一、控制系统简介
首先感谢您选择使用本公司控制系统，西安亿万先生MR软件技术有限公司是专业研发并生产电渣炉控制系统的高科技公司，是国家认证的高新技术企业，为国内主要生产电渣炉的企业OEM控制系统。公司从2001年开始涉足电渣炉控制研发及生产，到目前为止已生产配套200多套控制系统。目前最新控制系统处于国内领先水平。
二、控制系统特点
（1） 熔速测量。在恒熔速控制中称重的精度很重要，但熔速的计算算法更重要。在熔炼过程中电极在不停的加速和减速，称重的数据变化是不可避免的，这种变化量被称为扰动量。有时扰动量是真实值得5-10倍。如何在大扰动量的情况下精确计算熔速是一项很有挑战性的工作。我们学习托利多防抖动技术并采用高次非线性回归算法，使得在大扰动量的情况下仍能准确测量熔速。
（2） 熔速控制。熔速控制是典型的大滞后系统，大滞后系统历来是控制领域的难题，没有一套成熟的算法解决这个世界性的难题。特别是大吨位电渣炉，它的热惯性很大，用常规的PID控制根本无法满足要求。我们建立了根据重量加速度的熔速预估模型，从应用实践来看效果非常明显。
（3） 摆幅控制。在电渣炉熔炼过程中理想的插入深度一直是追求的目标，但插入深度很难测量但可以通过有效的摆幅反映插入深度。在实际过程中摆幅控制和熔速控制是相互影响的，我们引入特殊的算法使得在调整熔速时不影响插入深度。
（4） 在熔炼过程中可随时切换控制方式：熔速控制、工艺曲线控制（含功率递减及恒功率控制）.也可以在容量的不同时间段或重量范围切换控制方式。
三、系统功能
1、熔速控制
熔速控制采用串级控制方案。电子称用于测量电极剩余重量，其传感器信号进入电子称二次仪表，二次仪表通过PROFIBUS DP / PROFINET总线将信号送入计算机系统。计算机系统完成实际熔化速度的计算，并将计算结果与设定熔化曲线比较，经智能控制算法确定输出熔化电压给定值，此为控制内环。PLC控制磁调柜达到有载无极调压，从而保证熔炼过程的电压控制，进而保证熔炼按设定熔化曲线控制，此为控制外环。
2、电压摆动控制
PLC系统通过电压的摆动值测量与控制实现电极的插入深度的控制，确保恒渣阻熔炼，来保证钢锭质量。
3、熔炼过程各时期控制策略
引弧造渣期：采用模拟人工手动控制的智能模糊控制方式实现自动引弧，不追求电极电流的绝对平稳，控制电极电流在一个相对的区间内，变压器的二次电压成递增规律调整达稳定设定值。
正常冶炼期：根据熔速设定值，采用智能PID算法跟踪控制曲线，控制熔炼电流，实现递减熔速控制，实现恒熔速控制。
填充期：根据电极剩余重量，系统自动进入充填期。充填期采用递减熔化速度方式，保持较小的电极熔化速度以补充熔池凝固收缩的体积量，以保证头部基本为平面，没有明显的下凹为目标。采用同时减小电极电流与电压设定值的控制策略。
4、冶炼过程用电制度的输入与选择使用
上位监控允许工艺技术人员输入钢种、电极尺寸、重量、重熔过程的供电制度和电极熔化速度等工艺参数，并存储在上位机中。操作人员可根据冶炼工艺要求通过用电制度查询窗口，利用简单的键操作选择电极熔化速度曲线。控制级根据对应的曲线完成钢锭重熔的控制，从而使系统具有多品种、多规格生产能力，适应市场的各种需求。
四、HMI功能说明
1、实时监视画面
画面显示主要设备运行状况：包括二次电压、熔炼电流、电极熔化速度、电极剩余长度和重量、瞬时功率和电能消耗量在内的实时熔炼参数；循环水温度、压力和流量值显示；设备主要故障显示；对PLC各I/O口及程序执行状态信息指示，方便操作人员监视设备运行，及时了解与处理各种故障。
2、实时及历史趋势
电极熔化过程的二次电压、熔炼电流、电极熔化速度、电极位置、电极熔化重量、循环冷却水水温、压力和流量等可通过实时趋势画面选择观察，同时，也提供历史趋势画面，以便于工艺分析，监视冶炼工艺过程。
3、故障报警记录、主要操作记录
设备运行中出现的各种故障及时声光报警，故障报警及主要操作全部记录保存下来，可随时调入画面查看。
五、HMI使用说明
1、主画面截图如下：
1、在开炉前请确认选择工艺是否符合所冶炼钢种的工艺
2、需要点击“冶炼开始”才会调取工艺设定参数。
1.1主画面详解：
1、全局显示冶炼工位电极位置、钢锭重量及电极重量、设定熔速及实际熔速、设定电流及实际电流、设定电压及实际电压、设定渣阻及实际渣阻等参数。可以在切换到其他画面也能时时观察到炉子参数动态。不会因为修改工艺或其他参数而造成检测不到炉子的时时状况。
1、冶炼开始：点击“冶炼开始”记录的工控机系统时间。
2、冶炼结束：点击“冶炼结束”记录的工控机系统时间。
3、冶炼时间：有效的（有冶炼电流）冶炼时间。
4、分闸时间：在本炉冶炼状态下的分闸时间。
5、本状态下工作时间：当前工作状态的冶炼时间。
1、 每次开始冶炼高压合闸前必须先确认“冶炼开始”按钮，冶炼结束后按“冶炼结束”按钮。这也是历史记录开始记录和结束的时间节点。
2、各快捷键的含义：
F1：主画面
F2：工艺参数画面
F3：熔炼实时曲线
F4：报警配置画面
F5：控制参数设置
F6：历史曲线
F7：设定电流、电压及实时曲线
F8：修改记录
F9：工作阶段强制转换
1、所有的时时显示报警，都以红色显示点。击确认报警后如果变白则说明故障已解除（或者是误信号）。否则说明故障一直存在。需要去处理。
2、此界面显示的故障信息在F4里面可以配置和查看
3、在F6界面里可以查看历史报警记录。
1、冶炼状态提示，包含各工作状态（包含起弧化渣、提电流、重熔、交换电极及热封顶）已工作时间及还剩余的时间。方便用户提前做好准备工作。
2、在重熔状态下冶炼时间是由熔速决定的。
2、工艺参数设置画面
2.1总体参数界面
1、电流上限：二次电流最大报警设定值，但超过该值后报警。主画面的实际电流显示会变红。并且此时会强制磁调开度一个很小的值，使得变压器输出很小，达到保护底结晶器的目的。
2、热封顶开始重量：冶炼过程自耗电极的重量到达该设定值后，系统会弹出补缩对话框提示进入补缩阶段，程序会自动转入补缩阶段确认框。
3、冶炼结束报警重量：在热封顶阶段冶炼过程中当自耗电极重量到达该设定值后，系统会弹出冶炼结束对话框，提示冶炼结束，请确认。确认后系统自动转入冶炼结束，电流、电压归零。
4、假电极重量：自耗电极顶部焊接部分重量，用于计算自耗电极重量。
5、母材重量=称重显示重量-假电极重量。
6、结晶器直径：主画面估算液面高度的依据（结晶器的平均直径）
7、红线：设定引弧状态电极下降的最大距离（电极离下护底板的距离）此值必须要根据每一炉引弧方式的不同而设置，防止打坏底结晶器。
8、保护重量：电极触底后压在引弧剂上的重量，此值必须要设置，且不能太大防止反向力太大导致设备损坏。
9、熔速电压增量系数：调节参数请勿随意设置。
10、菜单功能：
[1] 另存为：另存工艺到文件。
[2] 保存并下载配方：参数送入控制程序而且存档。
[3] 读取PLC数据：读取PLC里执行数据。
[4] 清零：清除页面所有数据，从新来设置。
[5] 修改下载配方：只写入程序不存档。
2.2起弧化渣参数
注意：段结束后窗口提示：打“√”表示各阶段进入前系统都会弹出提示框，手动点击确认后才开始继续进行下一个阶段，如果不选此功能系统会自动根据工艺进行下去。无需人工确认。
起弧化渣参数说明：
1、时间段：每个工艺段的时间（分钟）
2、电流设定：给定电流设置（安培）
3、慢速电机输出的额定转速的输出百分比，比如额定1500Rmp/Min，80%即为1200Rmp。上升、下降都是一样的。
4、电机上升死区：也即实际电流在设定电流±死区电流范围内是不输出的，只有超过这个范围才进行调节输出。
5、电流偏差（实际值和设定值%差）小于此值时，PID中P(比例)系数选择P1，
6、电流偏差（实际值和设定值%差）大于此值时，PID中P(比例)系数选择P3，
7、电流偏差介于上偏差和下偏差范围内时PID中P(比例)系数选择P2
8、伺服控制：电流、电压、渣阻。根据不同工艺选控制方式。
9、电压时间段：和电流时间段设置方式一致。（分段时间可以不一致，总时间应该是一致的）
10、电压设定值：电压设定值
11、电源最小开度：磁调的最小触发信号
12、电源最大开度：磁调控制信号的最大值
13、注意：在此阶段选择不同的控制方式其他参数也需要同步改变：
2.3提电流阶段参数
提电流阶段中的参数说明：
1、时间段：每个工艺段的时间（分钟）
2、电流设定：给定电流设置（安培）
3、电压时间段：和电流时间段设置方式一致。（分段时间可以不一致，总时间应该是一致的）
4、伺服控制：选择伺服控制的驱动源是电流控制、电压控制或者渣阻控制，在该系统中由于二次电压波动较大，所以设置为电流驱动伺服。
5、摆幅控制：选择是否投入电压摆幅。On=是，Off=否
6、电压设定值：冶炼设定电压值
7、渣阻控制：只有激活渣阻控制时需要设置此参数。
8、摆幅设定值：根据实际工艺来设置，摆幅的具体含义请参照前文解释。
9、摆幅比例和积分常数是指电流PID中的P、I参数。通常选择P为0.5，I为300左右。此参数是调节参数一般设置好不需要改变。
10、伺服速度百分比：伺服电机输出的额定转速的输出百分比
注意：此阶段选择不同的控制方式相应的会打开需要设置的参数，其他不相关的参数会自动变灰，不需要设置。
2.4重熔阶段参数
重熔阶段中的参数说明：
1、设定值方式：有时间或者钢锭重量两种方式。
选择时间方式：重熔的工艺按照时间曲线进行；
选择重量方式：重熔的工艺按照钢锭重量曲线进行；
2、熔速控制：选择是否投入熔速控制。On=是，Off=否
3、伺服控制：选择伺服控制的驱动源是电流控制、电压控制或者渣阻控制，在该系统中由于二次电压波动较大，所以设置为电流驱动伺服。
4、摆幅控制：选择是否投入电压摆幅。On=是，Off=否
5、电流设定值：电流工艺基准电流，由冶炼工艺来设定。
6、熔速设定值：熔速工艺基准熔速，由冶炼工艺来设定。
7、电压设定值：电压工艺基准电压，由冶炼工艺来设定。
8、渣阻设定值：渣阻工艺基准电压，由冶炼工艺来设定。
9、 摆幅设定：如果在摆幅控制里面选择ON在摆幅控制有效，摆幅是反映插入深度的参数。电压摆幅和渣阻摆幅（伺服控制选择渣控制时有效）的设定依据见前文叙述、需要根据实际炉况（渣系、渣量，电极特性等）来做调整。
10、伺服速度百分比：伺服电机输出的额定转速的输出百分比
11、熔速比例和积分常数是指电流PID中的P、I参数。通常选择P为0.5，I为100左右。此参数是调节参数一般设置好不需要改变。
12、电流增量：是根据熔速计算需要每次增加减少的电流定值，此值叠加范围：电流增加限幅值>熔速计算叠加的电流值>电流减小限幅值
13、电流增加限幅：根据熔速调节叠加到设定电流的最大增加值
14、电压减小限幅：根据熔速调节叠加到设定电流的最大减小值
15、摆幅的比例和积分常数是指电流PID中的P、I参数。通常选择P为0.5，I为500左右。此参数是调节参数一般设置好不需要改变。
摆幅比例及积分常数：摆幅PID中的P和I；
16、电压最小设定值：防止电压过低，输入功率太低造成电极焊接到金属熔池里面。
2.5热封顶阶段参数
热封顶参数和重熔阶段参数相同，请参考重熔参数进行设置。在此不一一赘述。
3、F2实时曲线与F6历史曲线查询
3.1 F2实时曲线
长按鼠标左键 从左上往右下框选可放大曲线 从右上往左下滑动可显示全屏曲线
长按鼠标右键拖动可移动曲线
3.2 数据表格
冶炼时一分钟记录一次数据
3.3 F6历史画面
1、本系统的工艺曲线是每一炉一个记录文件（文件名以日期+炉号的形式命名），查询历史记录时直接点击“读取历史记录”选择相应的历史记录文件打开就可以了
2、总体历史曲线：用来显示电渣炉参数的变化趋势以及变化时间过去的所有变化情况。在给定的提示对话框输入要读取的参数历史开始与结束时间点击“读历史数据”则会显示所要查询的参数变化曲线。点击根据需要对画面的进行编辑（Edit），点击可以打印历史参数变化曲线，点击可以复制历史参数变化曲线（copy）。
3、点击“报警记录”可以查到相应炉号在本炉生产过程中的所有报警信息
4、点击“统计数据”可以查到相应炉号在本炉生产过程中的电极的尺寸及重量信息
4、报警画面
报警画面可以时时观察设备报警状况。
5、改变冶炼阶段画面（F9）
F9改变冶炼阶段是一个应急功能，主要用于冶炼中断后进入某个工艺阶段使用，假如工艺不合适导致提前进入下一个阶段，或者设备出现故障回复后需要重新走前一段程序就可以使用此功能，使用方法：首先选择需要进入的阶段然后输入冶炼时间点击“确认”就可以强行进入此阶段了，在正常状态请谨慎使用此功能。
6、运行参数设置界面（F5）
6.1引弧化渣阶段PID参数
6.1.1菜单功能的说明：
1、读出：将参数从PLC读取到界面上来。在参数修改前必须先点击“参数从文件中读出”按钮将PLC参数读取上来后再做修改。
2、保存：将参数下载到PLC里面。修改完参数点击“保存参数到文件”按钮将参数写入到PLC，为防止修改的参数是否写入成功可以再次点击“读取”按钮来确认PLC内部的参数是否和您修改的一致
3、从文件中读入：从保存到工控机的参数文件中读取参数并显示在画面中。
4、保存参数到文件：可以将参数从PLC读取出来让后写入文件中方便下次使用。
6.1.2参数功能的说明：
1、变压器磁调控制PID参数：电压PID调节磁调的输出大小，使实际电压和设定电压相匹配，控制参数不建议用户修改！
2、电极升降控制参数，建议不要修改。
6.2PID控制参数
1、菜单功能参考引弧化渣阶段参数说明。
2、由于控制伺服的的方式选择不同，此界面参数所对应的功能也不同。
3、电源调节PID输出上限是指每次调节电源开度的最大值，电源调节PID输出下限是指每次调节电源开度的最小值，电源的开度范围也就是此设备的磁调的开度范围，在此范围设备可以完全满足工艺的需求。设定此值有利于电压的快速调节，同时也是对激磁部分的一种保护。此值调试设定后请勿更改。
4、P参数和I参数于电流偏差成积分函数关系，P和I值控制每单位时间电流调节的频率。在此略做简介。
他们的关系是：PI输出=
其中：-------比例系数（比例环节的作用是对偏差瞬间做出快速反应。一旦产生偏差，控制器立即产生控制作用，使得控制量向减少偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数，比例系数越大，控制越强，过的比例系数会导致系统震荡，破坏系统的稳定性。）
-----调节器的偏差，也即给定值于测量值的差值
--------积分时间（积分环节的作用是把偏差的积累作为输出，在控制过程中只要有偏差存在，积分环节的输出就会不断增大。积分环节的调节虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量，积分时间越大，积分的累积作用就越弱。增大积分常数会减慢静态误差的消除过程，但可以减少超调量，提高系统稳定性。）
6.3熔速参数
1、参数属于调试参数不做说明请勿修改。
2、熔速的调整主要靠电流来调整，但是如果熔速偏差太大单靠电流调整就需要很长的时间，此时如果通过电流的增减量俩同步调整电压就能相对较快的使熔速达到设定值
3 此界面的参数值需要专业人员来设置，请勿轻易更改。
6.4摆幅参数
参数属于调试参数不做说明请勿修改。
6.5摆幅参数
参数属于调试参数不做说明请勿修改
6.6系数参数（标度变换系数）
系数为本设备流量报警等系数，调试完成交付生产原则不做修改。
六、操作注意事项
（1） 控制配电柜送电前需要先测量三相电压是否在380v~420v之间，测量正常后合上所有生产中需要的用到的控制电源。测量所有分路的电压是否正常。
（2） 在冶炼开始前：
a、先进行所有炉体动作的测试，以确保冶炼过程中炉体动作正常；
b、检查磁调柜主回路是否合闸；控制信号选择是否是当前生产设备。
c、送电前必须测量变压器输出侧绝缘情况；
d、检查压缩空气及保护气体压力是否正常，底夹持是否到位，加紧压力是否正常。
e、启动供水系统供水稳定情况及阀门开关是否正常，
f、检查应急水箱水位是否满足应急要求。
g、检查控制画面通讯是否正常
h、检查工艺选择是否正确。确认（假）电极和母材重量等信息是否输入正确
i、检查称重仪表显示是否正常。
j、检查加料机是否运行正常。
i、生产前在控制画面点击熔炼开始等待开炉。选择正确的冶炼阶段。
（3） 操作台有高压合闸和分闸控制按钮，还有高压紧急按钮，在高压合闸的时候，注意变压器二次侧电压表显示是否正常，确定高压已送电。
（4） 冶炼中计算机画面F4报警画面字符为红，当有故障出现时，会变成红色。应给予足够的重视，应先排除故障后再进行生产。
（5）杜绝违规野蛮操作，严禁带负荷送电及停电。严禁违规操作。
（6）工控机应按照正常步骤关机。直接断电可能导致工控机及控制软件损坏。禁止在工控机上安装除控制软件外的其他软件。