UniMAT PLC 在氧化镁熔炼电弧炉控制系统中应用

本文介绍了UniMAT PLC在冶炼行业氧化镁熔炼电弧炉控制系统上的应用。电弧炉是将电能转换成热能，对碳酸镁矿石进行直接加热或熔化，分离出合格的所需氧化镁物料。电弧炉设备装机容量较高，电磁环境较为复杂，UniMAT PLC系统的稳定性和抗干扰能力，在冶炼行业电弧炉设备现场得到了充分的验证，对提高冶炼工艺的稳定性提供了坚实的基础。

1 引言

我国电弧炉冶炼工艺在20世纪80年代以前一直处于落后，经过几十年的发展，在冶炼工艺和控制性能上逐步赶超国际水平。特别是在氧化镁冶炼中，UniMAT PLC系统得到了设备制造客户的肯定，实现了自动控制，减少了人工工作量和人工误操作造成的设备损坏和经济损失。

2 工作原理

电弧炉冶炼是一种低电压大电流的工作方式，电能注入石墨电极，电极和矿石之间产生电弧，弧区温度高达3000℃，可有效的将碳酸镁矿石熔化。电弧炉主要有电弧炉变压器、石墨电极、升降臂、活动炉体、变频电机、控制系统等组成。石墨电极分别固定在升降臂上，通过变频电机的正反转驱动，调整石墨电极与矿石之间的距离，从而实现了对电流控制，同时保证三相电流平衡，实现了自动控制。图1描述了电弧炉的主要组成部分。

图1 电弧炉组成

3 控制系统组成

该控制系统由UniMAT PLC系统、变频器、低压电器、传感器、变频电机等组成。其中UniMAT PLC系统配置见表1、图2.

表1：UniMAT PLC系统配置

UniMAT CPU226本机带有24DI和16DO；可扩展7个IO模块；集成2个通讯口，均支持PPI通讯；程序存储空间为20K,用户数据存储空间为10K;采用FLASH技术超长时间掉电保持，无需电池支持，可将数据保存长达10年；特有的AES迭代加密算法，保护知识产权。

4 控制工艺

该控制系统的核心思想是控制石墨电极与矿石物料的间距，从而达到控制电流的目的；而关键节点则是电流电压信号采集的准确性和稳定性。为达到上述目的，选用EM231模拟量输入模块采集A、B、C三相电流及电压，通过EM232模拟量输出模块提供给变频器运行的-10V至10V电压信号。CPU将EM231和EM232采集到的信号进行处理，根据预设程序，实现设备的自动运行。图2描述了控制系统的各PLC模块的相应功能。（转发暗号：亿维UN200系列PLC）

图2 PLC模块功能

该系统可实现自动、手动两种控制模式。自动运行时，CPU通过采集到电压电流等反馈信号和电流设定值进行比较，进行计算，调整模拟量电压输出控制电机正反转和运行频率。手动运行时，通过操作控制面板上的按钮，调整电机的正反转和运行频率。当设备出现异常，手动操作优先于自动操作。

该系统设有故障报警、故障停机等功能。设备发生故障时，有声光电报警功能，提示操作人员进行响应，若出现电流超限、电机堵转等严重故障时，设备自动停机。

5 结束语

设备现场工控环境恶劣，有高达20000KVA以上的变压器；石墨电极与物料直接产生高温电弧；3相4线制电源系统；电磁环境复杂，对CPU和模块的稳定性和抗干扰能力有较高要求。通过验证，UniMAT PLC模块通过了现场恶劣环境的考验。

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