電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，其特征在于：它包括PLC、工控機(jī)、控制臺(tái)、溫度控制系統(tǒng)、電極升降控制系統(tǒng)和進(jìn)出料控制系統(tǒng)；工控機(jī)和控制臺(tái)均與PLC連接，PLC為主控，工控機(jī)為自動(dòng)操作機(jī)，控制臺(tái)為手動(dòng)操作機(jī)。溫度控制系統(tǒng)可控制電解爐和導(dǎo)流管溫度，當(dāng)溫度低于900℃時(shí)采用熱電偶溫控器，達(dá)到900℃時(shí)采用紅外線溫控器，上升到1800℃，自動(dòng)運(yùn)行保溫程序；電極升降控制系統(tǒng)采用液壓，進(jìn)出料控制系統(tǒng)采用氣動(dòng)控制。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)分別控制，極大方便了控制人員，對(duì)于改善傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有非常大的價(jià)值。
【專利說(shuō)明】電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電解爐【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于一種綜合控制電解爐溫度、電極升降、進(jìn)出料的自動(dòng)化配套系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦及鈦合金具有比重輕、比強(qiáng)度高、高溫下抗蠕變性能好、耐腐蝕等優(yōu)良性能，因此在航空航天、冶金、汽車等行業(yè)廣泛用做結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)還可以作為功能材料如儲(chǔ)氫材料、形狀記憶合金材料等。
[0003]目前用電解還原法直接生產(chǎn)金屬鈦成為鈦冶煉技術(shù)的研究熱點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?，?duì)采用的電解設(shè)備的要求也很高。用大型高溫熔鹽電解爐生產(chǎn)致密金屬鈦，配套系統(tǒng)較多，有加熱區(qū)溫度控制系統(tǒng)、導(dǎo)流管溫度控制系統(tǒng)、執(zhí)行動(dòng)作控制系統(tǒng)、冷卻控制系統(tǒng)等等。任何一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，都會(huì)造成高溫爐工作不正常，造成生產(chǎn)停車，因此對(duì)高溫爐配套系統(tǒng)的數(shù)字化控制就顯得極其重要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)高溫電解爐配套系統(tǒng)控制的自動(dòng)化問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種綜合控制電解爐溫度、電極升降、進(jìn)出料的自動(dòng)化配套系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)配置的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，合理有序地安排其他各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，使其具有高效電解的功效。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，包括PLC、工控機(jī)、控制臺(tái)、溫度控制系統(tǒng)、電極升降控制系統(tǒng)和進(jìn)出料控制系統(tǒng)；所述工控機(jī)和控制臺(tái)均與PLC交互，PLC中設(shè)置有各控制系統(tǒng)的控制模塊，并植有相應(yīng)的控制程序；所述工控機(jī)中設(shè)有自動(dòng)操作程序；所述控制臺(tái)具有各種所需的手動(dòng)操控按鈕；所述溫度控制系統(tǒng)有兩套分別控制電解爐加熱區(qū)和高流管區(qū)的溫度，均包括熱電偶溫控器、紅外線溫控器、低溫?zé)犭娕紲y(cè)溫儀、高溫紅外線測(cè)溫儀、控制板、變壓器；所述溫控器一方面與工控機(jī)和PLC連接，另一方面與控制板連接；所述控制板通過(guò)變壓器與發(fā)熱體相連，當(dāng)溫度低于900°C時(shí)采用熱電偶溫控器，達(dá)到900°C時(shí)采用紅外線溫控器，上升到1800°C，自動(dòng)運(yùn)行保溫程序。
[0006]所述電極升降控制系統(tǒng)，包括一受PLC控制的液壓控制器，所述液壓控制器控制連接液壓站閥體和電極抱卡裝置、電極升降裝置，所述液壓站包括主泵、循環(huán)泵、加熱器以及監(jiān)測(cè)液壓站狀態(tài)的壓力監(jiān)測(cè)器、溫度監(jiān)測(cè)器、液位監(jiān)測(cè)器，所述電極抱卡裝置和電極升降裝置都是由主泵提供動(dòng)力。
[0007]所述進(jìn)料控制系統(tǒng)，包括受PLC控制的進(jìn)料電磁閥，所述進(jìn)料電磁閥設(shè)置在進(jìn)料
管徑上。
[0008]所述出料系統(tǒng)包括一受PLC控制的氣動(dòng)控制器，所述氣動(dòng)控制器控制連接氣泵、入舟爐門閥、出舟爐門閥、放料電磁閥以及限位傳感器，所述氣泵控制連接所述入舟爐門閥、出舟爐門閥以及料舟推送機(jī)構(gòu)，所述料舟推送機(jī)構(gòu)為一安裝在導(dǎo)軌上的推動(dòng)器，所述推送機(jī)構(gòu)連接料舟，所述限位傳感器感應(yīng)料舟所處的位置。
[0009]進(jìn)一步講:
[0010]還設(shè)置有直流傳感器，感應(yīng)電解爐中的電解電流。
[0011]所述液壓站中的循環(huán)泵用于調(diào)節(jié)主泵的壓力。
[0012]所述加熱器用于加熱液壓站的溫度。
[0013]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、實(shí)踐證明，我們的高溫爐自動(dòng)化配套控制系統(tǒng)，采用PLC及工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制及實(shí)時(shí)監(jiān)控，不但生產(chǎn)高度自動(dòng)化，還使得各配套系統(tǒng)自動(dòng)協(xié)調(diào)進(jìn)行，減少了人工操作造成的誤差，工控機(jī)不但實(shí)現(xiàn)了各配套系統(tǒng)控制參數(shù)的精度，還實(shí)時(shí)模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，極大方便了控制人員，使得高溫爐控制變得經(jīng)濟(jì)高效穩(wěn)定，
[0014]且維護(hù)方便。這是一種控制性能較好的控制方式，對(duì)于改善傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)有非常大的價(jià)值。2、系統(tǒng)配置了溫度、進(jìn)出料、電極升降等控制系統(tǒng)，全方位受PLC和工控機(jī)的控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是高溫電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)整體控制圖；
[0016]圖2是溫度控制圖；
[0017]圖3是電極升降控制圖；
[0018]圖4是進(jìn)、出料控制圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型提出的這種高溫電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，包括工控機(jī)1、PLC2、電解爐加熱區(qū)和出料導(dǎo)流管的溫度控制系統(tǒng)3、電極升降控制系統(tǒng)4和進(jìn)出料控制系統(tǒng)5和控制臺(tái)6，在PLC中設(shè)置有各控制系統(tǒng)的控制模塊，內(nèi)植有相應(yīng)的控制程序。溫度控制系統(tǒng)3、電極升降控制系統(tǒng)4和進(jìn)出料控制系統(tǒng)5都是在工控機(jī)I和PLC2的控制下操作。各個(gè)系統(tǒng)不僅能單獨(dú)操作，而且在工控機(jī)的綜合控制下，還可以協(xié)同工作，可實(shí)現(xiàn)的功能包括:1)電解爐加熱區(qū)和出料導(dǎo)流管的溫度控制，2)電極升降，4)進(jìn)料動(dòng)作，3)出料推舟動(dòng)作，5)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。
[0021]由于配套系統(tǒng)較多，要保證高溫爐的正常運(yùn)行，自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須可靠、準(zhǔn)確的來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)、執(zhí)行命令。各系統(tǒng)的具體構(gòu)建是:
[0022]工控機(jī)I和控制臺(tái)6都與PLC2連接，工控機(jī)用于自動(dòng)操作的實(shí)現(xiàn)，控制臺(tái)6用于手動(dòng)指令的輸入。無(wú)論哪一種方式都與PLC2進(jìn)行交互，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)PLC2與溫度控制系統(tǒng)3、電極升降控制系統(tǒng)4和進(jìn)出料控制系統(tǒng)5中的電氣、儀表系統(tǒng)進(jìn)行通訊，控制溫度、液壓或氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作，并將數(shù)據(jù)上傳給工控機(jī)I。電解爐中的電解電流，也通過(guò)直流傳感器7傳送給PLC2，直流傳感器7用于電解過(guò)程中，一是用于觀察電解是否進(jìn)行，二是用于人工調(diào)節(jié)陽(yáng)極升降或者自動(dòng)控制陽(yáng)極升降情況。
[0023]PLC采用國(guó)際知名品牌SIEMENS系統(tǒng)，工控機(jī)采用國(guó)內(nèi)知名品牌研華控制系統(tǒng)，其它元器件都采用國(guó)際或者國(guó)內(nèi)知名品牌，保證信號(hào)及控制的可靠性。為便于更好的理解系統(tǒng)自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)，下面逐一介紹各執(zhí)行系統(tǒng)的組成:
[0024]一，溫度控制系統(tǒng)3
[0025]溫度控制系統(tǒng)3控制電解爐加熱區(qū)的溫度和出料導(dǎo)流管的溫度。兩者的溫控方式一樣，所以這里僅以電解爐加熱區(qū)的溫控為例介紹。
[0026]如圖2所示，電解爐加熱區(qū)溫控系統(tǒng)包括一熱電偶溫控器31、一熱電偶測(cè)溫儀32，一紅外線溫控器33、一高溫紅外線測(cè)溫儀34，以及一控制板35，控制板35通過(guò)變壓器36與電解爐發(fā)熱體37連接。熱電偶溫控器31和紅外線溫控器33 —方面與工控機(jī)I和PLC2連接，另一方面與控制板35連接。熱電偶溫控器31是用于低溫控制，紅外線溫控器33是用于高溫控制?？刂圃硎?溫度低于900°C時(shí)采用熱電偶溫控器，低溫?zé)犭娕疾杉瘻囟刃盘?hào)，工控機(jī)顯示記錄，PLC及溫控器根據(jù)程序自動(dòng)控制爐溫，控制信號(hào)傳給控制板35，控制板35輸出控制電壓，控制變壓器36輸出電壓，控制電解爐發(fā)熱體37溫度上升。溫度達(dá)到900°C時(shí)，采用高溫紅外線測(cè)溫度信號(hào)，改為紅外線溫控器控制，上升到1800°C，自動(dòng)運(yùn)行保溫程序。之所以界定這個(gè)溫度，是因?yàn)榈陀?00°C采用熱電偶測(cè)溫較適宜，紅外線測(cè)溫儀在低于900°C時(shí)不顯示；而1800°C以上是電解難熔金屬鈦的適宜溫度。導(dǎo)流管的溫度控制系統(tǒng)采用同樣的配置和加熱方式，在此不做贅述。
[0027]二，電極升降控制系統(tǒng)4
[0028]電極升降控制系統(tǒng)4，采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖3所示，包括一受PLC2控制的液壓控制器41，液壓控制器41控制液壓站42相關(guān)閥體的開(kāi)啟，和控制電極抱卡裝置43、電極升降裝置44動(dòng)作的執(zhí)行。液壓站42有主泵45、循環(huán)泵46、加熱器47，以及監(jiān)測(cè)液壓站狀態(tài)的壓力監(jiān)測(cè)器48、溫度監(jiān)測(cè)器49、液位監(jiān)測(cè)器50，電極抱卡裝置43、電極升降裝置44都是由主泵來(lái)提供動(dòng)力。循環(huán)泵用于補(bǔ)充調(diào)節(jié)主泵的壓力。
[0029]工作時(shí)，液壓站開(kāi)啟，PLC2接受液壓站溫度、液位、壓力信息，溫度、液位、壓力不報(bào)警，方可進(jìn)行其它操作。PLC系統(tǒng)啟動(dòng)執(zhí)行命令，液壓站相應(yīng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，根據(jù)工藝要求進(jìn)行電極的松開(kāi)、抱緊動(dòng)作，根據(jù)工藝要求進(jìn)行導(dǎo)電臂的上升、下降操作。本過(guò)程依然可選擇手動(dòng)或自動(dòng)，控制臺(tái)6和工控機(jī)I都與PLC相連，手動(dòng)控制過(guò)程為:在控制臺(tái)上點(diǎn)擊液壓站啟動(dòng)按鈕，液壓站主泵啟動(dòng)；溫度合適，否則自動(dòng)啟動(dòng)加熱器；壓力合適，否則自動(dòng)啟動(dòng)循環(huán)泵；點(diǎn)擊抱卡松開(kāi)按鈕，液壓控制器動(dòng)作，抱卡松開(kāi)，裝上電極，點(diǎn)擊抱卡抱緊按鈕，液壓控制器動(dòng)作，抱卡抱緊電極；點(diǎn)擊陽(yáng)極上升或者下降按鈕，液壓控制器動(dòng)作，陽(yáng)極上升或者下降。自動(dòng)控制過(guò)程為:在工控機(jī)點(diǎn)擊自動(dòng)，電極根據(jù)高溫爐電解電流變化，導(dǎo)電臂自動(dòng)上升或者下降，保持電解電流的穩(wěn)定。
[0030]三，進(jìn)、出料控制系統(tǒng)5
[0031]如圖4所示，進(jìn)料系統(tǒng)的控制件主要是電磁閥51，當(dāng)需要進(jìn)料時(shí)，受PLC2控制的電磁閥打開(kāi)，進(jìn)料管打開(kāi)便可進(jìn)料。不需要進(jìn)料時(shí)，關(guān)閉電磁閥即可。
[0032]由于電解完成的液體，自導(dǎo)流管放出后溫度很高，不可能人工操作，因此需要自動(dòng)化控制出料過(guò)程是關(guān)鍵。出料控制就是主要控制推送料舟的動(dòng)作，包括入舟、推舟和出舟。
[0033]出料控制系統(tǒng)采用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)完成，包括氣動(dòng)控制器52、氣泵53、入舟爐門閥54、出舟爐門閥55、放料閥56、推送機(jī)構(gòu)57和限位傳感器58，限位傳感器58用于實(shí)時(shí)反饋料舟59的位置。當(dāng)電解完成準(zhǔn)備放料時(shí)，PLC控制系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)氣泵，指令入舟爐門閥打開(kāi)，氣泵驅(qū)動(dòng)推送機(jī)構(gòu)推送料舟到導(dǎo)流管下，放料閥打開(kāi)，卸料到料舟；卸料滿，放料閥關(guān)閉，然后氣泵繼續(xù)驅(qū)動(dòng)推送機(jī)構(gòu)推送料舟前行，料舟被推至冷卻室，溫度降下來(lái)，啟動(dòng)出舟爐門閥，料舟被推出，出舟閥關(guān)閉，爐門關(guān)閉，料舟被運(yùn)到貨場(chǎng)。所述推送機(jī)構(gòu)常見(jiàn)為一安裝在導(dǎo)軌上的推動(dòng)器。
[0034]上述操作過(guò)程既可手動(dòng)，也可自動(dòng)。PLC控制系統(tǒng)完成系列的操作，動(dòng)作到位，相應(yīng)的指示燈亮。選擇手動(dòng)，就在控制臺(tái)上操作；選擇自動(dòng)操作，工控機(jī)來(lái)完成上述系列動(dòng)作操作命令，依次按工藝要求的程序自動(dòng)進(jìn)行，直到放料完成，關(guān)閉出舟門。全部動(dòng)作的執(zhí)行由限位信號(hào)來(lái)反饋。
[0035]進(jìn)料系統(tǒng)和出料系統(tǒng)會(huì)通過(guò)PLC系統(tǒng)相互兼顧，出料完成后及時(shí)進(jìn)料，進(jìn)料過(guò)程中不允許放料。
[0036]高溫爐電解生產(chǎn)線各個(gè)配套系統(tǒng)的獨(dú)立控制及整體的連貫性控制及監(jiān)控，由高性能工控機(jī)通過(guò)PLC系統(tǒng)與電氣、儀表進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫爐各個(gè)配套系統(tǒng)的信號(hào)收集、數(shù)據(jù)計(jì)算、命令執(zhí)行等自動(dòng)化控制及監(jiān)控?？刂婆_(tái)手動(dòng)控制各個(gè)配套系統(tǒng)獨(dú)立工作的按鈕，根據(jù)工藝要求可以同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的配套控制，PLC根據(jù)手動(dòng)信號(hào)命令，執(zhí)行相關(guān)的控制系統(tǒng)動(dòng)作。工控機(jī)執(zhí)行自動(dòng)控制功能，根據(jù)工藝程序執(zhí)行相關(guān)命令，PLC控制相關(guān)配套系統(tǒng)動(dòng)作，工控機(jī)同時(shí)執(zhí)行相關(guān)的畫(huà)面監(jiān)控及報(bào)警。
【權(quán)利要求】
1.一種電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，包括PLC、工控機(jī)、控制臺(tái)、溫度控制系統(tǒng)、電極升降控制系統(tǒng)和進(jìn)出料控制系統(tǒng)，所述工控機(jī)和控制臺(tái)均與PLC交互連接，工控機(jī)用于自動(dòng)操作，控制臺(tái)用于手動(dòng)指令的輸入，其特征在于: 所述溫度控制系統(tǒng)有兩套，分別控制電解爐加熱區(qū)溫度和出料導(dǎo)流管溫度，包括受PLC控制的熱電偶溫控器、紅外線溫控器，還包括低溫?zé)犭娕紲y(cè)溫儀、高溫紅外線測(cè)溫儀、控制板、變壓器；兩所述溫控器一方面與工控機(jī)和PLC連接，另一方面與控制板連接；所述控制板通過(guò)變壓器與發(fā)熱體連接，溫控器發(fā)出控制信號(hào)給控制板，控制板輸出控制電壓，控制變壓器輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，其特征在于:所述電極升降控制系統(tǒng)包括一受PLC控制的液壓控制器，所述液壓控制器控制連接液壓站閥體和電極抱卡裝置、電極升降裝置，所述液壓站包括主泵、循環(huán)泵、加熱器以及監(jiān)測(cè)液壓站狀態(tài)的壓力監(jiān)測(cè)器、溫度監(jiān)測(cè)器、液位監(jiān)測(cè)器，所述電極抱卡裝置和電極升降裝置都是由主泵提供動(dòng)力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，其特征在于:所述出料系統(tǒng)包括一受PLC控制的氣動(dòng)控制器，所述氣動(dòng)控制器控制連接氣泵、入舟爐門閥、出舟爐門閥、放料電磁閥以及限位傳感器，所述氣泵控制連接所述入舟爐門閥、出舟爐門閥以及料舟推送機(jī)構(gòu)，所述料舟推送機(jī)構(gòu)為一安裝在導(dǎo)軌上的推動(dòng)器，所述推送機(jī)構(gòu)連接料舟，所述限位傳感器感應(yīng)料舟所處的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)料控制系統(tǒng)，包括受PLC控制的進(jìn)料電磁閥，所述進(jìn)料電磁閥設(shè)置在進(jìn)料管徑上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓站中的循環(huán)泵補(bǔ)充調(diào)節(jié)主泵的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓站中的加熱器加熱液壓站的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解爐自動(dòng)化配套系統(tǒng)，其特征在于:自動(dòng)化配套系統(tǒng)還包括一直流傳感器，感應(yīng)電解爐中的電解電流。
【文檔編號(hào)】C25C3/26GK203582987SQ201320623480
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】賈文成, 劉美鳳, 劉光宏 申請(qǐng)人:寶納資源控股(集團(tuán))有限公司