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基于S7-300 PLC的大型電弧爐控制系統(tǒng)
       導(dǎo)讀： 在我國冶金行業(yè)中，大多數(shù)三相電弧冶煉電爐是靠人工凋整電弧電流進(jìn)行控制的。由于電弧爐的非線性、大滯后、強(qiáng)耦合、時(shí)變及隨機(jī)干擾較強(qiáng)等難點(diǎn)

　　具體方法如下：當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，首先是點(diǎn)弧程序。其控制思路是：合高壓開關(guān)，冶煉開始，三相電極自動(dòng)下降，在任一相電極接觸到導(dǎo)電爐料時(shí)，該相電極自動(dòng)停止下降，直至另一電極起弧后第一相電極自動(dòng)起弧，這時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入熔煉程序，點(diǎn)弧程序結(jié)束。把電弧爐電流值的大小分為5個(gè)控制區(qū)，如圖1所示。



　　橫坐標(biāo)表示電弧電流值，縱坐標(biāo)表示PLC的輸出控制信號(hào)(-10～10V)，在工區(qū)電弧電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于弧流額定值，PLC輸出的控制電壓為Umin，電極以最大的設(shè)定速度下降，該區(qū)也稱為下降飽和速度區(qū)。在Ⅱ區(qū)電弧電流小于弧流額定值，電極以速度線性減小下降，改變?cè)搮^(qū)的寬度就可以改變直線的斜率，也就調(diào)節(jié)了靈敏度，該區(qū)也稱為電極下降速度調(diào)節(jié)區(qū)。在Ⅲ區(qū)電弧電流等于或近似等于弧流額定值，PLC輸出的控制電壓為0，電極保持靜止不動(dòng)，該區(qū)也稱為非調(diào)節(jié)區(qū)或死區(qū)。在Ⅳ區(qū)電弧電流大于弧流額定值，電極以速度線性增加上升，改變?cè)搮^(qū)的寬度就可以改變直線的斜率，也就調(diào)節(jié)了靈敏度，該區(qū)也稱為電極上升速度調(diào)節(jié)區(qū)。在V區(qū)電弧電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弧流額定值，PLC輸出的控制電壓為Umax，電極以最大的設(shè)定速度上升，該區(qū)也稱為上升飽和速度區(qū)。在非調(diào)節(jié)區(qū)與相鄰兩區(qū)的邊界點(diǎn)，PLC輸出的控制電壓為±Up，Up為液壓伺服閥功率放大板的輸入門檻電壓值，0～Up的電壓不能使液壓閥有任何動(dòng)作。

　　在上述調(diào)節(jié)期間如果出現(xiàn)弧光竄動(dòng)、電流振蕩，甚至短路或斷弧時(shí)，再按照一定的程序去調(diào)整死區(qū)寬度，調(diào)整靈敏度和飽和臨界值，這樣反復(fù)幾次，直到最佳參數(shù)為止。

　　對(duì)輸入PLC的信號(hào)進(jìn)行處理后，輸出可調(diào)的速度控制信號(hào)以控制電極動(dòng)作，使每相電極都能依據(jù)流過自身的電流而以相應(yīng)的速度上升、下降或停止，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，又提高了系統(tǒng)的快速性，使電爐的冶煉電流始終處于最佳狀態(tài)。

　　2工藝實(shí)踐

　　由該控制策略組建的自適應(yīng)控制系統(tǒng)已在某鋼廠調(diào)試通過，并能可靠正常運(yùn)行。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)控制精度高，可靠性高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，弧流控制穩(wěn)定。提高了電極升降調(diào)節(jié)的快速性，可以保證電極平穩(wěn)調(diào)節(jié)。

　　2.1系統(tǒng)硬件

　　電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，圖中僅畫出A相電極控制框圖，B，C相和A相相同。