艾奇逊石墨化炉监控系统的设计

摘要

石墨材料因具有导电导热性能好、结晶度高、热膨胀系数小等优良特性，在锂离子负极电池和石墨电极生产等方面都有着广泛的应用。石墨化过程是将非石墨质碳材料转换为石墨的关键工艺过程，对石墨化产品的质量有着至关重要的影响。艾奇逊石墨化炉是国内石墨化生产的主要炉型，现阶段大多数炭素企业仍然采用手动调节实现石墨化炉功率配送，自动化水平较低，不利于石墨化产品质量的提高，影响企业管理与发展。
　　针对现有石墨化生产现状与市场需求分析，本文以重庆某炭素厂为研究对象，结合计算机控制技术、现场总线技术、组态软件技术以及信息处理技术，设计开发了一套基于 RS-485总线的艾奇逊石墨化炉自动监控系统。该系统以工业控制计算机作为控制主机，运用易控(INSPEC)组态软件作为开发平台，使用阿尔泰公司PCI8620多功能数据采集卡处理石墨化炉控制系统的模拟量和开关量信号，可代替原有人工操作模式实现艾奇逊石墨化炉的电功率自动控制，并能够实现运行参数的实时采集、处理、存盘、提取、显示，以及故障自检测报警等功能。企业局域网内指定用户终端设备可通过程控交换机，经过光纤与系统主机连接，实现系统的远程监视功能，以提高石墨化监控系统的智能化水平。
　　文章针对石墨化监控系统的技术指标与要求，首先介绍了系统数据采集与控制的总体设计方案，对系统硬件模块的基本工作原理进行了简要阐述，然后根据石墨化生产工艺过程重点介绍了系统软件组态实现方法与脚本程序设计流程，最终完成对整个系统的设计描述。
　　本文设计的石墨化监控系统已在重庆某炭素企业石墨化生产线上运行约一年，完成了约100炉次的生产。实际运行效果表明，该系统操作方便、运行稳定、性能可靠，能满足企业工艺要求，可有效降低电耗，提高石墨产品质量，具有显著的工程应用价值。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 石墨化生产和控制技术的发展

1.3 石墨化炉监控系统现状与性能要求

1.4 石墨化炉监控系统所使用的关键技术

1.5 本课题主要研究工作及论文结构

第2章 石墨化炉监控系统整体设计

2.1 石墨化设备构成

2.2 系统技术指标与要求

2.3 信号的检测

2.4 现场抗干扰处理措施

2.5 本章小结

第3章 石墨化炉配电程序设计

3.1 石墨化炉配电工艺过程

3.2 档位调节及检测

3.3 功率自动控制程序设计

3.4 自动与手动调档转换设计

3.5 故障处理程序设计

3.6 本章小结

第4章 监控系统组态软件实现

4.1 监控组态软件概述

4.2 系统运行流程设计

4.3 配电曲线在线修改功能设计

4.4 数据存储设置

4.5 故障报警组态实现

4.6 操作权限设置

4.7 本章小结

第5章 系统设计结果及分析

5.1 石墨化监控系统总体设计构成

5.2 石墨化工程监控系统主界面

5.3 系统运行效果分析

5.4 本章小结

结论

1、工作总结

2、系统优点

3、展望

参考文献

附录A（攻读学位期间发表的论文）

附录B（石墨化监控系统部分实物图）

附录C（监控系统部分软件脚本程序）

致谢