孟志強，龔欣榮?，周華安，楊 茜，邵 武，王保田

(1.湖南大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長沙 410082 ; 2.湖南大學(xué) 機械與運載工程學(xué)院，湖南 長沙 410082)

基于RS485總線的石墨化過程測控系統(tǒng)設(shè)計*

孟志強1，龔欣榮1?，周華安2，楊 茜1，邵 武1，王保田2

(1.湖南大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長沙 410082 ; 2.湖南大學(xué) 機械與運載工程學(xué)院，湖南 長沙 410082)

采用RS485現(xiàn)場總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在MCGS WWW網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件平臺上，設(shè)計了一套以工控機為主機的鋰電池負極材料石墨化過程實時測控系統(tǒng).系統(tǒng)的485現(xiàn)場節(jié)點整流變壓器高壓側(cè)電氣參數(shù)智能采集模塊和變壓器電動有載調(diào)節(jié)機構(gòu)控制器分別完成變壓器電氣參數(shù)的采集和檔位控制．設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于線性光電耦合的二階低通濾波器，整流器輸出電壓與電流及其他模擬信號經(jīng)二階低通濾波器處理后，由智能采集板卡采樣.提出了一種能匹配設(shè)定功率曲線的變壓器檔位自動調(diào)控算法，可實現(xiàn)石墨化過程的優(yōu)化控制.系統(tǒng)主機通過光纖接入企業(yè)局域網(wǎng)程控交換機，使系統(tǒng)具有遠程監(jiān)視功能.120多爐次的實際運行效果表明，石墨化過程實時測控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，平均爐次的電耗比原系統(tǒng)降低了6%.

監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)；石墨化；功率調(diào)節(jié)；485現(xiàn)場總線；遠程控制

碳材料制造的關(guān)鍵工序是石墨化過程，主導(dǎo)設(shè)備為大容量艾奇遜石墨化爐[1-2].用電成本占石墨化產(chǎn)品生產(chǎn)成本的50%以上，且石墨化過程中功率配送的準(zhǔn)確性與實時性嚴重影響產(chǎn)品的成型質(zhì)量與電耗[2].因此，理想的送電曲線應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)溫度和爐阻實時調(diào)整[1-3].但是，石墨化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，爐芯溫度高達3 000 ℃，爐內(nèi)溫度場不均勻且復(fù)雜，致使?fàn)t內(nèi)溫度在線測量仍然是一個尚未解決的難題[1-2].到目前為止，石墨化配電還不能采取爐溫反饋的各種閉環(huán)控制技術(shù)，各企業(yè)仍然采用根據(jù)經(jīng)驗制定的定時定功率配電方式控制石墨化過程的實際送電.

僅有極少文獻[4-6]研究石墨化過程的控制技術(shù).文獻[4]與文獻[5]分別介紹了一種采用DOS操作系統(tǒng)、PLC+組態(tài)軟件的石墨化過程計算機控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能按照配電功率曲線實現(xiàn)配電功率的調(diào)節(jié)，但通用性不強，沒有通信與組網(wǎng)功能.文獻[6]提出了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建石墨化過程控制模型的思想，但僅僅進行了仿真研究.現(xiàn)有實際的石墨化控制系統(tǒng)可實現(xiàn)變壓器和整流器參數(shù)的采集、功率計算、數(shù)據(jù)顯示及報警功能，但變壓器檔位的調(diào)節(jié)仍由操作員比較實際功率與規(guī)定功率曲線對應(yīng)值，判斷是否達到調(diào)檔條件，來操作相應(yīng)功能鍵調(diào)節(jié)檔位，改變配送功率.由于人工操作具有較大的隨意性，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生巨大的電能浪費.另外，現(xiàn)有石墨化控制系統(tǒng)都是獨立的，企業(yè)管理部門完全靠人工報表來掌握系統(tǒng)的運行情況，不能實現(xiàn)資源共享，不利于企業(yè)的管理水平提升和管理成本控制.

針對現(xiàn)有石墨化爐控制系統(tǒng)存在的不足，采用RS485現(xiàn)場總線技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[7-8]，在MCGS WWW網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件平臺[9-10]設(shè)計了一套以工控機為主機的石墨化過程實時測控系統(tǒng).該系統(tǒng)能實時采集、計算、保存、多形式顯示變壓器和整流器電氣與非電氣參數(shù)，根據(jù)設(shè)置的配電功率曲線和實際功率自動或者手動調(diào)節(jié)變壓器檔位實現(xiàn)配電功率控制，新增上電自動啟動、斷電后自動重投運行、設(shè)備故障診斷與保護、多條件綜合評判自動停機等功能，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)了資源共享和遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控.

本文主要介紹了石墨化過程實時測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，給出了關(guān)鍵電路和核心軟件的詳細設(shè)計，提出了一種可以良好地跟蹤給定配電功率曲線的自動功率配送方法.歷時1年多、超過120爐次的實際運行效果表明，設(shè)計的石墨化實時測控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，操作方便，石墨化產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，電耗明顯降低，實現(xiàn)了企業(yè)資源共享.

1 實時測控系統(tǒng)

石墨化過程實時測控系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，由系統(tǒng)主機、遠程監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場測控系統(tǒng)3部分組成.

1.1 系統(tǒng)主機

系統(tǒng)主機是一臺研華工業(yè)控制計算機，裝有MCGS WWW網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，內(nèi)置數(shù)據(jù)采集板卡PCI-1710U，通過RS485總線與現(xiàn)場測控系統(tǒng)節(jié)點變壓器檔位控制器HMK7和智能交流電量采集模塊EDA9033A連接，獲取相應(yīng)的現(xiàn)場信號和調(diào)控變壓器的檔位；通過光纖與企業(yè)局域網(wǎng)交換機連接，組成遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)，實現(xiàn)資源共享；主機在組態(tài)軟件平臺完成所有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫存盤、數(shù)據(jù)顯示、報表輸出，運行控制策略——實時控制軟件實現(xiàn)對石墨化過程送電功率的自動配送.

1.2 現(xiàn)場測控系統(tǒng)

現(xiàn)場測控系統(tǒng)采用485現(xiàn)場總線技術(shù)，由EDA9033A采集模塊、HMK7檔位控制器構(gòu)成RS485總線節(jié)點，與主機組成主從式RS485總線系統(tǒng)，分別完成整流變壓器高壓側(cè)電氣參數(shù)、變壓器當(dāng)前檔位信息的采集和變壓器檔位的電動調(diào)節(jié)，已變換成標(biāo)準(zhǔn)信號的變壓器和整流器油溫等非電量參數(shù)、整流器輸出直流電壓和電流等電氣參數(shù)經(jīng)現(xiàn)場的信號調(diào)理電路送入PCI-1710U.

1.3 遠程監(jiān)控系統(tǒng)

遠程監(jiān)控系統(tǒng)由企業(yè)局域網(wǎng)中的多臺指定用戶終端作為監(jiān)視終端，通過局域網(wǎng)程控交換機，經(jīng)由光纖與系統(tǒng)主機連接構(gòu)成，系統(tǒng)主機作為遠程監(jiān)視系統(tǒng)的服務(wù)器.

監(jiān)控終端和主機均使用MCGS WWW網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件.該組態(tài)軟件改變傳統(tǒng)基于C/S(客戶/服務(wù)器)的模式，使服務(wù)器與客戶端之間的通訊采用目前應(yīng)用最為廣泛的TCP/IP協(xié)議，因此遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以充分利用企業(yè)原有的局域網(wǎng)設(shè)施[10].由于MCGS WWW網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件引入了瘦客戶機機制，只要客戶端裝有Microsoft Internet Explorer5.0版本的網(wǎng)頁瀏覽器，在瀏覽器中輸入服務(wù)器的IP地址，即可在網(wǎng)頁中遠程監(jiān)測甚至控制現(xiàn)場，使用十分方便.

遠程監(jiān)控系統(tǒng)的通訊使用光纖媒介，不僅加快了數(shù)據(jù)的交換速度，而且可避免系統(tǒng)遭受雷擊，從而提高了安全穩(wěn)定性.

圖1 石墨化過程實時測控系統(tǒng)框圖

2 信號采集與變壓器檔位控制設(shè)計

石墨化過程實時測控系統(tǒng)需要及時判斷石墨化設(shè)備：整流變壓器、整流器的運行狀態(tài)，實時調(diào)節(jié)變壓器檔位實現(xiàn)功率配送以保障石墨產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全、降低能耗.因此，需要實時采集各種現(xiàn)場參數(shù)：變壓器高壓側(cè)的電參數(shù)、整流器輸出電參數(shù)、變壓器油溫和整流器冷卻水溫等非電氣參數(shù)、變壓器當(dāng)前檔位信息，以及高壓合閘與跳閘、變壓器瓦斯門限報警、整流硅快速熔斷器故障、電動操作機構(gòu)故障、電動操作到位、變壓器檔位限位等信號.

2.1 EDA9033A智能交流電量采集模塊

EDA9033A是一款內(nèi)嵌高性能CPU的智能交流電量采集模塊，用于完成整流變壓器高壓側(cè)電氣參數(shù)：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、累計電量等數(shù)據(jù)的采集，通過RS485通信將所有數(shù)據(jù)上傳到主機.電流用于監(jiān)控設(shè)備的運行安全，功率因數(shù)和有功與無功的比值用于在線調(diào)控?zé)o功補償，累計電量配合燒結(jié)時間和爐阻控制石墨化過程的終結(jié)，并用于石墨化用電情況統(tǒng)計，以便企業(yè)加強成本管理.

EDA9033A是采用電磁隔離與光電隔離技術(shù)，可測量三相三線制和三相四線制電流有效值、電壓有效值、累計電量、功率因數(shù)等電氣參數(shù)的智能模塊，具有0.2級精確度，輸出兼容RS232和RS485，支持ASCII碼、MODBUS-RTU協(xié)議等多種通訊規(guī)約[11].

本設(shè)計將EDA9033A設(shè)計為RS485現(xiàn)場總線的一個從節(jié)點，輸入電壓量程為AC100V，相電流輸入量程為AC1A，通信協(xié)議為MODBUS-RTU，配置110000∶100的電壓互感器和300∶1的電流互感器，電壓互感器采用Y/Y連接，三相副邊電壓和中心線依相序分別接入EDA9033A的a，b，c輸入端和公共端.

2.2 調(diào)理電路

變壓器高壓側(cè)的電參數(shù)和檔位信息分別由EDA9033A和HMK7獲得.其他模擬量參數(shù)屬于直流信號，均已由原石墨化設(shè)備轉(zhuǎn)換成了標(biāo)準(zhǔn)信號，通過PCI-1710U板卡的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入主機.石墨化設(shè)備屬于大電流高功率系統(tǒng)，現(xiàn)場存在強電磁干擾.為了實現(xiàn)測控系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備的電氣隔離，消除電磁干擾的影響，采用光電耦合器件4N25設(shè)計了開關(guān)量輸入隔離電路；在數(shù)據(jù)采集卡的輸入端增加一級如圖2所示的信號調(diào)理電路.

圖2 信號調(diào)理電路

調(diào)理電路中運放U1構(gòu)成電壓跟隨器，實現(xiàn)阻抗隔離，提高抗干擾能力.運放U2，U3與HCNR201構(gòu)成線性光耦的典型電路，其簡化原理圖如圖3所示.其中IPD1和IPD2分別表示發(fā)光LED的輸入電流為IF時，光敏二極管PD1，PD2承受的反向電壓處在額定值時流過的電流.IPD1，IPD2與IF的關(guān)系為：IPD1=K1IF，IPD2=K2IF，其中K1與K2分別為IPD1和IPD2隨IF的變化參數(shù).HCNR201的變化參數(shù)是相同的.圖中，Vin=IPD1R1，Vout=IPD2R3，輸出電壓增益為Vout/Vin=KR3/R1，K=K1/K2.由此可知，HCNR201輸入輸出電壓呈線性關(guān)系，且隔離放大的增益可通過電阻R1和R3來調(diào)整.

圖3 HCNR201線性光電隔離電路工作原理圖

輸入信號為4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號時，用250 Ω的I/V轉(zhuǎn)換電阻變換為1～5 V的電壓信號.

2.3 HMK7變壓器檔位控制器

HMK7內(nèi)嵌高性能單片機，是支持RS485通信協(xié)議和點對點開關(guān)量遠程控制方式的有載分接開關(guān)電動操作機構(gòu)控制器，能根據(jù)主機命令調(diào)整變壓器檔位，實現(xiàn)變壓器的有載調(diào)壓，并提供當(dāng)前檔位、電動操作機構(gòu)故障、電動操作到位和檔位限位等信息[13].當(dāng)采用開關(guān)量遠程控制方式時，HMK7的相應(yīng)信號接入采集板卡的IO端口.本設(shè)計使用HMK7的RS485通信方式將其設(shè)計為RS485現(xiàn)場總線的一個從節(jié)點.

HMK7通訊規(guī)約——數(shù)據(jù)幀格式由設(shè)備地址B0、數(shù)據(jù)幀長度B1、指令B2、指令B3、和校驗B4等5個部分組成.MCGS通信組態(tài)時指定設(shè)備地址B0，幀長度固定為0X05，指令B2和B3的組合確定變壓器檔位調(diào)節(jié)方向或讀取當(dāng)前檔位信息，和校驗自動生成.本設(shè)計僅需使用3種命令，數(shù)據(jù)幀格式如表1所示.

檔位調(diào)節(jié)每次只能上調(diào)或者下調(diào)1個檔位，前后2次調(diào)節(jié)動作需要間隔一定的時間，且應(yīng)進行檔位限位控制：若當(dāng)前檔位值達到上、下限制檔位時，即使根據(jù)功率配送曲線需要進行檔位調(diào)節(jié)，控制程序也不發(fā)出調(diào)節(jié)命令，以便保護設(shè)備安全.

表1 HMK7數(shù)據(jù)幀格式

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件主要由主機組態(tài)、界面與策略組成，采用模塊與結(jié)構(gòu)化編程方法設(shè)計，主要功能模塊如圖4所示，包括報表生成、報警與事件處理、數(shù)據(jù)處理、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示、送電功率控制程序等.

利用MCGS內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)和豐富的函數(shù)完成數(shù)據(jù)的工程轉(zhuǎn)換、實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)顯示、實時報表和歷史報表制作、報警和報警事件記錄等功能；事件處理模塊對檢修或電網(wǎng)停電等非正常停機，可自動保存停電時的系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，并在重新來電后能自動恢復(fù)停電時的系統(tǒng)狀態(tài)和繼續(xù)運行.利用MCGS的運行策略編寫送電功率自動控制程序，實現(xiàn)變壓器檔位的自動調(diào)節(jié).系統(tǒng)主機和監(jiān)視終端均采用網(wǎng)絡(luò)版MCGS，遠程監(jiān)視終端可以通過SQL Server數(shù)據(jù)庫訪問服務(wù)器，實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和企業(yè)局域網(wǎng)的資源共享.

本節(jié)主要介紹數(shù)據(jù)處理程序和送電功率自動控制程序的設(shè)計.

圖4 系統(tǒng)軟件功能模塊構(gòu)成示意圖

3.1 數(shù)據(jù)處理程序

數(shù)據(jù)處理程序包括數(shù)據(jù)濾波與工程變換.雖然已采用二階有源濾波器對模擬信號進行處理，由于現(xiàn)場大電流產(chǎn)生嚴重的電磁干擾，還需使用軟件濾波才能獲得較好的濾波效果.利用MCGS運行策略編寫的直流電壓濾波程序流程圖如圖5所示.MCGS每隔50 ms自動進入濾波循環(huán)策略，讀取設(shè)備窗口中的PCI-1710U，獲取直流電壓值，計算50個連續(xù)電壓數(shù)據(jù)的平均值U；定義一個存放電壓平均值U的一維數(shù)組a[5]，用新產(chǎn)生的U替代數(shù)組中最早的值；計算數(shù)組中5個數(shù)據(jù)的平均值得到濾波后的電壓值U1.這種濾波算法有2次平均值計算，第一次是計算一段時間內(nèi)實時數(shù)據(jù)的平均值，第二次的計算中有4個數(shù)據(jù)相同，僅1個數(shù)據(jù)被更新，屬于滑動平均濾波算法，可使濾波結(jié)果更加穩(wěn)定，但濾波輸出存在延遲.石墨化系統(tǒng)對實時性要求不高．因此，該濾波算法不影響系統(tǒng)運行.

圖5 濾波程序流程圖

3.2 送電功率自動控制

石墨化過程送電功率的計算機自動控制既能減輕操作人員的勞動強度，也能保障功率配送的實時性與準(zhǔn)確性，避免人工隨意性引起的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定問題.

圖6為石墨化爐電功率控制系統(tǒng)框圖.控制系統(tǒng)完成以下功能：采集整流器輸出的電壓、電流值，計算實際送電功率，與功率曲線給定值比較，功率差值作為功率控制與調(diào)檔算法的輸入.若算法結(jié)果為需要調(diào)檔，依據(jù)表1所示通訊規(guī)約規(guī)定的數(shù)據(jù)幀格式，通過485總線向HMK7下達檔位切換指令，HMK7收到指令后控制SHM-I切換變壓器檔位，改變送電功率.

圖6 電功率控制系統(tǒng)框圖

石墨化電功率控制分為前后2個階段，前階段按照配電功率曲線送電，后階段以最大安全電流送電.

前階段功率控制與調(diào)檔算法是一種定時+滯環(huán)控制算法.依據(jù)給定功率曲線，計算實際功率與給定功率的差值.若實際功率超過給定功率上限，則下調(diào)變壓器檔位；若實際功率小于給定功率下限，則上調(diào)檔位.若實際功率在給定功率上限與下限之間，則變壓器檔位不變.后階段屬于強化升溫階段，以最大功率送電，僅需控制電流不超過變壓器或整流器的安全電流Isafe，對應(yīng)的功率控制與調(diào)檔算法是一種最大電流控制，一旦電流上升到安全值就下調(diào)變壓器檔位，降低輸出電壓減小加熱電流.

依據(jù)以上控制思想，石墨化前期功率控制程序流程圖如圖7所示.功率控制程序在MCGS循環(huán)策略中編寫，圖中BZ為區(qū)分功率控制與恒流控制的標(biāo)志位，BZ=1表示功率控制階段，BZ=0表示最大電流控制階段.L%為設(shè)定功率的下限值，U%為設(shè)定功率的上限值，一般取L%=3%，U%=5%.

圖8為某爐碳材料石墨化過程自動控制的送電功率與設(shè)定功率曲線對照圖.圖中實線為設(shè)定功率曲線，設(shè)定功率曲線的起始功率為2 000 kW，前4 h內(nèi)功率上升速度為400 kW/h，在4～30 h內(nèi)功率上升速度為100 kW/h，30 h后實行最大電流強制升溫.虛線為實際功率曲線.從圖中可以看出，實際功率曲線較好地跟蹤到了設(shè)定功率曲線.系統(tǒng)實際運行歷時1年多，超過120爐次，所有產(chǎn)品全部合格，企業(yè)統(tǒng)計平均爐次耗電量比原系統(tǒng)降低了6%，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益.

圖7 功率控制程序框圖

時間/h

4 結(jié)束語

本文從工程運用的角度出發(fā)，分步詳細介紹了石墨化過程測控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計.系統(tǒng)投入生產(chǎn)后，運行穩(wěn)定，工控機能依據(jù)設(shè)定的功率曲線自動調(diào)節(jié)石墨化過程的送電功率，這種送電方式不僅減輕了操作人員的工作量，解決了人工操作隨意性引起產(chǎn)品質(zhì)量波動的問題，使產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證，而且有效降低了單爐電耗，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益.

[1] 丁文璞,郝勇.送電曲線對石墨化過程的影響[J].炭素技術(shù),2010,29(6):34-37.

DING Wen-pu,HAO Yong.The effect of transmission curve on graphitization process[J] .Carbon Techniques, 2010,29(6):34-37. (In Chinese)

[2] 姚珺. 艾奇遜石墨化爐節(jié)能分析[J].甘肅冶金,2013,35(2):43-47.

YAO Jun. On energy efficiency saving of acheson graphitization furnace[J].Gansu Metallurgy,2013,35(2):43-47. (In Chinese)

[3] 曹樹聲，閆光革. 石墨化爐供電系統(tǒng)送電曲線誤差范圍的動態(tài)調(diào)整[J].炭素技術(shù),2013,32(2):27-28.

CAO Shu-sheng,YAN Guang-ge. The dynamical control of the error range of power transmission curve in the power supply system of graphitizing furnace[J]. Carbon Techniques,2013,32(2):27-28. (In Chinese)

[4] 鄭士富，呂東利.直流石墨化爐計算機控制系統(tǒng)[J].基礎(chǔ)自動化,1998,5:10-13．

ZHENG Shi-fu,LV Dong-li. Application of computer in DC graphitizing furnace[J]. Basic Automation,1998,5:10-13. (In Chinese)

[5] 翁根春,席愛民,張亞靜. 內(nèi)熱串接石墨化( LWG) 爐計算機監(jiān)控系統(tǒng)[J].炭素技術(shù)，2003，22(3)：39-43.

WENG Geng-chun,XI Ai-min,ZHANG Ya-jing. The monitoring and control system of LWG furnace[J]. Carbon Techniques,2003, 22(3):39-43. (In Chinese)

[6] QU Li-ping, LU Jian-ming, QU Yong-yin.Modeling for nonlinear systems by use of RBF network[C]//International Conference on Control and Automation.Guangzhou:IEEE,2007:1284-1289.

[7] 王保田，程棟. 基于RS485總線的鋰電負極材料石墨化爐數(shù)據(jù)采集器[J].測控技術(shù),2014,33(10):17-21.

WANG Bao-tian,CHEN Dong. Lithium electrode material graphite furnace temperature collector based on RS485 bus[J]. Measurement & Control Technology, 2014,33(10):17-21. (In Chinese)

[8] 孫曙光，牛麗麗，杜太行. 基于RS485 總線的功率因數(shù)分布式補償系統(tǒng)設(shè)計[J].電測與儀表,2014,51(15):8-12.

SUN Shu-guang,NIU Li-li，DU Tai-hang. The distributed compensation system design for power factors based on the RS485 bus[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2014,51(15):8-12. (In Chinese)

[9] 吳崢. 基于MCGS 組態(tài)軟件與PLC的自動供水系統(tǒng)的實際與實現(xiàn)[D].廈門：廈門大學(xué)軟件學(xué)院,2013.

WU Zheng. Design and implementation of automatic water supply system base on MCGS configuration software and programmable logic controller[D]. Xiamen：Soft School of Xiamen University,2013.(In Chinese)

[10]北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司.MCGS教程[EB/OL]. (2013-02-01)．http://www.mcgs.com.cn/sc/down_list.aspx?cid=16.

[11]山東力創(chuàng)科技有限公司. EDA9033A三相電參數(shù)采集模塊使用說明書[EB/OL].( 2014-02-18)．http://www.sdlckj.com/download_detail/&downloadsId=53dc733a-6449-4f23-b916-e7f4dbae3f1c.html.

[12]唐毓尚.高性能低通濾波器[D].成都：電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院,2009.

TANG Yu-shang. High performance low-pass filter[D].Chengdu:Institute of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology,2009. (In Chinese)

[13]上海華明電力設(shè)備制造公司.HMK-7智能型控制器使用說明書[EB/OL].(2012-09-01)．http://www.huaming.com/xzzx.aspx.

Design of Measurement and Control System for Graphitizating Based on RS485 Bus

MENG Zhi-qiang1, GONG Xing-rong1?, ZHOU Hua-an2,YANG Xi1, SHAO Wu1, WANG Bao-tian2

(1. College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ，Changsha, Hunan 410082, China;2. College of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan Univ，Changsha, Hunan 410082, China)

A measurement and control system for lithium electrode material graphitizing was designed on the basis of the platform of MCGS configuration software, RS485 bus and net technology and with an IPC used as the system host. The measurement and control system contains two 485 nodes. An electrical parameters collector was used to collect Rectifier Transformer's electrical parameters, and a controller was used to control Transformer gears. A second-order low-pass filter was designed on the basis of linear photoelectric coupling. The output voltage and output current of Rectifier and other signals were managed by a signal processing circuit and collected with Intelligent Data Acquisition card. An algorithm of the automatic control transformer gear was presented, which can match the set power curve in real time and implement the optimal control of the graphitization process. System host access the intranet through optical fiber, realizing the function of remote monitoring. This system has been put into use for more than one year, and the operating effect of more than 120 furnaces shows that the system is stable and easy to operate, the quality of product is stable and power consumption declines by 6%.

Monitor and Control Generated System(MCGS)；graphitizing； power regulation and control; RS 485 field bus; remote control

1674-2974(2015)04-0048-07

2014-12-02

國家自然科學(xué)基金資助項目(51277058)，National Natural Science Foundation of China(51277058)

孟志強(1964-)，男，湖南益陽人，湖南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師

?通訊聯(lián)系人，E-mail:xinyun0218@163.com

TP273

A