控制SARCON電弧爐電極

圖3. 基于LabVIEW的SARCON HMI

　　在Sarralle，我們旨在為煉鋼工人提供比目前市場上現有更好的工具。我們基于在極高頻率下采集到的電學參數，開發了電極控制系統，比現有儀器更精確地控制這些電極運動。借助該系統，用戶可以根據現有條件對功率輸入進行優化。

　　新的系統降低了“啟動”耗電，減少了電極、能量和折射消耗，并且提高了生產率。

硬件

　　為了完成開發，我們搜索了市場上最快并且能夠滿足鋼鐵工廠穩定性標準的實時數據采集硬件。

　　我們選擇使用CompactRIO平臺以及十分穩定并且提供了工業I/O板卡的FPGA技術。我們還選擇使用NILabVIEW軟件作為實時控制器和FPGA的編程環境。對于可視化，數據采集系統通過以太網與500GB工業PC機相連，可以將50000多個鑄件存儲在DIAdem軟件管理的數據庫中。

數據采集

　　在完成設置后，對于每個電極電網循環（20mseg），系統可以進行100次電流和張力采樣，讓我們可以繪制爐子產生波形的完整曲線。CompactRIO系統的FPGA使實現這個采樣頻率成為可能。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。實時控制器完成多種分析，并且執行通信、文件寫入和修改。

圖4.SARCON能夠完成多種計算

　　可視化與過程控制

　　我們接著討論在開發人機界面（HMI）系統時的經歷，我們已經將SARCON集成到機器可視化中。為此，我們使用圖形化用戶接口實現了CompactRIO和基于PC的設備之間的低層通信，使用戶能夠控制和監視整個過程。通信還允許在監督控制和數據采集（SCADA）架構中共享數據。

　　動態PID

　　使用動態比例積分微分（PID）控制，我們可以實現以下功能：

　　分析送到伺服閥門的數值，它是根據指令獲得的實際值。動態PID控制調整輸出值以避免在發送信號和電極運動之間的失真，從而減少振動并能夠提高電弧的穩定性

　　根據指令的變化來調節常數K的不同數值

　　調節液壓工作曲線的比例積分常數

　　可調節液壓信號的頻率

　　系統并不只是為Sarralle設計并建造的堅固設備而設計的，它還適用于那些并不很堅固且在相對快速運動時受到振動和共振影響的設計。借助SARCON，用戶可以調節伺服閥門的電信號輸出間隔，以避免產生消極共振。用戶還可以設置伺服閥門信號出口時間的參數，它適用于任何類型的伺服閥門和反應時間，能夠將搖桿內的振動降至最小，從而減少電極斷裂。

　　新系統的改進與優點

　　我們開發了具有更高數據采集速度的系統，為控制系統提供了采集更好信息的功能。我們的系統還允許向液壓發送指令，對現有機械和液壓設計的功率輸入進行優化。

　　在設計中，我們提出了一個基于商業硬件的堅固的系統，由于沒有使用來自其他系統的專用電極，無需強制用戶儲存大量電子元件，因此使得客戶的維護過程更加容易。此外，系統還擁有能夠存儲歷史數據的大型數據庫。