基于PLC的电石炉控制系统研究与设计

【摘要】： 电石炉是生产电石的核心设备,它是通过三相电极之间产生的电弧对原料进行加热,使原料在一定温度下发生化学反应而生产出电石产品。电石炉三相电极升降控制的好坏,直接影响到炉温和三相电流的不平衡程度,从而影响电石产品的质量和电网的质量。 以16500KVA半密闭电石炉技改项目为背景,针对电石炉具有的非线性、时变性、强耦合、难以建立精确数学模型,以及电石冶炼现场环境恶劣等特点,通过对电石炉系统的生产工艺、相关设备及仪表进行调研,设计出了一套完整的基于可编程控制器(PLC)的电石炉控制系统,包括PLC控制系统的软硬件和上位机人机监控界面的设计与工程实现。详细分析了电石炉控制系统的关键部分——电极自动调节系统,探讨了电极升降装置和位置-电流的数学模型,在对常用控制算法分析的基础上,提出了一种基于模糊解耦的电极调节算法,Matlab仿真结果与实际使用的结果表明该算法在静、动态响应、抗扰动能力以及鲁棒性等方面,均优于常规的PID控制。 部分研究成果已经成功应用于多个电石炉改造项目中。控制系统运行状况良好、可靠性高,较好地满足了电石生产要求,降低了操作人员的劳动强度,提高了产品质量和产量,降低了电能消耗,达到了预期的目标。