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

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