智能主令在高炉料车控制中的应用

智能主令在高炉料车控制中的应用

1卷扬料车运行条件路桥主辊是铁艺机的重要设备之一。由于卷阳系统的工艺复杂、操作复杂、连通性保护等特点，由于卷阳材料的安全、可靠性、稳定性、操作简单、易于操作和对卷阳材料的定位是铁路系统稳定运行的重要先决条件。卷扬料车的控制必须体现上述特点,解决以上问题是卷扬料车控制的关键。2旋转一次定位高炉卷扬系统主要完成炼铁原料入高炉的装配料任务,根据安全、平稳、高速的原则完成其控制。主卷扬料车加减速及停车位控制设有主令控制器,料车启动后在变频器内编制设定加速时间,使其快速达到额定转速,根据主令控制器对应控制点完成减速控制,使其平稳到达停车位。几十年来八钢高炉一直使用LK系列机械式有触点主令控制器,靠一周内的凸轮运动来定位。对于十几米到几十米的被控物行程,凸轮轨迹的小小偏差,将造成被控物定位大距离的偏差,对于高炉卷扬料车来说,小小的偏差往往使物料不能完全导入炉内或者挂料车。触点式主令控制器调整时间长,每次换钢丝绳之后,或者生产过程中需要调整位置,都需要对主令的凸轮定位进行调整,主令的调整前提是停运,往往需要反复多次才能定准位,所以少则十几分钟多则几十分钟以上,而且执行此项工作往往需要十分熟练的专业电工进行操作。近几年,高炉因为机械式有触点主令控制器接点闭合而不导电或者断开时不能使接点断开所造成的事故时有发生。随着不断的技术改造和自动化水平的提高,旧式主令与其自动化水平不配套也是一个障碍。鉴于以上情况采用了新型智能主令控制器改造高炉卷扬机的运行控制,它具有运行可靠、响应速度快、分辨率高、调整方便迅速、可在运行中调整、全数字显示、远程通讯、多种保护功能等优点。3主卷扬料车提高下降速度,配合车长不下降,但同时受配车比大,车主卷扬料车要能自由上下,并有高、低速选择,能准确地停止在规定的位置上,要求有较高的定位精度和可靠的安全性能。主卷扬料车提升下降速度应按照主卷扬速度曲线进行,但在料车不到位的情况下,打短车时不受速度曲线控制,将按固定频率7Hz运行。主卷扬料车停车位必须与放料闸门进行连锁。4传动轴柔性连接用智能主令控制器,PLC及变频器等组成的控制系统完成如下的速度曲线控制。智能主令控制器由主控单元、现场变送单元、连接电缆组成。现场变送单元由机座、传动机构和8位绝对型旋转编码器组成。现场变送单元安装在现场,与受控设备传动轴柔性连接。主令传感器和通讯齿轮与主卷扬减速机低速轴咬合,其安装位置和方法同旧主令相同,减速机带动卷扬机滚筒转动,从而实现料车上下准确运动,其低速轴将料车移动的距离同步传给主令减速机构并带动编码器转动。编码器是一种无接触型传感器,将料车的位移转换成格雷码,其转换精度视现场需要而定,其最大可形成8000多个数码标志,料车位置的数码传输给控制箱内的PLC。PLC采用西门子S7系列CPU,CPU对格雷码进行译码,运算并对系统状态进行分析,给出料车当前的各种动作信号,同时通过PPI通讯与西门子操作面板通讯,接受来自操作面板的指令和各种原始参数的设定,经CPU的程序处理而实现料车的精确定位。TD200操作面板可完成料车位置的调整。4.2工作原理及设计在智能主令工作时,由受控设备通过现场变送单元的传动机构带动编码器一起旋转,编码器产生一系列位置码并送到可编程序控制器(PLC)的输入端,在PLC内部进行译码、累加等数学运算处理,同时与操作面板TD200中可调的设定参数相比较,在合适的位置发出相应的控制信号,从而达到控制机器动作的目的。料车在斜桥上运行的同时,同步带动编码器旋转,反映到PLC的是一系列的编码,小车在斜桥上整个行程中任一位置都在PLC中有一个相对于“原点”的编码,这些编码按十进制整数连续排列(-32767～+32767),这些编码都反映了小车当前位置与原点之间的距离关系(点数),也就是用数字反应了小车在斜桥上的实际位置,通过精度(mm/点)可以计算出当前位置距原点位置的米数。可以理解为一个斜方向的坐标轴,以“原点”为坐标原点,从小到大范围是-32767到+32767。“原点”:(相当于一个坐标原点)是一个参考点,对应小车在斜桥上整个行程中一个具体的物理位置,在PLC中的编码为“0”,根据需要可以把料车在行程中任一位置的编码改为0,设定为原点(一般可把斜桥底部给料车装料位置设为原点),料车的“当前位”及其他设定的限位都以“原点”为参考点。当“原点”所对应的实际物理位置变化时,“当前位”及其它限位所反映的实际物理位置都会发生相应变化。“当前位”:料车所在斜桥上实际位置对应的编码称之为料车的“当前位”,它反映了小车当前所在斜桥上以参考点“原点”为坐标的位置(编码数)。如料车在“原点”位置时对应的编码是“0”,称“当前位”是“0”,相对“原点”的距离是0点;料车运行到斜桥中间时,对应的编码是“450”,,也就是与原点“0”的距离是450个点。料车在运行当中对应的编码连续变化,“当前位”也随之不断变化。“当前位”具体反映了小车距参考点“原点”的实际位置。精度计算:如料车在最底部时“当前位”是0,最上部是960,小车整个行程是960个点。如料车实际物理行程从底部(“原点”的对应位置)到最上部(到“当前位”为960点对应的位置)是30m,则每个点对应:30000mm/960≈31mm,也就是“当前位”每增加1个点,料车实际运行约31mm;每减少1个点料车反向运行约31mm。主令精度就是31mm/点。限位区间:“当前位”编码在某一范围内时,主令控制器输出一个状态(接通或断开),参与系统控制或连锁,起到限位的作用,这一范围用两个数字表示。如:Q0.0设为“10→1000”(10到1000为一区间)时,则“当前位”编码在10到1000的区间范围内时(如:“当前位”是20时)Q0.0接通,不在这一范围内时Q0.0断开,区间是指从小到大的一个数字区间:设定为“1→100”,表示一个从“1”到“100”的一个数字区间。下例中Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3分别作为卷扬控制系统中的常闭下限位、常开上加速、常开下加速、常闭上限位使用。当小车上升时“当前位”编码连续增加,当“当前位”编码上升大于30以后“上加速”限位Q0.1对应接点接通,控制系统控制小车以高速运行,上升到大于700以后“减速二”Q0.1断开,控制系统控制小车以低速运行,上升到达大于820时,上限位Q0.3断开,控制小车停止;小车下降过程中,“当前位”小于800时,“下加速”限位Q0.2接通,小车被控制为高速运行,小车继续下降,“当前位”小于130时,Q0.2断开,小车被控制低速运行,下降到小于10时,“下限位”Q0.0断开,小车停止运行。4.3确定后的信息改变TD200操作面板见示意图2。(1)按②<显示信息选择>键,选择需要修改显示的信息;(2)用⑥<信息行选择、加减数字按钮>上下箭头,在①<两行信息显示窗口>中选择要修改的信息的行,使光标在要修改的信息行前第一个字符上闪烁;(3)按⑤<选行、修改的确认>ENTER键确认,使光标移动到当前信息行中要修改的数字区,光标在数字区第一个数字的最后一个字符上闪烁。或按④<退出本窗口>ESC键,退出当前选择行,光标消失,进行第6步;(4)按⑥<信息行选择、加减数字按钮>键的上下箭头增加、减小数字;(5)按⑤<选行、修改的确认>ENTER键使修改结果有效,同时光标移动到第二个数字的最后一个字符上闪烁,再重复第4步的操作,改好后按⑤<选行、修改的确认>ENTER键当前行消失。或按④<退出本窗口>ESC键使当前修改无效,光标消失;(6)按②<显示信息选择>中F1键,使窗口显示正常信息。如在①<两行信息显示窗口>中不显示预先定义好的、与本系统有关的信息之一时,可连续按④<退出本窗口>ESC键,使在①<两行信息显示窗口>中显示预先定义好的、与本系统有关的信息之一,再进行参数的设定,或按F1键显示正常信息。5调试方法智能主令控制器调试一般分为两部分。5.1方面检查td200文本阅读器是否正常(1)螺丝、接线是否有松动现象,按照图纸检查线路。重点检查电源线路,是否有短路、松动等现象。(2)打开编码器箱,查看编码器连轴器顶丝是否已上紧。(3)上电检查:按照图纸把旋转编码器箱与控制箱连接起来,然后接通电源。查看PLC是否有电;上电几秒钟后首先检查TD200文本显示器显示的内容是否正常,应该是F1键对应的内容;如不正确可查看PLC运行指示灯是否亮,如STOP指示灯亮,请打开PLC盖板拨动小开关到RUN位置。(4)在TD200显示信息正常情况下,设定原点,使当前位显示为0,然后缓慢转动编码器出轴,观察当前位数字是否依次增加直到255以上,在同一方向旋转时数字是否有不连续上下波动现象,如有,应检查编码器箱到控制箱10芯线是否正确。(5)观察旋转方向与数字变化方向是否一致。如:按参考小车(两个小车时用其中一个为参考小车)小车上升的方向手动旋转编码器箱输出轴时,“当前位”的数字应该增加。5.2试验结果和讨论上电检查与安装前调试方法相同。编码器箱和控制箱安装后:(1)查接线、电源等级是否正确;(2)察连接齿轮咬合是否完好;(3)限位粗调。把小车点动停止在下限位,设定原点,使“当前位”数字变为“0”。在小范围内设定限位、超限位:把小车手动停止到斜桥中间位置,比如“当前位”数字是600,则Q位计显示的量,做好记录。0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.7、Q1.0分别设为:-80→70、-70→100、45→130、530→1000、600→1300设定完后仔细检查无误后,手动上下运行小车,“当前位”数字在各限位设定的区间之内时,对应的PLC点是否输出,是否起到自动停止、变速等预定的作用,如“当前位”数字是600→1300之间时(如:610),Q1.0(假设是上限位)是否输出,小车不能继续上升。试验过程中记录“当前位”在超过停车限位后实际停止位置的数字与对应的限位设定值的差,计算上升时和下降时惯性是多少。严格注意小车运行方向,参考小车上升时“当前位”数码增加,下降时“当前位”数码减少。调试时现场一定要有紧急停车手段,要求操作工密切注意监视器中料车位置,以便出现错误时能随时停车;(4)限位细调。经过粗调后,保证每个限位都起到相应的作用,让小车上下来回运行,自动停车。准确无误后再把各限位逐步调整到合适的位置,初次