电弧炉3/图3.基于 LabVIEW的 SARCON HMI下一步了解更多NI工业自 动化平台法律条款本教程由 National Instruments 公司（简称“NI”）开发。尽管 National Instruments 可为该程序提供技术 支持，但是该指南的内容并非完全通过测 试和验证，NI不以 任何方式保证其质 量，也不保证相关产 品或驱动程序的新版 本出现时继续为其提供技术支持。本教程 仅以其“现状”向用 户提供，教程没有任 何担保。教程使用受 网站上 使用条款的约 束。(ni.)com/legal/termsofuse/unitedstates/us/