一种氢氧发生器的控制装置的制作方法

本发明属于氢氧发生器领域，具体涉及一种氢氧发生器的控制装置。

背景技术：

氢氧发生器通过电解水产生的氢氧混合气作为火焰切割，用于钢厂连铸切割是一种常见的方式。随着我国工业化的不断发展，信息化和自动化发展要求逐渐提高，尤其是在钢厂行业更为强烈。但市场上大部分氢氧发生器的自动化水平普遍都不高。现有氢氧发生器设备采用plc、触摸屏、差压变送器、pt100、数显压力表等控制设备来监测氢氧发生器的温度、电解槽的液位以及容纳氢氧混合气的容室的气压，以此在故障时停止氢氧发生器的工作，新控制系统安装便捷且安全性、抗干扰性、可靠性较高。采用以太网通讯以及互联网远程控制，实现系统的无人值守、全程自动化、集中管理以及远程故障诊断等功能。同时在切割过程中，需要稳定的供气，而氢氧发生器当中电流的大小会影响产出气体的多少，气体过多或过少都会对切割造成影响，甚至引发事故，所以需要保持电流稳定来稳定氢氧发生器的产气量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种安全性更高、产气量稳定并且可以同时本地触摸屏控制和远程操控氢氧发生器的控制装置，以解决现有技术当中控制系统出现问题后，维修期间氢氧发生器无法工作，从而耽误生产的过程。

本发明是通过以下技术手段实现技术目的的，一种氢氧发生器的控制装置，包括：

plc控制器，

电解槽液位监测系统，所述的电解槽液位监测系统输入端用于与氢氧发生器电连接，电解槽液位监测系统输出端与plc控制器电连接，用于将氢氧发生器电解槽的液位信息发送至plc控制器；

气体容室压力监测系统，所述的气体容室压力监测系统输入端用于与氢氧发生器电连接，气体容室压力监测系统输出端与plc控制器电连接，用于连接氢氧发生器并将氢氧发生器容纳产出气体的气体容室的气压信息发送至plc控制器；

报警系统，所述的报警系统与plc控制器电连接，用于接收plc控制系统的报警信号，并发出警报；

触摸屏，所述的触摸屏与plc控制器电连接，用于设定plc控制系统的设定值和报警值；

电流调节系统，所述的电流调节系统包括

整流电源控制板，所述的整流电源控制板的输入端与plc控制器的输出端电连接，用于接收plc控制器设定电流值，并将设定电流值转换后输出给整流转换器，所述的整流电源控制板还用于与氢氧发生器电连接，接收氢氧发生器的电流和电压，

整流转换器，所述的整流转换器的输，入端与整流电源控制板的输出端电连接，所述的整流转换器用于将交流电转换为直流电，整流转换器输出端用于与氢氧发生器电源模块电连接，并根据设定电流值，输出与设定电流值相同的电流。

进一步的，所述plc控制器还电连接有温度监测系统，所述的温度监测系统输入端用于与氢氧发生器电连接，温度监测系统输出端与plc控制器电连接，用于将氢氧发生器的实时温度信息发送至plc控制器；

进一步的，所述温度监测系统包括温度传感器，用于监测氢氧发生器温度，并且plc控制器输出端用于与氢氧发生器控温风机电连接。

进一步的，所述电解槽液位监测系统包括安装在氢氧发生器电解槽内的差压变送器与浮球液位计，差压变送器与plc控制器电连接，plc控制器还与氢氧发生器水泵电连接，浮球液位计与plc控制器电连接，浮球液位计输出端与plc控制器另一输入端电连接，plc控制器输出端与氢氧发生器水泵电连接，plc控制器用于接收浮球液位计和差压变送器的信号，并在接收到报警信号时关闭氢氧发生器水泵以及启动报警系统。

进一步的，所述气体容室压力监测系统包括数显压力表，数显压力表其中一个输出端与plc控制器电连接，数显压力表另一个输出端与整流电源控制板电连接，整流电源控制板输出端用于与氢氧发生器整流转换器电连接，整流电源控制板用于接收数显压力表的信号，并在接收到信号时关闭整流转换器以及停止设备运行。

进一步的，所述plc控制器还连接有用于将plc控制器数据远程传输给其他控制器的远程监控系统。

进一步的，所述整流转换器包括若干可控硅和变压器，可控硅输入端与整流电源控制板输出端电相连，可控硅输入端与变压器输入端电连接，变压器输出端输用于与氢氧发生器相连。

进一步的，所述报警系统包括温度报警器、液位报警器和压力报警器。

一种氢氧发生器电流的自动调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，设定参数，通过触摸屏为plc控制器设定电流设定值、步长和灵敏度，步长为一个固定的电流值，灵敏度为可接受的误差范围。

第二步，第一次判断，读取氢氧发生器中的实际电流值作为反馈，若反馈值小于电流设定值，则在实际电流值的基础上增加一个步长，即将实际电流值增大一个步长的电流值，增加一个步长后重复第二步，直至反馈值大于或等于电流设定值；若反馈值大于或等于设定值，进行第二次判断；

第三步，第二次判断，若第二步中的反馈值小于设定值减灵敏度，则给第二步中的实际电流值加一个步长，返回第二步；若第二步中的反馈值大于或等于设定值减灵敏度，进行第三次判断；

第四步，第三次判断，若第二步中的反馈值大于设定值加灵敏度，则给实际电流值减去一个步长，然后返回第二步；若第二步中的反馈值小于或等于设定值加灵敏度，进入下一步。

第五步，电流输出，将设定值赋予实际值，认定此时电流已到达设定值，plc控制器1持续输出此时的电流信号至整流电源控制板，使得整流转换器持续输出与设定值相同的电流；并进入下一步；

第六步，循环检测，重复第二步至第四步，若第五步后的反馈值不再小于设定值加灵敏度，则plc控制器1停止向整流电源控制板输出电流信号，并返回第二步。

本发明的有益效果在于：

1、电解槽液位监测系统和气体容室压力监测系统均有两套信号传输及关闭氢氧发生器水泵和电源模块的线路，当差压变送器故障后，仍可以通过第二套备用浮球阀系统对氢氧发生器液位系统进行监测，并在氢氧发生器的液位异常时，关闭氢氧发生器的水泵，安全性更高。当plc控制器故障后，仍可以通过第二套备用数显压力表对氢氧发生器压力系统进行监测，并在氢氧发生器压力异常时关闭氢氧发生器，安全性更高。

2、采用自动化控制系统，通过触摸屏在plc控制器上设定各种报警和系统运行参数，无需在每个元器件上调节，更简便、快捷、实用。

3、无需调试人员去现场调试，可远程更改plc控制器内的各种参数，降低了调试人员出差成本。

4、无需巡查人员定时去检查各个设备运行状况，通过远程监控系统将运行数据传输给控制终端，可在线实时监测各设备的运行参数，减少了巡检人员的成本。

5、采用plc控制器，可记录设备运行参数以及在故障时停止设备启用备用设备，不耽误生产，并且可以利用记录的设备运行参数分析排查故障原因。

6、不使用电位器调节电流，通过plc控制器自动调节电流大小，保证不会因电流变化而导致产气量改变，以避免对切割作业产生影响甚至事故。

附图说明

图1是氢氧发生器的控制装置结构框图；

图2是电流调节系统原理图；

图3是电流调节系统流程图；

图4是压力报警取值图；

图5是液位报警取值图；

图中1、plc控制器；2、温度监测系统；3、电解槽液位监测系统；4、气体容室压力监测系统；5、电流调节系统；6、报警系统；7、远程监控系统；8、触摸屏；9、整流电源控制板；10、整流转换器。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

【实施例1】

如图1和图2所示，一种氢氧发生器的控制装置，包括：

plc控制器1，

电解槽液位监测系统3，所述的电解槽液位监测系统3输入端用于与氢氧发生器电连接，电解槽液位监测系统3输出端与plc控制器1电连接，用于将氢氧发生器电解槽的液位信息发送至plc控制器1；

所述电解槽液位监测系统3包括安装在氢氧发生器电解槽内的差压变送器与浮球液位计，差压变送器与plc控制器1电连接，plc控制器1还与氢氧发生器水泵电连接，浮球液位计与plc控制器1电连接，浮球液位计输出端与plc控制器1另一输入端电连接，plc控制器1输出端与氢氧发生器水泵电连接，plc控制器1用于接收浮球液位计和差压变送器的信号，并在接收到报警信号时关闭氢氧发生器水泵以及启动报警系统6。

如图5所示，电解槽液位监测系统的报警值从低到高分别为浮球液位计下限、plc液位下限、plc液位上限和浮球液位计上限。

在差压变送器正常工作时，差压变送器将收集到的液位信息传给plc控制器1，若plc控制器1判断液位低于plc液位下限，则控制氢氧发生器的水泵补水，并控制报警系统6报警；若plc控制器1判断液位高于plc液位上限，则控制氢氧发生器的水泵停止补水同时控制报警系统6报警。

当差压变送器故障时，液位浮球计将收集到的液位信息传给plc控制器1，如果plc控制器1接收到液位高于浮球液位计上限或低于浮球液位计下限的报警信号，则直接关闭氢氧发生器的水泵，让氢氧发生器停机，避免发生事故，同时控制报警系统6报警

同时因为plc液位下限和plc液位上限在浮球液位计下限和浮球液位计上限之内，所以差压变送器和液位浮球计一起工作时不会互相影响。

气体容室压力监测系统4，所述的气体容室压力监测系统4输入端用于与氢氧发生器电连接，气体容室压力监测系统4输出端与plc控制器1电连接，用于连接氢氧发生器并将氢氧发生器容纳产出气体的气体容室的气压信息发送至plc控制器1；

所述气体容室压力监测系统4包括数显压力表，数显压力表其中一个输出端与plc控制器1电连接，数显压力表另一个输出端与整流电源控制板9电连接，整流电源控制板9输出端用于与氢氧发生器整流转换器10电连接，整流电源控制板9用于接收数显压力表的信号，并在接收到信号时关闭整流转换器10以及停止设备运行。

气体容室压力监测系统取值如图4所示，从低到高依次为plc压力下限、plc压力上限、数显压力表下限、数显压力表上限。其中数显压力表下限和数显压力表上限在数显压力表上自行设定。

数显压力表将压力信息传给plc控制器1，若plc控制器1判断设备压力低于plc压力下限，则氢氧发生器开始工作产气，若plc控制器1判断设备压力高于plc压力上限，氢氧发生器停止产气并报警。

若plc控制器1故障，因为数显压力表内置了数显压力表下限、数显压力表上限，当压力到达上限或下限时，数显压力表会向整流转换器10传递一个报警信号，当整流转换器10收到若数显压力表上限，则关闭整流转换器10，停止向氢氧发生器供电，从而停止产气并报警，收到数显压力表下限的报警信号时，则开始产气。

利用数显压力表自带设定值的特性，对压力进行二次监测，避免发生事故。

所述plc控制器1还电连接有温度监测系统2，所述的温度监测系统2输入端用于与氢氧发生器电连接，温度监测系统2输出端与plc控制器1电连接，用于将氢氧发生器的实时温度信息发送至plc控制器1；温度上限可以通过触屏8设定。

所述温度监测系统2包括温度传感器，用于监测氢氧发生器温度，并且plc控制器1输出端用于与氢氧发生器控温风机电连接。温度传感器将氢氧发生器的温度传给plc控制器1，plc控制器1接收并处理后，控制氢氧发生器中的控温风机启动和关闭，来对氢氧发生器的温度进行调节。

报警系统6，所述的报警系统6与plc控制器1电连接，用于接收plc控制系统1的报警信号，并发出警报；

所述报警系统6包括温度报警器、液位报警器和压力报警器。以便于快速区分是哪个部位出现故障。

触摸屏8，所述的触摸屏8与plc控制器1电连接，用于设定plc控制系统1的设定值和报警值；根据不同设备的实际情况，设定报警值和正常工作的设定值。可设定除数显压力表下限和数显压力表上限以外的数值。淘汰原来设备报警参数需要在每个元器件上设定，并且每个元器件的设定方式不同，调节不方便。采用新自动化控制系统，只需在触摸屏上设定报警参数，和设备运行时参数，系统自动匹配及时响应更改数据。人员操作更加实用、更可靠、更简便、便快捷、更先进。

电流调节系统5，所述的电流调节系统5包括

整流电源控制板9，所述的整流电源控制板的输入端与plc控制器1的输出端电连接，用于接收plc控制器1当中，通过触摸屏8设置的设定电流值，并将设定电流值转换后输出给整流转换器10，所述的整流电源控制板9还用于与氢氧发生器电连接，接收氢氧发生器的电流和电压，

整流转换器10，所述的整流转换器10的输入端与整流电源控制板9的输出端电连接，所述的整流转换器10用于将交流电转换为直流电，整流转换器10输出端用于与氢氧发生器电源模块电连接，并根据设定电流值，输出与设定电流值相同的电流。

所述整流转换器10包括若干可控硅和变压器，可控硅输入端与整流电源控制板9输出端电相连，可控硅输入端与变压器输入端电连接，变压器输出端输用于与氢氧发生器相连。

因为氢氧发生器往往用在切割上面，而切割过程中，需要固定的气量，氢氧发生器提供的气量多或少都会对切割过程造成影响，甚至引发事故。而氢氧发生器的产气量是由电流值确定的，电流变大或变小都会影响到产气量，所以在工作过程中，氢氧发生器中的电流要保持一个定值。

如图2所示电流调节系统5为自动控制系统，市电连接至整流电源控制板9，通过plc控制器1将设定的电流值传给整流电源控制板9，整流电源控制板9将设定的电流值转换处理，发送相应的脉冲信号给整流转换器10，整流转换器10包含可控硅和变压器，使得可控硅在相应的时间内导通，通过变压器和可控硅将交流电转换为直流电，并且是与设定值相同大小的直流电，以此为氢氧发生器供电。同时整流电源控制板9还与氢氧发生器电连接，将氢氧发生器的实际电流和电压经转换后传给plc控制器1，作为反馈。淘汰了电位器调节电流大小，采用plc控制器自动调节电流大小，保证电解产气量稳定，不会因为电流变化而导致产气量改变，从而对切割作业产生影响甚至事故。

所述plc控制器1还连接有用于将plc控制器1数据远程传输给其他控制器的远程监控系统7。远程监控系统将数据传送给其他主机，这样可以在实现远程操控与实地操控相结合。例如操作站、监控站、厂级控制中心，或者通过互联网传递到远程控制站。淘汰定时需要人员去氢氧发生间检查个设备的状况，采用多台设备统一自动化远程管理控制，可以在线实时监测各设备的各项参数动态，减少了巡检人员成本。淘汰设备有问题需要售后人员去现场调试设备，采用设备远程自动控制，售后人员可以不通过去现场，在远程启动设备和在线更改设备参数，降低了人员出差成本。淘汰设备无法记录设备各项参数，采用新远程自动控制系统，可以在线实时监测设备的各项参数动态，并且可以实时记录参数，远程传输，共享、保存、下载设备的各项实时数据。

总体来说，在正常工作时，温度监测系统2向plc控制器1传输数据，plc控制器1传输信号给氢氧发生器的控温风机、远程监控系统；如果plc控制器1判断数据异常，还传输信号给报警系统6。

电解槽液位监测系统3中差压变送器向plc控制器1传输数据，plc控制器1传输信号给氢氧发生器的水泵、远程监控系统；如果plc控制器1判断数据异常，还传输信号给报警系统6，并且传输信号给整流电源控制板9来关闭整流转换器10，以停止向氢氧发生器供电。

电解槽液位监测系统3中浮球液位计向plc控制器1传输数据，plc控制器1收到异常数据后向报警系统6传输数据，并且传输信号给整流电源控制板9来关闭整流转换器10，以停止向氢氧发生器供电。但因差压变送器的上下限范围在浮球液位计上下限范围之内，差压变送器正常工作时，plc控制器1不会收到浮球液位计传来的报警信号。

气体容室压力监测系统中的数显压力表向plc控制器1传输数据，plc控制器1传输信号给远程监控系统；如果plc控制器1判断数据异常，还传输信号给报警系统，并关闭整流转换器10来使得氢氧发生器停止工作。。

当plc控制器1故障时，数显压力表向整流电源控制板9传输数据，整流电源控制板9接收到异常数据后传输信号给报警器和整流转换器10，使得整流转换器10停止工作。正常情况下，因plc控制器1的调节，整流电源控制板不会收到来自数显压力表的异常信号。

plc控制器1将信号传给整流电源控制板9，整流电源控制板9将信号传给整流转换器10，整流转换器10为氢氧发生器供电，氢氧发生器将反馈信号传给整流电源控制板9，整流电源控制板9将反馈信号传输给plc控制器1。

用触摸屏8来设定电流值，将信号传给plc控制器1，plc控制器1将信号经过程序的处理后，传给整流电源控制板9，整流电源控制板9将信号传给整流转换器10，整流转换器10为氢氧发生器供电，利用电流表和电压表测定氢氧发生器实际电流和电压，通过转换反馈给plc控制器1，plc控制器1通过程序控制使得实际电流和电压达到设定值。

【实施例2】

如图1至图3所示，一种氢氧发生器电流的自动调节方法，包括以下步骤：

第一步，设定参数，通过触摸屏8为plc控制器1设定电流设定值、步长和灵敏度，步长为一个固定的电流值，灵敏度为可接受的误差范围。

第二步，第一次判断，读取氢氧发生器中的实际电流值作为反馈，若反馈值小于电流设定值，则在实际电流值的基础上增加一个步长，即将实际电流值增大一个步长的电流值，增加一个步长后重复第二步，直至反馈值大于或等于电流设定值；若反馈值大于或等于设定值，进行第二次判断；

第三步，第二次判断，若第二步中的反馈值小于设定值减灵敏度，则给第二步中的实际电流值加一个步长，返回第二步；若第二步中的反馈值大于或等于设定值减灵敏度，进行第三次判断；

第四步，第三次判断，若第二步中的反馈值大于设定值加灵敏度，则给实际电流值减去一个步长，然后返回第二步；若第二步中的反馈值小于或等于设定值加灵敏度，进入下一步。

第五步，电流输出，将设定值赋予实际值，认定此时电流已到达设定值，plc控制器1持续输出此时的电流信号至整流电源控制板9，使得整流转换器10持续输出与设定值相同的电流；并进入下一步；

第六步，循环检测，重复第二步至第四步，若第五步后的反馈值不再小于设定值加灵敏度，则plc控制器1停止向整流电源控制板（10）输出电流信号，并返回第二步。

如图3所示，plc控制器1关于电流自动调节的流程为，用户设定电流设定值、步长、灵敏度后，点击开始按钮，程序将把电流实际值反馈给控制器，控制器比较反馈值和设定值的大小，要是反馈值小于设定值，就给电流实际值加一个步长量，将值再次反馈给控制器进行比较。要是反馈值不小于设定值,就再比较反馈值是否大于等于设定值减灵敏度，要是不大于等于设定值减灵敏度，就给电流实际值加一个步长量，将值再次反馈给控制器进行比较。要是大于设定值减灵敏度，并且小于等于设定值加灵敏度，要是满足以上条件，就将设定值赋值与实际值结束程序。要是不满足以上条件，大于设定值加灵敏度，就给电流实际值减一个步长量，将值再次反馈给控制器进行比较。

例如设定值为200安，步长为1安，灵敏值为0.5安。灵敏值为可允许的误差范围，例如此时199.5安至200.5安范围内的电流，都会被程序认定为200安。设定值减灵敏度为199.5安，设定值加灵敏度为200.5安。

因为在实际操作中，电流并不是直接到达设定值，例如设定电流值为200安，可能启动时的电流值为150安，这时电流会在程序的作用下不断重复第二步，每次电流增加1安，直至实际电流值即反馈值大于200安，同时因为误差等因素，每次增加的电流也不是1安整，可能多于或少于1安。

当实际电流值大于200安，例如199安时，小于设定值减灵敏度，则加一个步长后返回第二步再次检测，若实际电流值为201或201.4安时，两者均大于或等于设定值减灵敏度，进入下一步。

当实际电流值为201安时，大于设定值加灵敏度，则将实际电流值减去一个步长后返回第二步；若实际电流值为201.4安时，小于设定值加灵敏度，程序认为此时电流达到设定值200安。plc控制器1持续向整流电源控制板9输出此时的电流信号，整流电源控制板9接收到电流信号后将电流信号转换为脉冲信号，使得整流转换器10持续输出此时的电流。

在这一持续输出电流的过程中，继续重复第二到四步，不出现问题的情况下，实际电流会始终保持201.4安，一次通过第二步至第四步的检测。

当出现故障时，实际电流会发生变化，例如200安，此时依然可以一次通过第二至四步，plc控制器1继续输出信号，

而当实际电流变为201安，也就意味无法一次通过第二到四步的检测，需要重新将实际电流值变为设定值，这时plc控制器1停止向整流电源控制板（10）输出电流信号，并返回第二步，直到实际电流值再次满足第五步的要求。