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CN107164593B - 一种基于plc的网络化电炉熔化管理系统 - Google Patents

一种基于plc的网络化电炉熔化管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，包括HMI设备、PLC控制器、远程IO站、铁水测温装置、大屏显示装置、远程控制面板、电炉熔化控制板、以太网交换机和客户通讯交换机。所述铁水测温装置、大屏显示装置和电炉熔化控制板分别配置有以太网模块；所述HMI设备、通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；所述远程IO站、铁水测温装置、大屏显示装置、远程控制面板、电炉熔化控制板分别通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；所述PLC控制器通过所述客户通讯交换机与客户的MES系统进行数据交互。本发明的基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，可以改善工业电炉的工况条件。

Description

一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统
技术领域
本发明涉及一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统。
背景技术
随着物流网的盛行，以及工业4.0的推进，通过网络化的方式对设备的实时监测成为可能。各行各业自动化程序的高度集成，网络化的不断普及，MES系统的日趋完善，因此，几乎大多数的企业都有了对工厂内设备的工作状况实时监测的需求，管理人员希望能够及时的了解设备运行状况并能够对设备的历史运行数据进行分析。目前，很多行业的网络化已经相当完善，但是，由于工业电炉的工况条件相对恶劣，整体水平不是很高，不过，近两年各个电炉厂家都在这方面有了一定的发展，正在逐步完善。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，可以通过该管理系统对电炉进行正常熔化、炉衬自动烧结、冷启动以及千瓦时熔炼等操作，改善工业电炉的工况条件，设备布置合理，采用以太网方式的网络化连接，简化了布线，而且以太网通讯更加稳定可靠。
实现上述目的的技术方案是：一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，包括HMI设备、PLC控制器、远程IO站、铁水测温装置、大屏显示装置、远程控制面板、电炉熔化控制板、以太网交换机和客户通讯交换机，其中：
所述铁水测温装置、大屏显示装置和电炉熔化控制板分别配置有以太网模块；
所述HMI设备通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述远程IO站通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述铁水测温装置通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述大屏显示装置通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述远程控制面板通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述电炉熔化控制板通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述客户通讯交换机与所述以太网交换机相连；
所述PLC控制器通过所述客户通讯交换机与客户的MES系统(制造企业生产过程执行管理系统)进行数据交互。
上述的一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，其中：
所述HMI设备，用于设置电炉设备的参数，所述电炉设备的参数包括电炉的功率、电流、容压、炉压、GLD以及频率信息、电炉的规格尺寸和电炉使用的炉衬材料的信息以及熔解材料的信息，根据所述电炉设备的参数的不同，所述电炉熔化管理系统使用不同的模型计算出铁水的温度；
所述PLC控制器，分别与所述HMI设备、远程IO站、铁水测温装置、大屏显示装置、远程控制面板、电炉熔化控制板通过网络进行信息交换，将收集到的各种信息在所述电炉熔化管理系统显示，并根据实际生产状况进行记录和报警，同时根据收集到的各种信息以及客户的需求实时发送命令给所述电炉熔化控制板，对电炉熔化过程进行控制；
所述远程IO站，用于采集电炉重量信息、电炉位置信息、冷却系统的水路温度信息和流量信息，并通过网络将采集到的各种信息传输到所述PLC控制器，所述远程IO站还用于输出电炉故障的蜂鸣报警，提醒操作人员；
所述铁水测温装置，实时将检测到的铁水温度传输到所述PLC控制器，对电炉熔化管理系统中的铁水温度进行修正；
所述大屏显示装置，实时显示熔化功率、炉体重量以及铁水温度，用于提示操作人员电炉信息；
所述电炉熔化控制板与所述PLC控制器通过网络进行数据交互，所述电炉熔化控制板接收来自所述PLC控制器的命令，对电炉熔化过程进行控制。
上述的一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，其中，所述电炉熔化管理系统还包括熔化监控操作室、VIP电源柜和蜂鸣报警器，其中：
所述PLC控制器、以太网交换机和客户通讯交换机安装在所述熔化监控操作室内；
所述铁水测温装置配置在电炉旁边；
所述大屏显示装置安装在操作人员易观察的位置；
所述电炉熔化控制板安装在所述VIP电源柜内；
所述远程IO站安装在电炉下方；
所述远程控制面板依据客户需求安装；
所述蜂鸣报警器安装在熔化监控操作室内或者熔化监控操作室的屋顶；
上述的一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，其中，所述电炉熔化管理系统用于管理多个电炉时，每个电炉均配置有所述远程IO站、电炉熔化控制板和铁水测温装置。
上述的一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，其中，所述远程IO站通过温度采集模块采集冷却系统的水路温度信息。
本发明的基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，可以通过该管理系统对电炉进行正常熔化、炉衬自动烧结、冷启动以及千瓦时熔炼等操作，改善工业电炉的工况条件，与现有技术相比具有以下优点：
(1)该熔化管理系统基于Windows最新操作系统，采用工业组态软件，操作界面简单，对于操作人员非常容易上手，使用工业级触摸屏，更加方便操作；
(2)该熔化管理系统提供了更加精确、可靠和完全可编程的控制方式，对于感应熔炼设备的安全和效率起到了极大的作用；
(3)该熔化管理系统是基于PLC以及围绕工业以太网设计完成，配置功能强大的数据库，可以实现提供给客户监控以及控制整个熔炼过程，从加料到浇注的可能；
(4)该熔化管理系统提供了诊断报警等功能，方便客户进行记录查询跟踪。也可以通过预留的网络交换机与客户的管理系统数据交互，进行统一管理。
附图说明
图1为本发明的基于PLC的网络化电炉熔化管理系统的结构图；
图2为本发明的基于PLC的网络化电炉熔化管理系统的设备分布图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1和图2，本发明的最佳实施例，一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，包括HMI设备1、PLC控制器2、远程IO站3、铁水测温装置4、大屏显示装置5、远程控制面板6、电炉熔化控制板7、以太网交换机8和客户通讯交换机9。
铁水测温装置4、大屏显示装置5和电炉熔化控制板7分别配置有以太网模块；HMI设备1通过以太网交换机8与PLC控制器2进行网络连接；远程IO站3通过以太网交换机8与PLC控制器2进行网络连接；铁水测温装置4通过以太网交换机8与PLC控制器2进行网络连接；大屏显示装置5通过以太网交换机8与PLC控制器2进行网络连接；远程控制面板6通过以太网交换机8与PLC控制器2进行网络连接；电炉熔化控制板7通过以太网交换机8与PLC控制器2进行网络连接；客户通讯交换机9与以太网交换机8相连；PLC控制器2通过客户通讯交换机9与客户的MES系统进行数据交互，达到整个生产线甚至全厂的系统统一管理。
本发明的一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，工作时：
(1)HMI设备1，用于设置电炉设备的参数，电炉设备的参数包括电炉的功率、电流、容压、炉压、GLD以及频率信息、电炉的规格尺寸和电炉使用的炉衬材料的信息以及熔解材料的信息，根据电炉设备的参数的不同，电炉熔化管理系统使用不同的模型计算出铁水的温度；设置不同的参数，系统中计算会使用不同的模型，越精确的模型，计算出铁水的温度也会越精确；
(2)PLC控制器2，作为整个融化管理系统的核心，负责与系统内其他设备的通讯，以及整个管理系统的数据管理和计算等功能；PLC控制器2分别与HMI设备1、远程IO站3、铁水测温装置4、大屏显示装置5、远程控制面板6、电炉熔化控制板7通过网络进行信息交换，将收集到的各种信息在电炉熔化管理系统显示，并根据实际生产状况进行记录和报警，同时根据收集到的各种信息以及客户的需求实时发送命令给电炉熔化控制板7，对电炉熔化过程进行控制；
(3)远程IO站3，用于采集电炉重量信息、电炉位置信息、冷却系统的水路温度信息和流量信息，并通过网络将采集到的各种信息传输到PLC控制器2，远程IO站3还用于输出电炉故障的蜂鸣报警，提醒操作人员；远程IO站3通过温度采集模块12采集冷却系统的水路温度信息；
(4)铁水测温装置4，实时将检测到的铁水温度传输到PLC控制器2，对电炉熔化管理系统中的铁水温度进行修正；
(5)大屏显示装置5，实时显示熔化功率、炉体重量以及铁水温度，用于提示操作人员电炉信息；
(6)电炉熔化控制板7与PLC控制器2通过网络进行数据交互，电炉熔化控制板7接收来自PLC控制器2的命令，对电炉熔化过程进行控制。
电炉熔化管理系统还包括熔化监控操作室10、VIP电源柜11和蜂鸣报警器，各设备的布置一般按下述进行：PLC控制器2、以太网交换机8和客户通讯交换机9安装在熔化监控操作室10内；铁水测温装置4配置在电炉旁边，便于测量铁水的位置；大屏显示装置5安装在操作人员易观察的位置，用于提示操作人员电炉信息；电炉熔化控制板7安装在VIP电源柜11内；远程IO站3安装在电炉下方，便于放线和接线，以及对箱体的保护；远程控制面板6依据客户需求安装；蜂鸣报警器安装在熔化监控操作室内或者熔化监控操作室的屋顶；
当采用本发明的电炉熔化管理系统管理多个电炉时，每个电炉均配置有远程IO站3、电炉熔化控制板7和铁水测温装置4。
本发明的基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，在使用时，统一分配设备IP地址以及端口号等参数，分配好IP地址以及端口号之后，对所有设备包括PLC控制器2、网络模块、远程IO站3、铁水测温装置4、大屏显示装置5、电炉熔化控制板7、HMI设备1、远程控制面板6等进行IP地址以及端口号的设置，设置完IP地址以及端口号后，在PLC控制器2内完成设备的通讯工作。确保所有设备通讯正常之后，需要设置设备的信息参数。根据客户设备的具体参数在HMI设备1中进行设置，例如电炉的功率、电流、容压、炉压、GLD以及频率信息等，还有购置电炉的规格尺寸，使用的炉衬材料的信息、熔解材料的信息等。设置不同的参数，系统中计算会使用不同的模型，越精确的模型，计算出铁水的温度也会越精确。电炉熔化管理系统都配置完成以后，操作人员就可以正常使用了，可以通过该管理系统对电炉进行正常熔化，炉衬自动烧结，冷启动以及千瓦时熔炼等操作。
正常熔炼可以采用自动和手动模式，手动模式功率大小控制由操作工通过滑动条进行控制，自动模式可以根据炉膛内的铁块的重量以及当前的温度进行功率的自动控制，当到达采样温度会有蜂鸣提示操作工进行铁水温度采样，并修正温度，出铁水温度到也会蜂鸣报警，提示操作人员出铁水。达到了一种自动熔炼的功能。
炉衬自动烧结功能，是操作人员根据炉衬材料的烧结曲线在熔化管理系统的烧结界面设置好对应的预设曲线，然后只需要点击开始，该熔化管理系统可以自动进行炉衬的烧结，方便安全。
综上所述，本发明的基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，可以通过该管理系统对电炉进行正常熔化、炉衬自动烧结、冷启动以及千瓦时熔炼等操作，改善工业电炉的工况条件，设备布置合理，采用以太网方式的网络化连接，简化了布线，而且以太网通讯更加稳定可靠。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (1)

1.一种基于PLC的网络化电炉熔化管理系统，其特征在于，包括HMI设备、PLC控制器、远程IO站、铁水测温装置、大屏显示装置、远程控制面板、电炉熔化控制板、以太网交换机和客户通讯交换机，其中：
所述铁水测温装置、大屏显示装置和电炉熔化控制板分别配置有以太网模块；
所述HMI设备通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述远程IO站通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述铁水测温装置通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述大屏显示装置通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述远程控制面板通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述电炉熔化控制板通过所述以太网交换机与所述PLC控制器进行网络连接；
所述客户通讯交换机与所述以太网交换机相连；
所述PLC控制器通过所述客户通讯交换机与客户的MES系统进行数据交互；
所述HMI设备，用于设置电炉设备的参数，所述电炉设备的参数包括电炉的功率、电流、容压、炉压、GLD以及频率信息、电炉的规格尺寸和电炉使用的炉衬材料的信息以及熔解材料的信息，根据所述电炉设备的参数的不同，所述电炉熔化管理系统使用不同的模型计算出铁水的温度；
所述PLC控制器，分别与所述HMI设备、远程IO站、铁水测温装置、大屏显示装置、远程控制面板、电炉熔化控制板通过网络进行信息交换，将收集到的各种信息在所述电炉熔化管理系统显示，并根据实际生产状况进行记录和报警，同时根据收集到的各种信息以及客户的需求实时发送命令给所述电炉熔化控制板，对电炉熔化过程进行控制；
所述远程IO站，用于采集电炉重量信息、电炉位置信息、冷却系统的水路温度信息和流量信息，并通过网络将采集到的各种信息传输到所述PLC控制器，所述远程IO站还用于输出电炉故障的蜂鸣报警，提醒操作人员；
所述铁水测温装置，实时将检测到的铁水温度传输到所述PLC控制器，对电炉熔化管理系统中的铁水温度进行修正；
所述大屏显示装置，实时显示熔化功率、炉体重量以及铁水温度，用于提示操作人员电炉信息；
所述电炉熔化控制板与所述PLC控制器通过网络进行数据交互，所述电炉熔化控制板接收来自所述PLC控制器的命令，对电炉熔化过程进行控制；所述电炉熔化管理系统还包括熔化监控操作室、VIP电源柜和蜂鸣报警器，其中：
所述PLC控制器、以太网交换机和客户通讯交换机安装在所述熔化监控操作室内；
所述铁水测温装置配置在电炉旁边；
所述大屏显示装置安装在操作人员易观察的位置；
所述电炉熔化控制板安装在所述VIP电源柜内；
所述远程IO站安装在电炉下方；
所述远程控制面板依据客户需求安装；
所述蜂鸣报警器安装在熔化监控操作室内或者熔化监控操作室的屋顶；
所述电炉熔化管理系统用于管理多个电炉时，每个电炉均配置有所述远程IO站、电炉熔化控制板和铁水测温装置；
所述远程IO站通过温度采集模块采集冷却系统的水路温度信息。
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