本發明涉及一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統。

背景技術：

隨著物流網的盛行，以及工業4.0的推進，通過網絡化的方式對設備的實時監測成為可能。各行各業自動化程序的高度集成，網絡化的不斷普及，mes系統的日趨完善，因此，幾乎大多數的企業都有了對工廠內設備的工作狀況實時監測的需求，管理人員希望能夠及時的了解設備運行狀況并能夠對設備的歷史運行數據進行分析。目前，很多行業的網絡化已經相當完善，但是，由于工業電爐的工況條件相對惡劣，整體水平不是很高，不過，近兩年各個電爐廠家都在這方面有了一定的發展，正在逐步完善。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，可以通過該管理系統對電爐進行正常熔化、爐襯自動燒結、冷啟動以及千瓦時熔煉等操作，改善工業電爐的工況條件，設備布置合理，采用以太網方式的網絡化連接，簡化了布線，而且以太網通訊更加穩定可靠。

實現上述目的的技術方案是：一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，包括hmi設備、plc控制器、遠程io站、鐵水測溫裝置、大屏顯示裝置、遠程控制面板、電爐熔化控制板、以太網交換機和客戶通訊交換機，其中：

所述鐵水測溫裝置、大屏顯示裝置和電爐熔化控制板分別配置有以太網模塊；

所述hmi設備通過所述以太網交換機與所述plc控制器進行網絡連接；

所述遠程io站通過所述以太網交換機與所述plc控制器進行網絡連接；

所述鐵水測溫裝置通過所述以太網交換機與所述plc控制器進行網絡連接；

所述大屏顯示裝置通過所述以太網交換機與所述plc控制器進行網絡連接；

所述遠程控制面板通過所述以太網交換機與所述plc控制器進行網絡連接；

所述電爐熔化控制板通過所述以太網交換機與所述plc控制器進行網絡連接；

所述客戶通訊交換機與所述以太網交換機相連；

所述plc控制器通過所述客戶通訊交換機與客戶的mes系統(制造企業生產過程執行管理系統)進行數據交互。

上述的一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，其中：

所述hmi設備，用于設置電爐設備的參數，所述電爐設備的參數包括電爐的功率、電流、容壓、爐壓、gld以及頻率信息、電爐的規格尺寸和電爐使用的爐襯材料的信息以及熔解材料的信息，根據所述電爐設備的參數的不同，所述電爐熔化管理系統使用不同的模型計算出鐵水的溫度；

所述plc控制器，分別與所述hmi設備、遠程io站、鐵水測溫裝置、大屏顯示裝置、遠程控制面板、電爐熔化控制板通過網絡進行信息交換，將收集到的各種信息在所述電爐熔化管理系統顯示，并根據實際生產狀況進行記錄和報警，同時根據收集到的各種信息以及客戶的需求實時發送命令給所述電爐熔化控制板，對電爐熔化過程進行控制；

所述遠程io站，用于采集電爐重量信息、電爐位置信息、冷卻系統的水路溫度信息和流量信息，并通過網絡將采集到的各種信息傳輸到所述plc控制器，所述遠程io站還用于輸出電爐故障的蜂鳴報警，提醒操作人員；

所述鐵水測溫裝置，實時將檢測到的鐵水溫度傳輸到所述plc控制器，對電爐熔化管理系統中的鐵水溫度進行修正；

所述大屏顯示裝置，實時顯示熔化功率、爐體重量以及鐵水溫度，用于提示操作人員電爐信息；

所述電爐熔化控制板與所述plc控制器通過網絡進行數據交互，所述電爐熔化控制板接收來自所述plc控制器的命令，對電爐熔化過程進行控制。

上述的一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，其中，所述電爐熔化管理系統還包括熔化監控操作室、vip電源柜和蜂鳴報警器，其中：

所述plc控制器、以太網交換機和客戶通訊交換機安裝在所述熔化監控操作室內；

所述鐵水測溫裝置配置在電爐旁邊；

所述大屏顯示裝置安裝在操作人員易觀察的位置；

所述電爐熔化控制板安裝在所述vip電源柜內；

所述遠程io站安裝在電爐下方；

所述遠程控制面板依據客戶需求安裝；

所述蜂鳴報警器安裝在熔化監控操作室內或者熔化監控操作室的屋頂；

上述的一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，其中，所述電爐熔化管理系統用于管理多個電爐時，每個電爐均配置有所述遠程io站、電爐熔化控制板和鐵水測溫裝置。

上述的一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，其中，所述遠程io站通過溫度采集模塊采集冷卻系統的水路溫度信息。

本發明的基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，可以通過該管理系統對電爐進行正常熔化、爐襯自動燒結、冷啟動以及千瓦時熔煉等操作，改善工業電爐的工況條件，與現有技術相比具有以下優點：

(1)該熔化管理系統基于windows最新操作系統，采用工業組態軟件，操作界面簡單，對于操作人員非常容易上手，使用工業級觸摸屏，更加方便操作；

(2)該熔化管理系統提供了更加精確、可靠和完全可編程的控制方式，對于感應熔煉設備的安全和效率起到了極大的作用；

(3)該熔化管理系統是基于plc以及圍繞工業以太網設計完成，配置功能強大的數據庫，可以實現提供給客戶監控以及控制整個熔煉過程，從加料到澆注的可能；

(4)該熔化管理系統提供了診斷報警等功能，方便客戶進行記錄查詢跟蹤。也可以通過預留的網絡交換機與客戶的管理系統數據交互，進行統一管理。

附圖說明

圖1為本發明的基于plc的網絡化電爐熔化管理系統的結構圖；

圖2為本發明的基于plc的網絡化電爐熔化管理系統的設備分布圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的技術人員能更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對其具體實施方式進行詳細地說明：

請參閱圖1和圖2，本發明的最佳實施例，一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，包括hmi設備1、plc控制器2、遠程io站3、鐵水測溫裝置4、大屏顯示裝置5、遠程控制面板6、電爐熔化控制板7、以太網交換機8和客戶通訊交換機9。

鐵水測溫裝置4、大屏顯示裝置5和電爐熔化控制板7分別配置有以太網模塊；hmi設備1通過以太網交換機8與plc控制器2進行網絡連接；遠程io站3通過以太網交換機8與plc控制器2進行網絡連接；鐵水測溫裝置4通過以太網交換機8與plc控制器2進行網絡連接；大屏顯示裝置5通過以太網交換機8與plc控制器2進行網絡連接；遠程控制面板6通過以太網交換機8與plc控制器2進行網絡連接；電爐熔化控制板7通過以太網交換機8與plc控制器2進行網絡連接；客戶通訊交換機9與以太網交換機8相連；plc控制器2通過客戶通訊交換機9與客戶的mes系統進行數據交互，達到整個生產線甚至全廠的系統統一管理。

本發明的一種基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，工作時：

(1)hmi設備1，用于設置電爐設備的參數，電爐設備的參數包括電爐的功率、電流、容壓、爐壓、gld以及頻率信息、電爐的規格尺寸和電爐使用的爐襯材料的信息以及熔解材料的信息，根據電爐設備的參數的不同，電爐熔化管理系統使用不同的模型計算出鐵水的溫度；設置不同的參數，系統中計算會使用不同的模型，越精確的模型，計算出鐵水的溫度也會越精確；

(2)plc控制器2，作為整個融化管理系統的核心，負責與系統內其他設備的通訊，以及整個管理系統的數據管理和計算等功能；plc控制器2分別與hmi設備1、遠程io站3、鐵水測溫裝置4、大屏顯示裝置5、遠程控制面板6、電爐熔化控制板7通過網絡進行信息交換，將收集到的各種信息在電爐熔化管理系統顯示，并根據實際生產狀況進行記錄和報警，同時根據收集到的各種信息以及客戶的需求實時發送命令給電爐熔化控制板7，對電爐熔化過程進行控制；

(3)遠程io站3，用于采集電爐重量信息、電爐位置信息、冷卻系統的水路溫度信息和流量信息，并通過網絡將采集到的各種信息傳輸到plc控制器2，遠程io站3還用于輸出電爐故障的蜂鳴報警，提醒操作人員；遠程io站3通過溫度采集模塊12采集冷卻系統的水路溫度信息；

(4)鐵水測溫裝置4，實時將檢測到的鐵水溫度傳輸到plc控制器2，對電爐熔化管理系統中的鐵水溫度進行修正；

(5)大屏顯示裝置5，實時顯示熔化功率、爐體重量以及鐵水溫度，用于提示操作人員電爐信息；

(6)電爐熔化控制板7與plc控制器2通過網絡進行數據交互，電爐熔化控制板7接收來自plc控制器2的命令，對電爐熔化過程進行控制。

電爐熔化管理系統還包括熔化監控操作室10、vip電源柜11和蜂鳴報警器，各設備的布置一般按下述進行：plc控制器2、以太網交換機8和客戶通訊交換機9安裝在熔化監控操作室10內；鐵水測溫裝置4配置在電爐旁邊，便于測量鐵水的位置；大屏顯示裝置5安裝在操作人員易觀察的位置，用于提示操作人員電爐信息；電爐熔化控制板7安裝在vip電源柜11內；遠程io站3安裝在電爐下方，便于放線和接線，以及對箱體的保護；遠程控制面板6依據客戶需求安裝；蜂鳴報警器安裝在熔化監控操作室內或者熔化監控操作室的屋頂；

當采用本發明的電爐熔化管理系統管理多個電爐時，每個電爐均配置有遠程io站3、電爐熔化控制板7和鐵水測溫裝置4。

本發明的基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，在使用時，統一分配設備ip地址以及端口號等參數，分配好ip地址以及端口號之后，對所有設備包括plc控制器2、網絡模塊、遠程io站3、鐵水測溫裝置4、大屏顯示裝置5、電爐熔化控制板7、hmi設備1、遠程控制面板6等進行ip地址以及端口號的設置，設置完ip地址以及端口號后，在plc控制器2內完成設備的通訊工作。確保所有設備通訊正常之后，需要設置設備的信息參數。根據客戶設備的具體參數在hmi設備1中進行設置，例如電爐的功率、電流、容壓、爐壓、gld以及頻率信息等，還有購置電爐的規格尺寸，使用的爐襯材料的信息、熔解材料的信息等。設置不同的參數，系統中計算會使用不同的模型，越精確的模型，計算出鐵水的溫度也會越精確。電爐熔化管理系統都配置完成以后，操作人員就可以正常使用了，可以通過該管理系統對電爐進行正常熔化，爐襯自動燒結，冷啟動以及千瓦時熔煉等操作。

正常熔煉可以采用自動和手動模式，手動模式功率大小控制由操作工通過滑動條進行控制，自動模式可以根據爐膛內的鐵塊的重量以及當前的溫度進行功率的自動控制，當到達采樣溫度會有蜂鳴提示操作工進行鐵水溫度采樣，并修正溫度，出鐵水溫度到也會蜂鳴報警，提示操作人員出鐵水。達到了一種自動熔煉的功能。

爐襯自動燒結功能，是操作人員根據爐襯材料的燒結曲線在熔化管理系統的燒結界面設置好對應的預設曲線，然后只需要點擊開始，該熔化管理系統可以自動進行爐襯的燒結，方便安全。

綜上所述，本發明的基于plc的網絡化電爐熔化管理系統，可以通過該管理系統對電爐進行正常熔化、爐襯自動燒結、冷啟動以及千瓦時熔煉等操作，改善工業電爐的工況條件，設備布置合理，采用以太網方式的網絡化連接，簡化了布線，而且以太網通訊更加穩定可靠。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。