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在我国冶金行业中，大多数三相电弧冶炼电炉是靠人工凋整电弧电流进行控制的。由于电弧炉的非线性、大滞后、强耦合、时变及随机干扰较强等难点

　　目前，在我国冶金行业中，大多数三相电弧冶炼电炉是靠人工凋整电弧电流进行控制的。由于电弧炉的非线性、大滞后、强耦合、时变及随机干扰较强等难点，以及工人的经验不同，冶炼的效果分散性很大，导致产品质量下降，在冶炼的不同阶段，控制效果很难一致，系统容易振荡，增加电极消耗，严重时会引起断电现象，不能保证三相电流的平衡输入，产品质量不稳定，或者采用的控制器为BOOL型控制模式，输出为通断信号，电极的升降速度为恒值，不能根据电弧电流的变化趋势调整电极的升降速度，容易引起系统振荡，使超调增大，调节过程加长，影响产品质量，增加能耗，导致电极上下频繁动作，容易引起断电现象，并缩短传动机构的使用寿命。为了解决以上问题，应用自适应控制理论，采用可编程控制器(PLC)为核心控制部件，实现了电弧炉电极升降的自动准确控制，有效地减少了电极短路、断弧和振荡现象。

　　1电弧炉电极自动系统控制策略

　　1.1电弧炉的冶炼过程工艺特点

　　电弧炉的冶炼过程为间歇式操作，每炉次主要分为引弧加料期和熔化期。前者的特点是电弧不稳定，电流波动极大，易发生断弧、过电流跳闸和断电极事故;后者的特点是弧温较低，炉料比电阻较高，电极弧光埋在未熔化的炉料中，电流随冶炼的进行逐渐趋于平稳，如果控制的三相电极非平衡满负荷送电，可能使炉料不能迅速熔化而延长冶炼时问，增大功耗。

　　1.2控制方案

　　依据经典控制理论，只有建立了被控对象的数学模型，再按照系统工艺所要求的静态指标和动态指标设计校正环节的参数，才能满足工艺要求。但由于电弧炉具有多变量、非线性、大滞后、强耦合、数学模型参数的不确定性和系统工作点的剧烈变化等特点，其实质是一个多输入、多输出、非线性、强耦合的对象，显然经典控制对此无能为力，甚至用现代控制理论也不能**地解决问题，因为系统的特征所决定的数学模型难以建立，因此难以实现对被控量的**控制。通过对电弧炉在冶炼过程中特点的了解，以及对被控对象特性的分析得知，电极调节系统是一个位置控制系统，调节对象是弧长，但由于弧长没有合适的检测设备，只能通过检测电弧炉主电路的电弧电流间接地反映弧长的大小，也就是通过控制电流来控制弧长。

　　当控制对象的特性或参数随着环境的变化或运行时间的加长而大幅度变化时，常规的反馈控制难以完成优良的控制，而采用自适应控制的控制方案比较合理。由电弧炉的功率特性曲线得知，不同的电弧电流对应相同的电弧功率，当弧流超过有利的调节电流时，输入炉内的功率并未因电流的增加而增大，反而线路的电耗增大，效率降低。在熔炼时，将某一熔炼过程中有利的调节电流作为电弧电流的额定值，再用自适应控制来调整相关参数

该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表 1 所示。

表 1 乘法指令的要素

MUL 乘法指令是将指定的源元件中的二进制数相乘，结果送到指定的目标元件中去。 MUL 乘法指令使用说明如图 1 所示。它分 16 位和 32 位两种情况。

图 1 乘法指令使用说明

当为 16 位运算，执行条件 X0 由 OFF → ON 时， [D0]x[D2] → [D5 ， D4] 。源操作数是 16 位，目标操作数是 32 位。当 [D0]=8 ， [D2]=9 时， [D5 ， D4]=72 。高位为符号位， 0 为正， 1 为负。

当为 32 位运算，执行条件 X0 由 OFF → ON 时， [D1 、 D0]x[D3 、 D2] → [D7 、 D6 、 D5 、D4] 。源操作数是 32 位，目标操作数是 64 位。当 [D1 、 D0]=238 ， [D3 、 D2]=189 时， [D7 、 D6 、 D5 、 D4]=44982 ，高位为符号位， 0 为正， 1 为负。

如将位组合元件用于目标操作数时，限于 K 的取值，只能得到低位 32 位的结果，不能得到高位 32 位的结果。这时，应将数据移入字元件再进行计算。

用字元件时，也不可能监视 64 位数据，只能通过监视高位 32 位和低 32 位。 V 、 Z 不能用于 [D] 目标元件

 在我国冶金行业中，大多数三相电弧冶炼电炉是靠人工凋整电弧电流进行控制的。由于电弧炉的非线性、大滞后、强耦合、时变及随机干扰较强等难点

　　具体方法如下：当系统开始运行时，首先是点弧程序。其控制思路是：合高压开关，冶炼开始，三相电极自动下降，在任一相电极接触到导电炉料时，该相电极自动停止下降，直至另一电极起弧后相电极自动起弧，这时系统自动转入熔炼程序，点弧程序结束。把电弧炉电流值的大小分为5个控制区，如图1所示。



　　横坐标表示电弧电流值，纵坐标表示PLC的输出控制信号(-10～10V)，在工区电弧电流远远小于弧流额定值，PLC输出的控制电压为Umin，电极以大的设定速度下降，该区也称为下降饱和速度区。在Ⅱ区电弧电流小于弧流额定值，电极以速度线性减小下降，改变该区的宽度就可以改变直线的斜率，也就调节了灵敏度，该区也称为电极下降速度调节区。在Ⅲ区电弧电流等于或近似等于弧流额定值，PLC输出的控制电压为0，电极保持静止不动，该区也称为非调节区或死区。在Ⅳ区电弧电流大于弧流额定值，电极以速度线性增加上升，改变该区的宽度就可以改变直线的斜率，也就调节了灵敏度，该区也称为电极上升速度调节区。在V区电弧电流远远大于弧流额定值，PLC输出的控制电压为Umax，电极以大的设定速度上升，该区也称为上升饱和速度区。在非调节区与相邻两区的边界点，PLC输出的控制电压为±Up，Up为液压伺服阀功率放大板的输入门槛电压值，0～Up的电压不能使液压阀有任何动作。

　　在上述调节期间如果出现弧光窜动、电流振荡，甚至短路或断弧时，再按照一定的程序去调整死区宽度，调整灵敏度和饱和临界值，这样反复几次，直到佳参数为止。

　　对输入PLC的信号进行处理后，输出可调的速度控制信号以控制电极动作，使每相电极都能依据流过自身的电流而以相应的速度上升、下降或停止，在保证系统稳定性的同时，又提高了系统的快速性，使电炉的冶炼电流始终处于佳状态。

　　2工艺实践

　　由该控制策略组建的自适应控制系统已在某钢厂调试通过，并能可靠正常运行。运行结果表明，该系统控制精度高，可靠性高，动态响应速度快，弧流控制稳定。提高了电极升降调节的快速性，可以保证电极平稳调节。

　　2.1系统硬件

　　电极升降自动控制系统结构框图如图2所示，图中仅画出A相电极控制框图，B，C相和A相相同

表 1 加法指令的要素

ADD 加法指令是将指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。 ADD 加法指令的说明如图 1 表示。

图1 加法指令使用说明

当执行条件 X0 由 OFF → ON 时， [D10]+[D12] → [D14] 。运算是代数运算，如 5+ （ -8 ） =-3 。

ADD 加法指令有 3 个常用标志。 M8020 为零标志， M8021 为借位标志， M8022 为进位标志。

如果运算结果为 0 ，则零标志 M8020 置 1 ；如果运算结果超过 32767 （ 16 位）或 （ 32 位），则进位标志 M8022 置 1 ；如果运算结果小于 -32767 （ 16 位）或 -（ 32 位），则借位标志 M8021 置 1 。

在 32 为运算中，被指定的字元件是低 16 位元件，而下一个元件为高 16 位元件。

源和目标可以用相同的元件号。若源和目标元件号相同而采用连续执行的 ADD 、（ D ） ADD 指令时，加法的结果在每个扫描周期都会改变。

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