高炉卷扬上料控制系统的设计

高炉卷扬上料控制系统的设计

高粱材料主要有两种类型。其中之一是用驱动锁上的材料。另一种是输送材料。卷扬料车上料结构紧凑,占地面积小,对于中小高炉有足够的上料能力,能实现自动控制,因而得到广泛采用。高炉卷扬上料的核心设备是料车的主提升机构,它担当了将炉料从贮料槽运送到高炉炉顶的重任,卷扬料车的上料能力决定了高炉产量。早期对主提升机构的机电传动控制多采用绕线异步电动机串电阻调速控制继电控制系统方式,电机运行的机械特性较硬,调速性能较差。新钢1#、2#高炉在2003年大修改造前即是采用这种系统,运行中系统经常出现故障,卷扬料车挂车频繁,但由于一直生产锰铁,冶炼强度不高,因此采用的这种控制系统对生产未造成影响。大修后,1#、2#炉转炼生铁,高炉设计炉容均为350m3,采用斜桥式双料车交替上料,冶炼强度大大提高,以往卷扬设备的运行工况显然不能满足要求。因此,对卷扬系统采用更为先进的PLC控制的变频调速控制技术是势在必行。1加速至炉顶高炉卷扬上料系统主要工作过程是:各种原料经过槽下配料放入料仓,料车到料坑后,料仓把料放入料车,料仓闸门关到位,并且炉顶准备好,料车起动,经过加速—匀速一减速1—减速2,到达炉顶。在工作过程中的两个料车交替上料,当装满炉料的料车上行时空料车下行,空车质量相当于一个平衡锤,平衡了重料车的车箱自重,这样当上行或下行两个料车用一个卷扬机拖动时,不但节省了电动机的功率,而且电动机运行时总有一个重料车上行,没有空行程。图1为料车上料机械传动系统结构示意图。2系统监控装置和控制要求2.1plc的信号传递上料系统采用了分布式控制方式,高炉主控系统设计一台大型西门子PLC(S7-400);主卷扬系统作为一个子系统独立出来,设计了三台西门子S7-200PLC进行控制,其中两台24点小PLC专门用作编码器译码,称译码PLC;译码位置信号输入到另一台56点小PLC,称控制PLC。主控(大)PLC与控制(小)PLC之间通过硬连接线通讯。系统正常,大PLC在满足条件下,根据上料要求,发出料车上行或下行命令给小PLC。小PLC接收到信息后,判断料车当前状态,在满足运行条件情况下,开通主变频器,打开主卷扬抱闸,启动主卷扬电机。通过译码PLC发出的编码器位置编码信号传送给小PLC,小PLC再根据料车位置发出加减速、停车、超极限等控制命令给主变频器。主变频器可按内部事先设置好的运行速度曲线运转,减速机带动绳筒转动,使钢丝绳带动载料料车上行,空料车下行,循环从槽下供料到炉顶。2.2上料系统设备的相关配置(1)主卷扬电机的技术标准：ypbf335l-8三相交流频机的功率：200w/s，固定功率：372a额定转速:743r/min额定转矩:2570N.m配套冷却风机功率:250W/AC380V(2)主卷式走廊检测装置的参数型号:Ed301/16功率:550W额定推力:3000N行程:60mm台数:2台(3)制动单元的配置型号:6SE7036-OEK60,功率为315KW,配置配套的制动单元和独立的制动电阻,型号分别为6SE7031-6EB87-ZDAO和66A/4Ω,25.6KW各2只。(4)逻辑控制装置a.绝对值型编码器:2台;增量型编码器:1台。b.钢丝绳松弛开关:2只。c.PLC:S7-200,24点2台;56点1台。2.3料车系统控制料车起动时为防钢丝绳松弛,需让空料车从倾料位置慢慢放下,此时钢丝绳放松的速度不能大于料车下放的速度,料车放下后以50Hz高速行走,到第一个减速点,料车减速到35Hz行走,等炉顶设备动作,到第二个减速点,料车到达卸料曲轨,减速到15Hz慢提料车,料车提到位后急停。料车在斜桥上的运行分为起动、加速、稳定运行、减速、倾翻、制动六个阶段,整个运动过程分为:“一加二减二匀”,速度调节曲线如图3所示。系统控制具备自动、手动两种控制方式:一是自动方式,变频器被大PLC控制,按料车行程PLC给出信号,按照事先设置好的运行速度曲线运转。另外一种是在大PLC故障下或料车检修情况下手动控制变频器,设二挡手动速度。3s10系列实行交流电路设计变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的装置,是一种理想、高效率、高性能的调速手段。本系统采用的西门子公司6SE70系列变频器,该系列变频器是全数字电压型采用IGBT功率器件模块化结构的通用系列标准产品,其主要特点有整流单元带能量回馈制动,可以实现转矩限定,磁场定向控制,电动机四象限运行,瞬时电源故障后的平衡恢复以及自动加减速控制,错误自诊断等选择功能。并且有低噪声,高可靠保护等特点。系统主电路,是指以传递电功率为主要任务的电气回路。在变频调速系统中,主电路大致可分三个基本部分:电源输入电路,变频器至电动机的输出电路和制动电路。电源输入电路主要涉及系统的短路保护,切换和抗干扰问题;输出电路主要用于备用变频器的切换操作;制动电路为能耗制动,包括抱制动单元和制动电阻。主控电路如图4所示。4分配表中pti和o的参数的定义4.1s7-200pk的i/o分配4.2单机参数设置在确保接线无误的情况下,合上电源并设置变频器参数。设置P060=3在菜单中选择“简单应用的参数设置”。变频器各项参数设置如下表。再利用西门子STEP7编程软件编写PLC梯形图进行速度控制。5.高炉燃料供应能力PLC与变频器的综合应用,也使整个系统控制逻辑更紧凑,料车运行定位更准确,效率更高,增强了高炉原燃料的供应能力,为高