Jelenleg az acélmegmunkálási folyamat során használt elektromos ívkemence elektromos fogyasztása a teljes hasznosítási költség 12 és 18 százaléka között mozog. Az elsődleges nyersanyagok után az energia a második legnagyobb költségtényező. Az acéliparban folyamatmérnöki szempontból e két költségtényező csökkentése az egyik legnagyobb prioritású feladat. A Sarralle-nél azt a célt tűzték ki, hogy az acélipari cégek számára egy, a jelenleg piacon lévőknél jobb eszközt ajánljanak fel.

Kifejlesztettek egy olyan, Sarconnak nevezett elektródszabályozó rendszert, amely nagy frekvencián gyűjt elektromos paramétereket, ezzel a jelenlegi eszközöknél pontosabban szabályozza az elektródok mozgását. A megoldással a felhasználó a fennálló körülményektől függően optimalizálhatja a felvett teljesítményt. Az új rendszer csökkenti a működés közben fogyasztott energiát, valamint az elektród- és refrakciós fogyasztást, emellett növeli a termelékenységet.

Alkalmazásfejlesztési részletek

Hardverelemek A fejlesztési elvárások teljesítése érdekében piacelemzést végeztek az acélgyárbeli stabilitási kritériumoknak is megfelelő, leggyorsabb valós idejű mérésadatgyűjtő (DAQ) hardver megtalálása céljából. Az ipari I/O kártyákkal is rendelkező CompactRIO platform és rendkívül megbízható FPGA technológiájának használata mellett döntöttek, valamint az NI LabVIEW szoftverét választották a valós idejű vezérlő és az FPGA programozási környezetéül. A megjelenítéshez az adatgyűjtő rendszer Etherneten keresztül ipari 500 GB-os PC-hez csatlakozik, amely több mint 50 000 öntvényt tud a DIAdem szoftverrel menedzselt adatbázisba menteni.

Adatgyűjtés Telepítés után minden elektromosenergia-hálózati ciklusidőben (20 ms-onként) a rendszer 100 mintát vesz az áram és a feszültség értékéből, amivel már lehetővé teszi a kemencében generált hullám teljes görbéjének felvételét. A CompactRIO rendszerben lévő FPGA-val lehetséges ennek a mintavételezési frekvenciának az elérése. Így vizsgálni lehet valamennyi hullámösszetevőt és torzítást, beleértve a zajt, a rezonanciát és a felharmonikusokat. A valós idejű vezérlő számos analízist hajt végre, valamint kommunikációt, fájlba írást és beállításokat valósít meg.

Megjelenítés és folyamatvezérlés Miután még több tapasztalatot gyűjtöttek az ember-gép interfész (HMI) rendszerek fejlesztésében, a Sarcont integrálták a gépi megjelenítésbe. E célból a CompactRIO és a PC-alapú eszköz között alacsony szintű kommunikációt implementáltak a grafikus felhasználói felülettel, amely biztosítja a felhasználó számára a folyamat vezérlését és monitorozását. Ez a kommunikáció lehetővé teszi az adatmegosztást egy felügyeleti rendszeren és adatgyűjtő (DAQ) architektúrán belül.

Dinamikus PID A dinamikus PID szabályozóval a következőket hajthatjuk végre: a szervoszelephez küldött érték elemzése, amely parancs hatására elért valódi érték; a dinamikus PID szabályozók korrigálják a kimenetet, hogy a küldött jel és az elektródák mozgása közötti torzításokat elkerüljük, ami csökkenti a rezgéseket, ezzel növelve az ív stabilitását; a K konstans különböző értékeit állítja be, a parancshoz képesti eltérés függvényében; változtatja a hidraulika munkagörbéjének szabályozási értékeit.

A hidraulikának küldött jel frekvenciája

A rendszert nemcsak az olyan berendezésekhez dolgozták ki, mint amelyeket a Sarralle tervez és épít, hanem olyan tervekkel is kompatibilis, amelyek nem olyan robusztusak, valamint rezgések és rezonanciák által terheltek, amikor viszonylag gyors mozgásnak vannak kitéve.

A Sarcon esetében a felhasználó az elektromos jel kimeneti tartományát a szervoszelephez tudja igazítani a negatív rezonancia létrehozásának elkerülése végett. A felhasználó a szervóhoz menő jelek kilépésiidő-paramétereit is be tudja állítani, az összes típusú szervoszelepnek és válaszidőnek megfelelően, és egyben minimalizálni tudja a karban lévő rezgést, ezzel csökkentve az elektróda letörésének veszélyét.

Az új rendszer előnyei

A most bemutatott rendszert nagyobb adatgyűjtési sebességekre tervezték, ezzel lehetővé téve az irányításhoz szükséges kedvezőbb információgyűjtést. Ugyanakkor a rendszer lehetővé teszi az utasítás hidraulikához történő küldését is, a meglévő mechanika és a hidraulikus tervezés tápbemenetének optimalizálása céljából.

A tervezéshez egy olyan berendezést javasoltak, amely garantáltan robusztus és kereskedelmi forgalomban beszerezhető hardveren alapul. Ez megkönnyíti az ügyfél számára a karbantartást, mivel nincs dedikált elektronika más rendszerekből, így nem kell a felhasználónak nagy készletet tartania elektromos komponensekből. Továbbá a rendszer kiterjedt adatbázisa a mentett adatok tárolásához is elegendő kapacitással rendelkezik.