专利名称：用于控制电弧炉设备的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一 种用于控制电弧炉设备的装置，包括自动的控制器。
背景技术：
电弧炉通常用在钢材行业中，例如用来熔解废铁或海绵铁，其中还 可以在电弧炉中熔化其它金属。电弧炉的基础是把电能转换成热能，其
中应用了电弧的原理。可产生高达200MW或更高的功率。
电弧炉可设计成直流电炉(通常具有一个电极)或设计成三相交电 流(通常具有三个电极)。
钢材制备设备也可具有多个这样的电弧炉。例如，通常在原本的、 实施熔化工作的电弧炉后接有钢包炉，该钢包炉也可以设计成电弧炉。 此钢包是运输容器，其中装有从电弧熔解炉中出来的液态金属。在钢包 炉中，例如加入提高质量的添加物或进行其它的处理。
电弧炉设备的自动化需要考虑多个功能。在此例如是指炉控制，用 来控制炉子的基本功能；电极调节，通过它来调节电弧的最终长度和功 率；以及熔解控制。对所有这些功能都要分别设置自动化设备。在实现 电弧炉设备时，这些自动化设备在接口和无故障的共同作用方面每次都 必须费力地测试并使它们相互配合。因为多个自动化设备都必须装有自 已的开关拒，所以与之相关的硬件花费相当高，且会产生更高的安装和 投产费用。
发明内容
由此，本发明的目的是，提出一种用于控制电弧炉设备的装置，其 与前面相比有改进。
为了实现这一目的，按本发明这样规定了上述类型的装置，即用于 炉控制的功能单元、用于电极调节的功能单元以及用于熔解控制的功能 单元都集成在所述控制器中。
这意味着，由于有利的集成，对于炉控制、电极调节和熔解控制现 在只需要一个控制器，该控制器会集中地承担控制工作。现在不再需要繁瑣地匹配接口和复杂地协调不同作用的程序机构。硬件成本下降了 ， 安装和投产成本也减少了。
电极调节在此构造用来控制电弧的形状和位置。例如控制至少 一 个 可液压移动的电极以及调整到熔解物的距离。
通过炉控制器来控制电弧炉的总体功能。这例如包括，可液压移动 的炉盖，例如在排出产生的炉渣或在填满熔化的金属以及冷却炉子时让 炉子倾斜。同样还包括，测量装置和通过操作台来实施控制干预，操作 人员从该操作台把影响施加到炉运行中。
熔解控制最终是指流程控制。在此例如控制在哪个时间点需要多 少能量，用来把当前待熔解的材料量熔化。同样在此还可以确定，例如 应该在什么时间加入添加剂。
在其它有利的构造中，可在所述控制器中集成至少一个另外的功能 单元。这种另外的功能单元可例如是指用于能量优化的功能单元和/或用 于泡沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功能单元和/或用于过程优化的功能 单元和/或针对确定供能器来调节能量输入的功能单元和/或用于顾客个 别地控制的功能单元。理想的是，所有这些组件都集成在唯——个自动 的控制器中，因此它们只需要一个控制器。其它所有的控制器都可以省 略。
用于能量优化的功能单元可特别通过神经网络来对能量优化进行 控制。通过这种人工智能，可以在消耗、质量和其它的生产参数方面来 优化所使用的能量。
泡沫炉渣是指炉渣层，其漂浮在熔化的金属之上且有针对性地构 成，因此热量不会达到炉壁上，而是被吸收在泡沫中。为形成其他泡沫 炉渣，例如可加入碳。同时，还例如可通过炉体上实体开关探测器来确 定泡沫炉渣的高度。该组件响应用于泡沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功 能单元。
用于过程优化的功能单元可例如包含模型计算器，其也可更高层级 地实现过程的优化。例如，液态材料直接地导入到连铸设备中，该连铸 设备在可加工材料的数量方面给出参数。
如果例如预先规定了确定的时间内的最大供电量，则针对确定供能 器来调节能量的输入，可能是必要的。通过相应的功能单元可以调节例 如哪里可以节省能量，哪些单位暂时可以关掉或类似情况。此外，还可以在控制器中集成用于顾客个别地控制的功能单元。这 种功能单元包含为顾客个别地预先设定的参数，其可实现整个系统的个 性化。但还可考虑的是，也可以这样来构造其它的功能单元，使它们能 无问题地匹配顾客的需求，因此在其它的集成功能单元中也可以实现个性化。
符合目的的是，所述装置包括安装单元，所述功能单元设置在该安 装单元中，特别是设置在接插位置中。这种安装单元可例如是指开关柜， 通常包含计算装置的控制器安放在此开关拒中。
在其它有利的构造中，模块化构造的功能单元是可更换或可取下 的。因此描述了一种可随意匹配的才莫块化结构。随后可加入或去除单个 的功能单元，用来使装置的功能范围符合个性化的需求。还布置成可简 单地更换损坏的功能单元。此外，还可以无问题地例如由新研发的功能 单元来替代过时的功能单元，因此控制电弧炉的控制装置始终处于最新 水平。
对于这种模块化构成的功能单元，最终可考虑出两个可能性，即怎 样和是否应进行配置。首先可规定，控制器构造成可对功能单元进行自 动识别和配置。随后新插入的功能单元与控制器通讯，由此进行自动配 置。功能单元在此还分配有合适的功率范围，例如处理器、存储位置和 类似物。
但也还可能替代的是，设置用于功能单元的接插位置，其中每个接 插位置都分配有包含在控制器里的计算装置的、固定的功率范围。在此 不再需要特殊的配置，因为每个接插位置和因此插入其中的功能单元已 经分配有功率范围，这例如指处理器功率、存储位置、程序机构和类似 物。这种系统不复杂，但灵活性也较低。
有利的是，功能单元可个别地配置。因此可完美地与顾客需求相适应。
为实现与控制器或与包含在它里面的计算装置通讯，功能单元可与 总线系统相连。在此提供了所有已知的总线系统类型，它们提交了必要 的功率标准。
此外在有利的构造中还可规定，至少两个功能单元集成为一个功能 单元。因此例如为电极调节和能量优化可以只设置唯——个功能单元。 如果功能单元的功率标准可容纳多个这样的功能性，则这总是可行的。
5在此可节省接插位置并实现更紧凑的构造。
从下面描述的实施例和借助附图，得出了本发明的其它优点和细节。
唯——个附图示出了按本发明的用于控制电弧炉设备的装置1。
具体实施例方式
此装置包括开关拒2形式的安装单元，自动的控制器3可设置在该 安装单元里面。此自动的控制器3包括计算装置4,其可包含一个或多 个处理器以及一个或多个存储装置。此外，还设置有多个接插位置5， 它们中的几个接插位置5被模块化的功能单元6-13所占据。此功能单元 6-13构造成可取下，特别是可更换的。它们通过接插位置5与总线系统 14相连，总线系统14耦接在计算装置4上。功能单元6-13可个别地配 置，因此它们可适应特定的顾客需求。
在此实施例中，每个接插位置5都分配有特定的功率范围，因此在 插入功能单元后不必再进行其它配置，当然还可替代的是，控制器3可 构造成对功能单元进行自动识别和配置。
特别的是，设置用于炉控制的功能单元6、用于电极调节的功能单 元7、用于熔解控制的功能单元8、用于能量优化的功能单元9、用于泡 沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功能单元10、用于过程优化的功能单元 11、用于针对确定供能器来调节能量输入的功能单元12以及用于顾客 的个别地控制的功能单元13。除了必要的用于炉控制、电极调节和熔解 控制的功能单元6-8外，其它的功能单元9- 13都是可选的，这意味 着，它们对于控制电弧炉设备的有效的装置来说不是必需的，或在必要 时能以其它的自动的控制器的形式存在。由于它的模块化特性，可无问 题地加装其它的功能单元，正如其它的功能单元9 - 13可去那样。例如 在损坏或用更新的模块替换时，必要的集成的功能单元6 - 8也可无问题 地进行更换。
特别还可考虑的是，两个功能单元集成为一个功能单元。例如可考 虑的是，用于电极调节的功能单元7和用于能量优化的功能单元9组装 成一个唯一的功能单元。功能单元7和9可被取下，并用新的功能单元来替代。因此需要的功能单元更少。
总的说来，用来用于控制电弧炉设备的装置给出了集成的解决方 案，其对于控制电弧炉设备而言在构造和维护上都^f艮简单。由于只装在 一个开关拒中，减少了制造费用、安装费用和投产费用。
特别的是，在金属制备设备中，除了原本的用于熔解的电弧炉外， 例如还可设置构成另外的电弧炉的钢包炉。这种另外的电弧炉设备可用 相同的装置l来控制，其中应用了相应变化的参数。
权利要求
1.用于控制电弧炉设备的装置，包括自动的控制器(3)，其特征在于，用于炉控制的功能单元(6)、用于电极调节的功能单元(7)以及用于熔解控制的功能单元(8)都集成在所述控制器(3)中。
2. 按权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述控制器(3)中 集成有另外至少一个功能单元(9、 10、 11、 12、 13),特别是用于能 量优化的功能单元(9)和/或用于泡沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功能 单元(10)和/或用于过程优化的功能单元(11 )和/或针对确定供能器 来调节能量输入的功能单元(12 )和/或用于顾客的个别控制的功能单元(13)。
3. 按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括安装 单元(2),所述功能单元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)设置在该 安装单元中，特别是设置在接插位置(5)中。
4. 按权利要求3所述的装置，其特征在于，模块化构造的功能单元 (6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)构造成可更换或可取下的。
5. 按权利要求4所述的装置，其特征在于，控制器(3)构造成能 自动识别和配置功能单元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)。
6. 按权利要求4所述的装置，其特征在于，设有用于功能单元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)的接插位置(5),其中每个接插位置都分 配有包含在控制器(3)里的计算装置(4)的固定的功率范围。
7. 按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，功能单元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)可个别地配置。
8. 按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，功能单元(6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)连接到总线系统(14)上。
9. 按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少两个 功能单元(6、 7、 8、 9、 10、 U、 12、 13)集成为一个功能单元(6、7、 8、 9、 10、 11、 12、 13)。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制电弧炉设备的装置，包括自动的控制器(3)，根据本发明，用于炉控制的功能单元(6)、用于电极调节的功能单元(7)以及用于熔解控制的功能单元(8)都集成在所述控制器(3)中。
文档编号H05B7/20GK101517502SQ200780034966
公开日2009年8月26日 申请日期2007年8月29日 优先权日2006年9月22日
发明者A·多贝勒, G·谢尔伯特, J·沙夫, M·比尔曼, T·马特舒拉特, U·斯特默 申请人:西门子公司