450M3高爐主卷揚(yáng)料車控制系統(tǒng)(共3頁)

1、450M3高爐主卷揚(yáng)料車控制系統(tǒng)雷 明酒鋼煉鐵廠設(shè)備保障作業(yè)區(qū)摘 要：介紹了小高爐在采用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)高爐主卷揚(yáng)料車常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號構(gòu)成位置反饋，實(shí)現(xiàn)料車的精確位移控制的智能主令控制器的應(yīng)用情況，通過PLC程序設(shè)計實(shí)現(xiàn)料車加減速換速信號、到位信號的數(shù)字控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和位置精度控制。簡化了高爐上料系統(tǒng)的維護(hù)，保證料車在爐頂絕不掛車或掉道。關(guān)鍵詞：絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器；高爐主卷揚(yáng)料車；卷揚(yáng)控制系統(tǒng)一、 前言高爐主卷揚(yáng)是煉鐵的關(guān)鍵設(shè)備之一，由于卷揚(yáng)系統(tǒng)工藝復(fù)雜、操作繁瑣、連鎖保護(hù)多，因此，卷揚(yáng)料車運(yùn)行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性、操作簡便及卷揚(yáng)料車定位的準(zhǔn)確是煉鐵

2、系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵條件。卷揚(yáng)料車的控制必須體現(xiàn)上述特點(diǎn)，解決以上問題是卷揚(yáng)料車控制的關(guān)鍵。 主卷揚(yáng)料車要能自由上下，并有高、低速選擇，能準(zhǔn)確地停止在規(guī)定的位置上，要求有較高的定位精度和可靠的安全性能。主卷揚(yáng)料車提升下降速度應(yīng)按照主卷揚(yáng)速度曲線進(jìn)行，但在料車不到位的情況下，打短車時不受速度曲線控制，將按固定頻率10HZ運(yùn)行。主卷揚(yáng)料車停車位必須與放料閘門進(jìn)行連鎖。二、料車系統(tǒng)控制原理應(yīng)450M3高爐生產(chǎn)要求，用智能主令控制器，PLC及變頻器等組成的控制系統(tǒng)完成如下的速度曲線控制:圖1 主卷揚(yáng)料車系統(tǒng)速度曲線圖2.1 控制系統(tǒng)的構(gòu)成智能主令控制器由主控單元、現(xiàn)場變送單元、連接電纜組成。現(xiàn)場變送單元

3、由機(jī)座、傳動機(jī)構(gòu)和8位絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器組成?，F(xiàn)場變送單元安裝在現(xiàn)場，與主卷揚(yáng)鋼繩滾筒軸通過齒輪和彈性接手柔性連接。主令傳感器和通訊齒輪與主卷揚(yáng)減速機(jī)低速軸咬合，減速機(jī)帶動卷揚(yáng)機(jī)滾筒轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)料車上下準(zhǔn)確運(yùn)動，其低速軸將料車移動的距離同步傳給主令減速機(jī)構(gòu)并帶動編碼器轉(zhuǎn)動。編碼器是一種無接觸型傳感器，將料車的位移轉(zhuǎn)換成格雷碼，其轉(zhuǎn)換精度視現(xiàn)場需要而定，其最大可形成8000多個數(shù)碼標(biāo)志，料車位置的數(shù)碼傳輸給控制箱內(nèi)的PLC，PLC采用西門子S7系列對格雷碼進(jìn)行譯碼，運(yùn)算并對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行分析，給出料車當(dāng)前的各種動作信號，同時與西門子操作面板通訊，接受來自操作面板的指令和各種原始參數(shù)的設(shè)定，經(jīng)PLC

4、的程序處理而實(shí)現(xiàn)料車的精確定位。安裝在主卷揚(yáng)室的TD200操作面板可完成料車位置的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。2.2系統(tǒng)的工作原理在智能主令工作時，由受控設(shè)備通過現(xiàn)場變送單元的傳動機(jī)構(gòu)帶動編碼器一起旋轉(zhuǎn)，編碼器產(chǎn)生一系列位置碼并送到PLC的輸入端，在PLC內(nèi)部進(jìn)行譯碼等數(shù)學(xué)運(yùn)算處理，同時與操作面板TD200中可調(diào)的設(shè)定參數(shù)相比較，在合適的位置發(fā)出相應(yīng)的控制信號，從而達(dá)到控制機(jī)器動作的目的。料車在斜橋上運(yùn)行的同時，同步帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，反映到PLC的是一系列的編碼，小車在斜橋上整個行程中任一位置都在PLC中有一個相對于”原點(diǎn)的編碼”這些編碼按十進(jìn)制整數(shù)連續(xù)排列(-32767+32767),這些編碼都反映了小車當(dāng)

5、前位置與原點(diǎn)之間的距離關(guān)系原點(diǎn)，相當(dāng)于一個坐標(biāo)原點(diǎn)，是一個參考點(diǎn)，對應(yīng)小車在斜橋上整個行程中一個具體的物理位置，在PLC中的編碼為0，根據(jù)需要可以把料車在行程中任一位置的編碼改為0，設(shè)定為原點(diǎn)（一般可把斜橋底部給料車裝料位置設(shè)為原點(diǎn)）料車的當(dāng)前位及其他設(shè)定的限位都以原點(diǎn)為參考點(diǎn)。當(dāng)原點(diǎn)所對應(yīng)的實(shí)際物理位置變化時，當(dāng)前位及其它限位所反映的實(shí)際物理位置都會發(fā)生相應(yīng)變化。料車所在斜橋上實(shí)際位置對應(yīng)的編碼稱之為料車的當(dāng)前位它反映了小車當(dāng)前所在。斜橋上以參考點(diǎn)原點(diǎn)為坐標(biāo)的位置（編碼數(shù)）如料車在原點(diǎn)位置時對應(yīng)的編碼是0，稱當(dāng)前位是0，相對原點(diǎn)的距離是0，料車運(yùn)行到斜橋中間時，對應(yīng)的編碼是1500，也就是與

6、原點(diǎn)的距離1500個碼，料車在運(yùn)行當(dāng)中對應(yīng)的編碼連續(xù)變化，當(dāng)前位也隨之不斷變化。當(dāng)前位具體反映了小車距參考點(diǎn)原點(diǎn)的實(shí)際位置。精度計算：如料車在最底部時當(dāng)前位是0，最上部是960，小車整個行程是960個點(diǎn)，如料車實(shí)際物理行程從底部（原點(diǎn)的對應(yīng)位置）到最上部（到當(dāng)前位為960個點(diǎn)對應(yīng)的位置）是30m，則每個點(diǎn)對應(yīng)：30000mm/96031mm，也就是當(dāng)前位每增加1個點(diǎn)，料車實(shí)際運(yùn)行約31mm，每減少1個點(diǎn)料車反向運(yùn)行約31mm，主令精度就是31mm/點(diǎn)。限位區(qū)間：當(dāng)前位編碼在某一范圍內(nèi)時，主令控制器輸出一個狀態(tài)（接通或斷開），參與系統(tǒng)控制或連鎖，起到限位的作用，這一范圍用兩個數(shù)字表示。如：Q0.

7、0設(shè)為101000（10到1000為一個區(qū)間）時，則當(dāng)前位是20時，Q0.0接通，不在這一范圍內(nèi)時Q0.0斷開；區(qū)間是指從小到大的一個數(shù)字區(qū)間：設(shè)定為1100，表示一個從1到100的一個數(shù)字區(qū)間。2.3 酒鋼450M3高爐主卷揚(yáng)料車系統(tǒng)控制酒鋼450M3高爐主卷揚(yáng)料車系統(tǒng)采用東西雙料車，有兩套現(xiàn)場變送編碼器，一套由電網(wǎng)經(jīng)整流后24V直流電源供電，一套由UPS不間斷電源供電，以防止在突然電網(wǎng)跳電的情況下發(fā)生碼值丟失的情況。450M3高爐主卷揚(yáng)料車鋼繩滾筒直徑為1.5M，絕對值編碼器采用8位編碼器，即旋轉(zhuǎn)一周共28=256個編碼，滾筒軸到編碼器的傳動齒輪傳動比為23：25，故一個碼對應(yīng)D/2562

8、5/23=0.0199960.02m，即變化一個碼表示料車的位移變化20mm。450M3高爐主卷揚(yáng)共設(shè)置有12個位置點(diǎn)，分別為西車固定點(diǎn)、東車輕載到頂、東車重載到頂、東車超極限、東車一減速點(diǎn)、東車二減速點(diǎn)以及東車固定點(diǎn)、西車輕載到頂、西車重載到頂、西車超極限、西車一減速點(diǎn)、西車二減速點(diǎn)。因采用的是雙車單繩，故西車固定點(diǎn)、東車輕載到頂、東車重載到頂為同一個碼值，東車固定點(diǎn)、西車輕載到頂、西車重載到頂為同一碼值。如下為6#高爐主卷揚(yáng)碼值：位置點(diǎn)碼值位置點(diǎn)碼值西車固定點(diǎn)20東車固定點(diǎn)3118東車輕載到頂20西車輕載到頂3118東車重載到頂20西車重載到頂3118東車超極限-10西車超極限3148東車

9、一減速點(diǎn)419西車一減速點(diǎn)2739東車二減速點(diǎn)194西車二減速點(diǎn)2759 表1 6#高爐卷揚(yáng)各位置點(diǎn)碼值西料車在裝料位（固定點(diǎn)）裝完料時，開始上行，從0開始加速到10HZ的速度運(yùn)行到東車一減速點(diǎn)，然后加速到50HZ，以高速運(yùn)行到西車一減速點(diǎn)，然后降頻到10HZ運(yùn)行，直到西車二減速點(diǎn)停車，等待爐頂料斗信號，料斗若未滿，則繼續(xù)以10HZ開始減速運(yùn)行，直到西車到頂信號到，此時東車固定點(diǎn)信號也到。東車運(yùn)行過程與西車一樣。三、結(jié)束語相對于機(jī)械式有觸點(diǎn)主令控制器，絕對值編碼器、PLC和變頻器組成的卷揚(yáng)控制系統(tǒng)無疑具有巨大的優(yōu)勢。機(jī)械式有觸點(diǎn)主令控制器，靠一周內(nèi)的凸輪運(yùn)動來定位，對于十幾米到幾十米的被控物行程，凸輪軌跡的小小偏差，將造成被控物定位大距離的偏差，對于高爐卷揚(yáng)料車來說，小小的偏差往往使物料不能完全導(dǎo)入爐內(nèi)或者掛料車，觸點(diǎn)式主令控制器調(diào)整時間長，每次換鋼絲繩之后，或者生產(chǎn)過程中需要調(diào)整位置，都需要對主令的凸輪定位進(jìn)行調(diào)整，