控制SARCON電弧爐電極

    　"我們選擇了CompactRIO平臺(tái)以及十分穩(wěn)定且提供了工業(yè)I/O板卡的FPGA技術(shù)。"

　　– Ion Arizti, Sarralle equipos siderúrgicos, dpto. Ingeniería. Oficina técnica eléctrica

　　The Challenge:

　　使用耐久的商業(yè)硬件為電弧爐開(kāi)發(fā)電極控制系統(tǒng)，以降低電力消耗并縮短鋼鐵熔化時(shí)間。

　　The Solution:

　　使用NI CompactRIO技術(shù)借助用于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的高采樣速率和寬范圍E/S板卡來(lái)采集高頻率信號(hào)，結(jié)合NI DIAdem數(shù)據(jù)管理軟件用于包括可視化、離線分析和報(bào)告開(kāi)發(fā)等在內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)管理。

　　Author(s):

　　Ion Arizti - Sarralle equipos siderúrgicos, dpto. Ingeniería. Oficina técnica eléctrica

　　目前，在鋼鐵制造過(guò)程中使用電弧爐會(huì)產(chǎn)生占據(jù)總開(kāi)發(fā)成本12%到18%的電能成本。僅次于原始材料，電能是第二大成本。從流程工程角度來(lái)看，降低這兩個(gè)成本是鋼鐵行業(yè)的重中之重。

　　在Sarralle，我們旨在為煉鋼工人提供比目前市場(chǎng)上現(xiàn)有更好的工具。我們基于在極高頻率下采集到的電學(xué)參數(shù)，開(kāi)發(fā)了電極控制系統(tǒng)，比現(xiàn)有儀器更精確地控制這些電極運(yùn)動(dòng)。借助該系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)現(xiàn)有條件對(duì)功率輸入進(jìn)行優(yōu)化。

　　新的系統(tǒng)降低了“啟動(dòng)”耗電，減少了電極、能量和折射消耗，并且提高了生產(chǎn)率。

　　硬件

　　為了完成開(kāi)發(fā)，我們搜索了市場(chǎng)上最快并且能夠滿足鋼鐵工廠穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集硬件。

　　我們選擇使用CompactRIO平臺(tái)以及十分穩(wěn)定并且提供了工業(yè)I/O板卡的FPGA技術(shù)。我們還選擇使用NI LabVIEW軟件作為實(shí)時(shí)控制器和FPGA的編程環(huán)境。對(duì)于可視化，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)與500 GB工業(yè)PC機(jī)相連，可以將50000多個(gè)鑄件存儲(chǔ)在 DIAdem 軟件管理的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　數(shù)據(jù)采集

　　在完成設(shè)置后，對(duì)于每個(gè)電極電網(wǎng)循環(huán)(20 mseg)，系統(tǒng)可以進(jìn)行100次電流和張力采樣，讓我們可以繪制爐子產(chǎn)生波形的完整曲線。CompactRIO系統(tǒng)的FPGA使實(shí)現(xiàn)這個(gè)采樣頻率成為可能。這樣，我們可以研究所有波形成分和例如噪聲、共振、諧波等失真。實(shí)時(shí)控制器完成多種分析，并且執(zhí)行通信、文件寫(xiě)入和修改。

表1. SARCON能夠完成多種計(jì)算

圖1. 電弧爐