1系統(tǒng)組成

    本系統(tǒng)由一臺(tái)研華5X86/133工控機(jī)，輸入輸出電路板（D/A板，A/D板和觸發(fā)脈沖板），WB系列電流電壓傳感器，富士G11型變頻器（四臺(tái)，其中一臺(tái)備用）以及交流異步電動(dòng)機(jī)組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

    圖1系統(tǒng)組成框圖

    本系統(tǒng)采用電氣傳動(dòng)控制電極上下運(yùn)動(dòng)。經(jīng)計(jì)算，選用功率為7.5kW的異步電機(jī)，并以此為依據(jù)選用變頻器。本系統(tǒng)選用富士G11型變頻器，其特點(diǎn)是：不需要正負(fù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，僅根據(jù)給定頻率控制輸出電壓的大小和極性即可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向。

    由于電極的電弧電流太大（約為25kA），所以傳感器從電流互感器進(jìn)行采樣。因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換卡的輸入信號(hào)為電壓型，故我們選用電磁隔離、感應(yīng)式的WBI412as1Q型電流—電壓傳感器。而對于電弧電壓（一般為250V左右），則不需要中間環(huán)節(jié)，直接選用電磁隔離、感應(yīng)式的WBV414asQ型電壓－電壓傳感器即可。

    為了易于控制與維護(hù)，電極的每一相都為一套獨(dú)立設(shè)備（包括傳感器，變頻器，電機(jī)和印刷線路板），為此在控制軟件的設(shè)計(jì)中采用分相進(jìn)行獨(dú)立控制的原則。此外，額定電流的設(shè)定和電源模塊的供電所需要的0～12V電源，可通過小型變壓器和WY17812，WY27912等組成的電路來實(shí)現(xiàn)，此處不一一詳述。

    2硬件設(shè)計(jì)

    西安華昌電爐長期供應(yīng)電弧爐、精煉爐低壓電器及自動(dòng)化系統(tǒng)成套設(shè)備

    圖2控制系統(tǒng)框圖

    本系統(tǒng)選用研華公司開發(fā)的PCL730型A/D轉(zhuǎn)換卡，此卡提供32路DIO（DigitalInputOutput）通道，其中包括16路輸入和16路輸出。每路都帶有光耦隔離，用于提高系統(tǒng)的抗干擾能力。選用分辨率為12位的PCL728型D/A轉(zhuǎn)換卡作為輸出卡，此板卡具有2個(gè)通道，其輸出電壓范圍可利用板卡的跳線設(shè)定到－10V～＋10V之間，便可直接控制變頻器。在上述系統(tǒng)中，選用分辨率為12位的PCL813型A/D轉(zhuǎn)換卡，它可以提供32路模擬輸入量，故僅需一塊便可實(shí)現(xiàn)電弧電流、電弧電壓和電流設(shè)定值等的模數(shù)轉(zhuǎn)換。

    本系統(tǒng)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作狀態(tài)，其中自動(dòng)工作狀態(tài)又分為模擬狀態(tài)和數(shù)字狀態(tài)。在自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，可使繼電器觸點(diǎn)選擇模擬通路或數(shù)字通路（其中數(shù)字通路一般接常閉觸點(diǎn)），切換結(jié)構(gòu)如圖3所示。手動(dòng)工作狀態(tài)下，電路實(shí)現(xiàn)較為簡單，它不經(jīng)過中間電路和信號(hào)處理過程便可直接驅(qū)動(dòng)變頻器。所以它的優(yōu)先級(jí)較高，故適用于在緊急情況下的應(yīng)急操作，其與自動(dòng)狀態(tài)下的切換如圖4所示。

    圖3模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)切換

    圖4變頻器及相關(guān)電路

    富士變頻器端子12為設(shè)定電壓輸入端，端子11為模擬信號(hào)公共端，F(xiàn)WD為運(yùn)行/停止命令端，CM為接點(diǎn)輸入公共端。因?yàn)椴荒懿捎弥苯咏油ㄅc斷開主電路電源的方法來操作變頻器的運(yùn)行與停止。采用圖5所示的電路，在保持主電路接通的情況下，只需按按鈕開關(guān)SB，使交流接觸器線包帶電，吸合KM1使指示燈亮，KM2給變頻器送電（見圖4）。

    圖5變頻器開關(guān)

    此類變頻器通過鍵盤，面板操作體系（畫面轉(zhuǎn)換層次結(jié)構(gòu)）來設(shè)定，監(jiān)控，查詢。操作者通過LCD監(jiān)視器與操作鍵來設(shè)定自己所需確定的參數(shù)，如最高頻率，額定電壓，加速時(shí)間，轉(zhuǎn)矩特征等。在運(yùn)行過程中選擇自己所關(guān)心的數(shù)據(jù)（如輸出電壓）作為實(shí)時(shí)監(jiān)控對象。設(shè)計(jì)者還可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)電阻，處理報(bào)警輸出信號(hào)及抗干擾措施等等。