[发明专利]一种基于物联网技术的矿热炉电极升降自动控制方法

说明书

本发明公布了一种基于物联网技术的矿热炉电极升降自动控制方法。本发明使用研华ADAM系列智能控制器，通过ADAM系列采集模块，与各类检测设备相结合，采集矿热炉重要冶炼参数，传至上位机系统，并进一步上传至云平台进行重要参数的计算和优化。本发明根据上述矿热炉冶炼参数，结合恒阻抗控制策略和遗传算法优化PID算法，使用模拟量输出模块、比例阀、液压传动系统等对矿热炉电极升降进行自动控制。本发明将物联网技术充分应用于矿热炉电极升降控制中，并通过遗传算法优化常规的PID算法，提高了矿热炉电极控制的适应性和准确性，实现了各类监控功能，在后期维护、模块更换和用户交互等方面有突出优势，控制过程的直观性和灵活性较好。

技术领域

本发明涉及的是一种矿热炉电极控制研究领域的方法，具体是一种基于物联网技术的矿热炉电极升降自动控制方法。

技术背景

矿热炉是一种生产锰铁、硅铁等铁合金的重要冶炼设备，并且通过该设备生产的铁合金在总产量中占据较大的比例。铁合金的生产水平关系到国防工业、机械制造业、航空航天工业等重要工业部门的进一步发展。矿热炉主要用碳作为还原剂，从炉口加入混合原料，将三相电极埋在炉料中，不断将电能转化为热能，从而熔化矿石，实现金属冶炼。快速有效的控制矿热炉三相电极升降是矿热炉生产的关键环节之一，控制效果直接影响铁合金产品的质量。目前许多冶炼企业采用基于一次侧电流平衡的人工调节方法进行三相电极升降控制，该方法存在调节时间较长、耗能较多、精度不高等缺点。本方法将ADAM系列智能控制器、ADAM系列采集模块、WebAccess、WISE-PaaS云平台等物联网技术充分应用于矿热炉电极控制，结合恒阻抗控制策略和遗传算法优化PID算法，设计了一种矿热炉电极升降自动控制方法，对于提高矿热炉电极控制的自动化水平、增加生产过程的安全性、实现节能降耗等具有实际意义。

PID控制，即比例积分微分控制，具有适应性好、可靠性高、鲁棒性好等优点，在机械、化工、冶金等各类控制场景中有着广泛的应用。但在实际使用过程中，PID控制存在参数(比例系数、积分系数、微分系数)整定困难、可能产生超调、容易出现振荡等问题。本发明通过遗传算法优化PID参数，进一步提高控制系统的响应速度和准确性。

遗传算法(Genetic Algorithm)是一种借鉴进化论和遗传学机理、模仿生物进化机制的全局优化方法。遗传算法将优化变量进行编码，结合随机函数，生成初始种群，再通过选择、交叉、变异等遗传操作，以适应度为标准，实现种群的不断进化，直到达到终止条件。本发明考虑到ADAM系列智能控制器在内存大小和运算性能上的限制，在WISE-PaaS云平台上通过AIFS模块建立遗传算法优化模型，实现对PID参数的优化。

研华WebAccess软件是一款基于B/S架构的网际组态软件。该软件完全基于浏览器进行开发，与研华的各类控制器和采集模块有着较好的兼容性。与其他组态软件相比，WebAccess在远程维护、摄像头接入、远程监控、协作开发等方面有着突出的优势。与此同时，WebAccess软件与WISE-PaaS云平台之间存在连接端口，结合WebAccess/SCADA和Datahub，对WebAccess和WISE-PaaS云平台进行配置后，能够实现WebAccess与WISE-PaaS云平台之间的数据交换，从而利用WISE-PaaS云平台的运算能力和各类模块(Dashboard、APM、AIFS等)进一步拓展WebAccess的功能。

罗氏线圈(Rogowskicoil)是一种根据安培环路定律和电磁感应定律而设计的交流电流传感器，具有线性度好、精度高、无饱和现象等优点。当罗氏线圈中心通过待测电流时，由于磁通的变化，将在线圈上产生感应电压信号，需要积分器对该信号进行积分还原和转化处理，再进行信号采集。本发明通过罗氏线圈与积分器对矿热炉变压器低压侧各铜管的电流进行测量，并进一步计算得到矿热炉二次侧电流，作为恒阻抗控制的基础。

发明内容