原创《基于RS485总线石墨化过程测控系统设计》：本论文为您写石墨化毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
摘 要：采用RS485现场总线技术和网络技术,在MCGS WWW网络版组态软件平台上,设计了一套以工控机为主机的锂电池负极材料石墨化过程实时测控系统.系统的485现场节点整流变压器高压侧电气参数智能采集模块和变压器电动有载调节机构控制器分别完成变压器电气参数的采集和档位控制.设计并实现了一种基于线性光电耦合的二阶低通滤波器,整流器输出电压和电流及其他模拟信号经二阶低通滤波器处理后,由智能采集板卡采样.提出了一种能匹配设定功率曲线的变压器档位自动调控算法,可实现石墨化过程的优化控制.系统主机通过光纤接入企业局域网程控交换机,使系统具有远程监视功能.120多炉次的实际运行效果表明,石墨化过程实时测控系统稳定可靠、操作方便,产品质量稳定,平均炉次的电耗比原系统降低了6%.
关键词：监视和控制通用系统；石墨化；功率调节；485现场总线；远程控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A
碳材料制造的关键工序是石墨化过程,主导设备为大容量艾奇逊石墨化炉＼[1-2＼].用电成本占石墨化产品生产成本的50%以上,且石墨化过程中功率配送的准确性和实时性严重影响产品的成型质量和电耗＼[2＼].因此,理想的送电曲线应根据炉内温度和炉阻实时调整＼[1-3＼].但是,石墨化炉结构复杂,炉芯温度高达3 000 ℃,炉内温度场不均匀且复杂,致使炉内温度在线测量仍然是一个尚未解决的难题＼[1-2＼].到目前为止,石墨化配电还不能采取炉温反馈的各种闭环控制技术,各企业仍然采用根据经验制定的定时定功率配电方式控制石墨化过程的实际送电.
仅有极少文献＼[4-6＼]研究石墨化过程的控制技术.文献＼[4＼]和文献＼[5＼]分别介绍了一种采用DOS操作系统、PLC+组态软件的石墨化过程计算机控制系统,这些系统能按照配电功率曲线实现配电功率的调节,但通用性不强,没有通信和组网功能.文献＼[6＼]提出了采用神经网络构建石墨化过程控制模型的思想,但仅仅进行了仿真研究.现有实际的石墨化控制系统可实现变压器和整流器参数的采集、功率计算、数据显示及报警功能,但变压器档位的调节仍由操作员比较实际功率和规定功率曲线对应值,判断是否达到调档条件,来操作相应功能键调节档位,改变配送功率.由于人工操作具有较大的随意性,导致产品质量不稳定,甚至产生巨大的电能浪费.另外,现有石墨化控制系统都是独立的,企业管理部门完全靠人工报表来掌握系统的运行情况,不能实现资源共享,不利于企业的管理水平提升和管理成本控制.
针对现有石墨化炉控制系统存在的不足,采用RS485现场总线技术和网络技术＼[7-8＼],在MCGS WWW网络版组态软件平台＼[9-10＼]设计了一套以工控机为主机的石墨化过程实时测控系统.该系统能实时采集、计算、保存、多形式显示变压器和整流器电气和非电气参数,根据设置的配电功率曲线和实际功率自动或者手动调节变压器档位实现配电功率控制,新增上电自动启动、断电后自动重投运行、设备故障诊断和保护、多条件综合评判自动停机等功能,通过网络技术实现了资源共享和远程网络监控.
本文主要介绍了石墨化过程实时测控系统的结构和功能,给出了关键电路和核心软件的详细设计,提出了一种可以良好地跟踪给定配电功率曲线的自动功率配送方法.历时1年多、超过120炉次的实际运行效果表明,设计的石墨化实时测控系统稳定可靠,操作方便,石墨化产品质量稳定,电耗明显降低,实现了企业资源共享.
1 实时测控系统
石墨化过程实时测控系统构成如图1所示,由系统主机、远程监控系统、现场测控系统3部分组成.
1.1 系统主机
系统主机是一台研华工业控制计算机,装有MCGS WWW网络版组态软件,内置数据采集板卡PCI1710U,通过RS485总线和现场测控系统节点变压器档位控制器HMK7和智能交流电量采集模块EDA9033A连接,获取相应的现场信号和调控变压器的档位；通过光纤和企业局域网交换机连接,组成远程网络监视系统,实现资源共享；主机在组态软件平台完成所有数据处理、数据库存盘、数据显示、报表输出,运行控制策略——实时控制软件实现对石墨化过程送电功率的自动配送.
1.2 现场测控系统
现场测控系统采用485现场总线技术,由EDA9033A采集模块、HMK7档位控制器构成RS485总线节点,和主机组成主从式RS485总线系统,分别完成整流变压器高压侧电气参数、变压器当前档位信息的采集和变压器档位的电动调节,已变换成标准信号的变压器和整流器油温等非电量参数、整流器输出直流电压和电流等电气参数经现场的信号调理电路送入PCI1710U.
1.3 远程监控系统
远程监控系统由企业局域网中的多台指定用户终端作为监视终端,通过局域网程控交换机,经由光纤和系统主机连接构成,系统主机作为远程监视系统的服务器.
监控终端和主机均使用MCGS WWW网络版组态软件.该组态软件改变传统基于C/S（客户/服务器）的模式,使服务器和客户端之间的通讯采用目前应用最为广泛的TCP/IP协议,因此远程监控系统可以充分利用企业原有的局域网设施＼[10＼].由于MCGS WWW网络版组态软件引入了瘦客户机机制,只要客户端装有Microsoft Internet Explorer5.0版本的网页浏览器,在浏览器中输入服务器的IP地址,即可在网页中远程监测甚至控制现场,使用十分方便.
远程监控系统的通讯使用光纤媒介,不仅加快了数据的交换速度,而且可避免系统遭受雷击,从而提高了安全稳定性.
2 信号采集和变压器档位控制设计
石墨化过程实时测控系统需要及时判断石墨化设备：整流变压器、整流器的运行状态,实时调节变压器档位实现功率配送以保障石墨产品质量和设备安全、降低能耗.因此,需要实时采集各种现场参数：变压器高压侧的电参数、整流器输出电参数、变压器油温和整流器冷却水温等非电气参数、变压器当前档位信息,以及高压合闸和跳闸、变压器瓦斯门限报警、整流硅快速熔断器故障、电动操作机构故障、电动操作到位、变压器档位限位等信号.
石墨化论文参考资料：
结论：基于RS485总线石墨化过程测控系统设计为适合不知如何写石墨化方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于石墨化名词解释论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
