关于PLC控制在电石炉电极升降控制中应用的研究

2021-01-26陕西北元集团锦源化工有限公司陕西神木市719319张鸿鸿高海妮

石河子科技 2021年5期

（陕西北元集团锦源化工有限公司，陕西神木市，719319）张鸿鸿高海妮

电石炉是电石生产的主体设备，生产电石时需把电能转变成热能，将炉料加热到预定温度。所以，电石生产的关键在于电石炉内温度值的大小和稳定性。而温度的改变是由电极插入炉料的深度来调节的，因此三相电极的位置控制是电石炉控制系统的重点和难点。由于PLC具有较完善的功能、高可靠性和强抗干扰的能力，能有效控制电极位置，运行效率高，且可视化人机界面简单直观、便于操作，所以此次研究全面的针对电石炉电极升降管控采用PLC进行详细的分析。

1 电石炉PLC控制的工作原理

1.1 电极升降控制

如果我们想要生产高质量的电石，电炉内应保持高温进行，不然会降低生产效率。通常情况下，我们采取合适的电极位置，温度就会有所提高。

电流的电压比越高，那么电极深入炉料将会越好，可以进一步实现闭弧生产。如果电流含有的电压比过高，那么电极插入炉料就会越深，会降低熔池的高度，这样也会影响到生产活动，也会对炉底产生损耗。所以，我们应该合理将电流的电压比合理搭配。如果想要维持电流的数值，就要进一步的更改电极的位置。进一步的更改电极的位置，能够让电流相应变化，这种情况能够利用电极升降装置进一步实现管控。

1.2 电极压放控制

生产电石的过程当中需要消耗电极，所以要及时的对电极采取压放。电极压放强度要跟消耗长度相对，而间隔的时间要依照实际状况而调整。与此同时，因为操作需求，要进一步的提升电极，我们可以将信息放置在PLC，利用电极压放装置进一步实现对电极的管控。

2 PLC控制系统的构成

2.1 系统硬件构成

系统输入点有以下2种：①模拟量输入，涵盖变压器二次侧三相电压输入，也涵盖电流输入。②是开关量输入，这也涵盖系统进行工作的按钮、停车的按钮、固定电极具有的相关装置的开关按钮、电机上下限位开关按钮、不同接触器相关按钮。

系统输出端具有以下2种：第1种为模拟量输出，输出端口能够管控三个电极升降速度变频器。在此之中，一类是数字量输入，输出端的连接可以作用于故障报警灯、故障鸣笛器、变压器二次电流数码显示器、管控电极升降的接触器、电磁阀线圈。

2.2 系统软件构成

①电极升降模块。为了进一步符合电极升降的各项需求，要分析电石生产具有的特性，比如：内部动力学特性、外部干扰特性，制定相应的数字模型。采用智能的PID算法，进一步计算电极升降的变频输入电压，可以更改变频器输出频率，可以进一步调控电极升降的速度。

②电极压放程序模块。编制程序的时候，应该依照实际转移图，进一步利用步进梯形指令加以实现。

3 PLC控制在电石炉电极升降控制中的应用

3.1 电石炉控制系统整体方案

电石炉管控的基本功能在于：三相电极升降管控、放压管控、报警防护、数据收集。依照实际需求根据PLC当做控制系统，根据工控机当做人机接口相互融合的形式来进行管控、PLC需要符合系统要求，进一步管控系统需求的信号采集，不同的运算。

3.2 硬件设计

3.2.1 电极升降控制系统

生产电石的过程当中，在没有变动电石炉变压器二次端电压的技术条件下，电石炉温度还有电极电流呈现正比关系，与此同时，电压没有较多的变化，进一步管控电极电流也是控制温度的重要方法。电极电流要维持稳定的状况，需要进一步管控电极能够满足相关需求。我们将PLC作为重心，使用智能的计算形式，能够对电极位置进行相应的调整，可以让炉内的电流相对稳定。电极升降具有的操作方式涵盖手动方式、自动方式，电极电流具有较大的变化时采用手动方式，较为稳定时采取自动方式。

较为寻常的电极升降管控涵盖：恒电流、恒功率、恒流压比，此次研究采取恒电流方式，进一步对比电弧电流设定值和实际数值，分析差值，进一步进行相应的管控。如果差值超过0，那么设定值大于实际值的情况下，将电极向下进行调控，相反则向上进行调控，能够将其平衡，进一步实现稳弧加热。

3.2.2 电极压放控制系统

电极压放的最终目标在于能够维护电极的冶炼长度，能够实现自动，也可以实现手动。电磁阀、液压缸驱动可以进一步的管控电极的压放。而电极压放系统组成部分为上摩擦环、下摩擦环、锥形。没有开启压放程序时，上摩擦环、下摩擦环、锥形环会锁定。开启压放，电极升降油缸会暂停在某一位置，依靠液压作用进行。