1 引言

我國電弧爐冶煉工藝在20世紀80年代以前一直處于落后，經過幾十年的發展，在冶煉工藝和控制性能上逐步趕超國際水平。特別是在氧化鎂冶煉中，UniMAT PLC系統得到了設備制造客戶的肯定，實現了自動控制，減少了人工工作量和人工誤操作造成的設備損壞和經濟損失。

2 工作原理

電弧爐冶煉是一種低電壓大電流的工作方式，電能注入石墨電極，電極和礦石之間產生電弧，弧區溫度高達3000℃，可有效的將碳酸鎂礦石熔化。電弧爐主要有電弧爐變壓器、石墨電極、升降臂、活動爐體、變頻電機、控制系統等組成。石墨電極分別固定在升降臂上，通過變頻電機的正反轉驅動，調整石墨電極與礦石之間的距離，從而實現了對電流控制，同時保證三相電流平衡，實現了自動控制。圖1描述了電弧爐的主要組成部分。

圖1 電弧爐組成

3 控制系統組成

該控制系統由UniMAT PLC系統、變頻器、低壓電器、傳感器、變頻電機等組成。其中UniMAT PLC系統配置見表1、圖2.

表1：UniMAT PLC系統配置

UniMAT CPU226本機帶有24DI和16DO；可擴展7個IO模塊；集成2個通訊口，均支持PPI通訊；程序存儲空間為20K,用戶數據存儲空間為10K;采用FLASH技術超長時間掉電保持，無需電池支持，可將數據保存長達10年；特有的AES迭代加密算法，保護知識產權。

4 控制工藝

該控制系統的核心思想是控制石墨電極與礦石物料的間距，從而達到控制電流的目的；而關鍵節點則是電流電壓信號采集的準確性和穩定性。為達到上述目的，選用EM231模擬量輸入模塊采集A、B、C三相電流及電壓，通過EM232模擬量輸出模塊提供給變頻器運行的-10V至10V電壓信號。CPU將EM231和EM232采集到的信號進行處理，根據預設程序，實現設備的自動運行。圖2描述了控制系統的各PLC模塊的相應功能。（轉發暗號：億維UN200系列PLC）

圖2 PLC模塊功能

該系統可實現自動、手動兩種控制模式。自動運行時，CPU通過采集到電壓電流等反饋信號和電流設定值進行比較，進行計算，調整模擬量電壓輸出控制電機正反轉和運行頻率。手動運行時，通過操作控制面板上的按鈕，調整電機的正反轉和運行頻率。當設備出現異常，手動操作優先于自動操作。

該系統設有故障報警、故障停機等功能。設備發生故障時，有聲光電報警功能，提示操作人員進行響應，若出現電流超限、電機堵轉等嚴重故障時，設備自動停機。

5 結束語

設備現場工控環境惡劣，有高達20000KVA以上的變壓器；石墨電極與物料直接產生高溫電弧；3相4線制電源系統；電磁環境復雜，對CPU和模塊的穩定性和抗干擾能力有較高要求。通過驗證，UniMAT PLC模塊通過了現場惡劣環境的考驗。