450M3高炉主卷扬料车控制系统

450M3高炉主卷扬料车控制系统雷明酒钢炼铁厂设备保障作业区摘要：介绍了小高炉在采用PLC和变频器实现高炉主卷扬料车常规控制的基础上，利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈，实现料车的精确位移控制的智能主令控制器的应用情况，通过PLC程序设计实现料车加减速换速信号、到位信号的数字控制，提高了系统的可靠性和位置精度控制。简化了高炉上料系统的维护，保证料车在炉顶绝不挂车或掉道。关键词：绝对值旋转编码器；高炉主卷扬料车；卷扬控制系统一、前言高炉主卷扬是炼铁的关键设备之一，由于卷扬系统工艺复杂、操作繁琐、连锁保护多，因此，卷扬料车运行的安全性、可靠性、稳定性、操作简便及卷扬料车定位的准确是炼铁系统稳定运行的关键条件。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。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10HZ运行。主卷扬料车停车位必须与放料闸门进行连锁。二、料车系统控制原理应450M3高炉生产要求，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:图1主卷扬料车系统速度曲线图2.1控制系统的构成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，与主卷扬钢绳滚筒轴通过齿轮和弹性接手柔性连接。主令传感器和通讯齿轮与主卷扬减速机低速轴咬合，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PLC的程序处理而实现料车的精确定位。安装在主卷扬室的TD200操作面板可完成料车位置的参数进行调整。2.2系统的工作原理在智能主令工作时，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PLC的输入端，在PLC内部进行译码等数学运算处理，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。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，料车运行到斜桥中间时，对应的编码是1500，也就是与原点的距离1500个码，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个点对应的位置）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为一个区间）时，则‘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。2.3酒钢450M3高炉主卷扬料车系统控制酒钢450M3高炉主卷扬料车系统采用东西双料车，有两套现场变送编码器，一套由电网经整流后24V直流电源供电，一套由UPS不间断电源供电，以防止在突然电网跳电的情况下发生码值丢失的情况。450M3高炉主卷扬料车钢绳滚筒直径为1.5M，绝对值编码器采用8位编码器，即旋转一周共28=256个编码，滚筒轴到编码器的传动齿轮传动比为23：25，故一个码对应πD/256·25/23=0.019996≈0.02m，即变化一个码表示料车的位移变化20mm。450M3高炉主卷扬共设置有12个位置点，分别为西车固定点、东车轻载到顶、东车重载到顶、东车超极限、东车一减速点、东车二减速点以及东车固定点、西车轻载到顶、西车重载到顶、西车超极限、西车一减速点、西车二减速点。因采用的是双车单绳，故西车固定点、东车轻载到顶、东车重载到顶为同一个码值，东车固定点、西车轻载到顶、西车重载到顶为同一码值。如下为6#高炉主卷扬码值：位置点码值位置点码值西车固定点20东车固定点3118东车轻载到顶20西车轻载到顶3118东车重载到顶20西车重载到顶3118东车超极限-10西车超极限3148东车一减速点419西车一减速点2739东车二减速点194西车二减速点2759表16#高炉卷扬各位置点码值西料车在装料位（固定点）装完料时，开始上行，从0开始加速到10HZ的速度运行到东车一减速点，然后加速到50HZ，以高速运行到西车一减速点，然后降频到10HZ运行，直到西车二减速点停车，等待炉顶料斗信号，料斗若未满，则继续以10HZ开始减速运行，直到西车到顶信号到，此时东车固定点信号也到。东车运行过程与西车一样。三、结束语相对于机械式有触点主令控制器，绝对值编码器、PLC和变频器组成的卷扬控制系统无疑具有巨大的优势。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。鉴于以上情况采用了新型智能主令控制器的高炉卷扬系统，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。