基于单片机的电渣炉控制器设计

基于单片机的电渣炉控制器设计

张治钧

长春理工大学吉林长春

摘要：电渣炉是一种利用重熔电流产生热能熔化插入渣池的自耗电极，传统的电渣炉控制需要根据操作人员的经验进行判断，并且具有一定的主观性，并且容易造成设备的损坏。本文设计了一种单片机的电渣炉控制器，通过单片机实时监控电渣炉系统的运行状态，采集相应的电压、频率数据，进行实时修正，保证了运行数据的稳定性与正确性；而且整个熔炼过程几乎实现无人操作，有效提高生产效率，大大降低了工作人员的现场劳动强度。

关键词：电渣炉；单片机；控制器；设计

1概述

电渣炉是一种利用重熔电流产生热能熔化插入渣池的自耗电极，金属熔滴通过渣清洗后，在水冷结晶器中结晶成电渣锭的一种特殊冶炼设备，是特殊钢厂必不可少的生产设备。随着经济建设不断发展，要求冶金企业提供优质价廉、精细优良且纯净度高的特种钢材。因此冶金工业在工艺设备上必须不断创新，并采用现代化技术来实现其生产过程的精确、高效、增产及降耗的目的。

2存在的问题分析

目前，在电渣炉上广泛采用电渣重熔技术，但基本上都采用手工操作。对金属电极、结晶钢锭的移动，要根据操作人员的判断、经验，现场按钮操作；另外，对设定的冶炼电流、冶炼电压，由于电网参数波动和冶炼条件的改变而无法保证其稳定性。对全部冶炼过程没有完整的客观的生产纪录；各电渣炉生产独立，不利于工业生产的集中管理。另外，在电渣熔铸过程中，对熔铸质量、消耗的电能和生产效率影响最大的环节是对电极的控制。若电极下降速度过慢，会产生电弧放电，电流波动很大，电渣过程被破坏；若电极下降速度过快，就会造成电极与金属熔池的短路现象。

3基于单片机的电渣炉控制器设计

图1为基于单片机的电渣炉控制器图，基于单片机的电渣炉控制器主要由信号调整板、电极控制单元、抽定控制单元和单片机控制器构成，本控制器的信号调整板分别与电极控制单元、抽定控制单元、冶炼电压变压器、冶炼电流互感器和电子秤电路连接，电极控制单元分别与单片机控制器、打印机、显示器和变频器Ⅰ电路连接，本控制器的抽定控制单元分别与变频器Ⅱ和单片机控制器电路连接，单片机控制器分别与BCD拨码盘、冶炼电压调整器、蜂鸣器和工作灯组电路连接。

图1基于单片机的电渣炉控制器图

本文通过冶炼电压变压器和冶炼电流互感器将电压电流信号传递给信号调整板，经信号调整板处理后的信号发送给二级控制单元：电极控制单元和抽定控制单元，由控制单元控制变频器Ⅰ和变频器Ⅱ；当由电子秤、BCD拨码盘输入的数据经系统处理后有问题时，就会由报警系统蜂鸣器和工作灯组及时输出出错提示，并通过冶炼电压调整器进行电压修订；显示器可以实现对生产过程的监视，并通过打印机进行信息备案；电极控制单元内部设有驱动器，驱动器输出的是一组“系统总线”，作为扩展的I/O插槽与显示器和单片机控制器连接；抽定控制单元内部设有光电隔离器，光电隔离器采用TLP521-4，将模拟部分与数字部分在电气上完全隔离，光电隔离器分别与A/D转换器和D/A转换器相连，A/D转换器和D/A转换器连接模拟接口。

其中，单片机控制器采用8451单片机芯片，A/D转换器采用ICL7135双积分式，提高系统的抗干扰能力；D/A转换器采用DAC1210，提高控制精度；在信号调整板中，采用OP27运算放大器，进行高精度的信号转换。74LS245在电路中是起驱动键盘和显示器接口的作用，驱动器不仅可以减轻主机负担，增强驱动负载的能力，为负载电阻和分布电容提供较大的驱动电流，而且也能够消除驱动器后面负载电路对主机芯片的干扰和影响，较好地保证总线上信号波形的完整性。

由于BCD拨码盘可与任何一个I/O接口相连，但本系统BCD拨码盘的接口电路较一般的电路要复杂得多，所以键盘板系统中BCD拨码盘需要74LS244三态门缓冲驱动器作为专用输入口，用作BCD码输入，最多可将3片BCD拨码盘连接，每一个74LS244作为一个输入口，分别将每一个拨码盘接口与74LS244的1Y1、1Y2、1Y3、1Y4和2Y1、2Y2、2Y3、2Y4相连，由74LS138控制74LS244的片选，从而控制输入。

4结语

传统的电渣炉控制需要根据操作人员的经验进行判断，并且具有一定的主观性，并且容易造成设备的损坏。本文提供了一种基于单片机的电渣炉控制器，它设计合理、节能降耗，其通过单片机实时监控电渣炉系统的运行状态，采集相应的电压、频率数据，进行实时修正，保证了运行数据的稳定性与正确性；而且计算机执行的情况全部在操作屏上显示，必要时可实现人工干预，熔炼完成后，计算机存储熔炼参数，以便日后调阅、修改，并打印熔炼报表，整个熔炼过程几乎实现无人操作，有效提高生产效率，大大降低了工作人员的现场劳动强度。

参考文献：

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[5]余强，孙国会，姜周华，李花兵，姜利.电渣炉智能控制系统的开发与应用[J].中国冶金，2006.

作者简介：

张治钧，男，1998年01月，单位：长春理工大学。