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河南潛合自動(dòng)化科技有限公司 2019-01-04 點(diǎn)擊1950次
傳統(tǒng)的LK系列機(jī)械式有觸點(diǎn)的主令控制器，存在以下不可克服的缺點(diǎn)：故障率高，尤其是控制器的機(jī)械部分長(zhǎng)期在惡劣環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)而造成的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分損壞而不能正常工作，易出現(xiàn)閉合時(shí)不導(dǎo)通、斷開時(shí)有粘連的情況，嚴(yán)重時(shí)造成不可控的惡性設(shè)備故障；精確度低，LK系列主令控制器靠一周內(nèi)的凸輪運(yùn)動(dòng)而定位，速比換算的方式，對(duì)于十幾米到幾十米的被控設(shè)備的行程，會(huì)由于凸輪軌跡的極小偏差，造成被控設(shè)備定位較大距離的偏差。原石鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼氧槍定位準(zhǔn)確度低；調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，特別是氧槍每次換鋼絲繩之后，由于鋼絲繩在使用周期內(nèi)存在張力等變化因素，造成被控部分相對(duì)原始點(diǎn)，出現(xiàn)較大位移。需要對(duì)主令控制器的凸輪觸點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，每次調(diào)整都需中斷生產(chǎn)，并且要反復(fù)調(diào)整多次才能到達(dá)理想位置，一般在十幾分鐘至半小時(shí)，而且執(zhí)行此項(xiàng)工作的往往應(yīng)是十分熟練的專業(yè)電工，所以降低了設(shè)備作業(yè)率。
石鋼轉(zhuǎn)爐氧槍智能主令控制器的選擇
石鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐建于20世紀(jì)90年代，原設(shè)計(jì)能力出鋼量為30T。2003年暑期進(jìn)行擴(kuò)容改造達(dá)到50t，其氧槍為煉鋼的核心設(shè)備。原設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐氧槍采用LK系列機(jī)械式主令控制器，擴(kuò)容前氧槍控制嚴(yán)重制約產(chǎn)量提升，影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；擴(kuò)容后，矛盾更加突出，提高自動(dòng)煉鋼及設(shè)備作業(yè)率成為重要課題。氧槍的運(yùn)動(dòng)為垂直升降裝置，全程運(yùn)行距離為15.5m，從上至下8個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)是:超上極限-上極限-上變速一待吹位一吹煉位-下變速下極限超下極限，這些點(diǎn)嚴(yán)格區(qū)分了氧槍的不同位置、運(yùn)行區(qū)段、速度變換、工作狀態(tài)以及與其它設(shè)備的聯(lián)鎖，完全依靠主令控制器發(fā)出指令，所以要求控制器動(dòng)作可靠，不能出現(xiàn)任何的誤動(dòng)作和信號(hào)偏差，否則會(huì)發(fā)生氧槍定位偏差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成重大設(shè)備事故(如極限保護(hù)失靈)。由于轉(zhuǎn)爐自動(dòng)煉鋼的前提是氧槍位置指示必須準(zhǔn)確可靠，基于以上諸多因素，石鋼煉鋼廠進(jìn)行了反復(fù)專業(yè)論證后，決定對(duì)原氧槍及主令控制進(jìn)行改造，最后選用了河南潛合自動(dòng)化有限公司研制的ZNLK系列智能主令控制器，2004年10月對(duì)轉(zhuǎn)爐氧槍控制進(jìn)行了改造并投入運(yùn)行。經(jīng)過一年多的實(shí)踐，證明本次改造達(dá)到了預(yù)期目的。
系統(tǒng)構(gòu)成
石鋼轉(zhuǎn)爐氧槍智能主令控制系統(tǒng)(圖1)主要由控制單元、現(xiàn)場(chǎng)單元、連接電纜組成，控制單元由德國Siemens操作面板TD400、s7-200PlC(CPU224)、輸出繼電器、控制電源等組成，安裝在控制室；現(xiàn)場(chǎng)變送單元包括機(jī)座、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和8位絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器，與受控設(shè)備傳動(dòng)軸柔性連接，通過旋轉(zhuǎn)編碼器和連接電纜將現(xiàn)場(chǎng)位置信號(hào)送至控制單元，安裝在現(xiàn)場(chǎng)；控制單元和現(xiàn)場(chǎng)單元通過電纜實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)相連接，共同組成轉(zhuǎn)爐氧槍智能主令控制系統(tǒng)。
工作原理
氧槍升降運(yùn)行時(shí)，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)編碼器一起工作，編碼器產(chǎn)生一系列位置碼并送到可編程序控制器(PLC)的輸入端，在PLC內(nèi)部進(jìn)行譯碼、累加等數(shù)學(xué)運(yùn)算，同時(shí)與操作面板TD400中可調(diào)的設(shè)定參數(shù)相比較，共同構(gòu)成智能化控制，在合適的位置發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，從而達(dá)到準(zhǔn)確控制氧槍的目的。
氧槍位置的計(jì)算:軟件設(shè)置一個(gè)“原點(diǎn)“，對(duì)應(yīng)于氧槍實(shí)際位置的“超下極限“，為0點(diǎn)；距“超上極限“為1000個(gè)碼，氧槍全程運(yùn)行30m，即每個(gè)點(diǎn)15500mm/1000=15.5mm，每次增加一個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)氧槍實(shí)際位置運(yùn)行約為上升15.5mm，通過碼來準(zhǔn)確計(jì)算氧槍的實(shí)時(shí)狀態(tài)位，下降狀態(tài)相反。調(diào)整氧槍位置只需通過TD400，改變相應(yīng)的“原點(diǎn)“即可。
系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
運(yùn)行可靠
石鋼轉(zhuǎn)爐氧槍智能主令控制系統(tǒng)由先進(jìn)、可靠的西門子可編程序控制器(PLC)與絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器組成，通過旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的位置碼實(shí)現(xiàn)對(duì)氧槍位移的檢測(cè)，然后經(jīng)PLC譯碼、運(yùn)算、分析，產(chǎn)生不同的控制信號(hào)和各種保護(hù)輸出。其工作原理不同于機(jī)械式LK主令控制器；其設(shè)計(jì)思想是編程控制，用程序邏輯代替機(jī)械凸輪的動(dòng)作，以無觸點(diǎn)代替有觸點(diǎn)，避免了許多機(jī)械故障，程序化控制是現(xiàn)代電氣自動(dòng)化控制較為先進(jìn)的發(fā)展方向，從而提高了主令控制器運(yùn)行的可靠性。
PLC可支持寬范圍的電壓為AC85~264V，輸出帶載能力壽命可達(dá)1000萬次；具有超強(qiáng)記憶寫入功能，壽命為10萬次；支持遠(yuǎn)距離控制，控制單元至現(xiàn)場(chǎng)單元遠(yuǎn)達(dá)280m等高電氣性能參數(shù)。這些是機(jī)械式LK主令控制器不具備的。
響應(yīng)速度快
該智能主令控制器由于采用可編程序進(jìn)行控制，其響應(yīng)速度非常快，單條邏輯指令響應(yīng)速度為2ns。
分辨率高
由于絕對(duì)位置編碼器能準(zhǔn)確無誤、實(shí)時(shí)發(fā)出運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，PLC能實(shí)時(shí)運(yùn)算這些位置碼并發(fā)出相應(yīng)指令，該智能主令控制器的分辨率可達(dá)到毫米級(jí)，能夠滿足氧槍的精確定位要求和精確限位控制。
調(diào)整方便迅速
操作面板TD400通過Step7進(jìn)行編程組態(tài)，通過它可以實(shí)現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)模塊實(shí)現(xiàn)通訊。所以，僅需對(duì)TD400進(jìn)行面板操作，即可達(dá)到調(diào)整的目的，熟練的操作者只需1min即可完成。與機(jī)械式LK主令控制器相比(調(diào)整時(shí)間20min)可節(jié)約時(shí)間，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。
數(shù)字顯示功能
通過TD400與PLC實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通訊，可以在控制室內(nèi)在線觀察氧槍實(shí)際運(yùn)行位置，為編程調(diào)試帶來極大的便利。
可在運(yùn)行中調(diào)整
該主令控制器可在氧槍運(yùn)行時(shí)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)控制信號(hào)的輸出位置通過TD400操作面板進(jìn)行微調(diào)。全數(shù)字顯示功能使氧槍運(yùn)行期間能方便地從TD400操作面板上觀察出其所處的準(zhǔn)確位置。
保護(hù)功能
轉(zhuǎn)爐氧槍智能主令控制系統(tǒng)支持口令設(shè)置功能，可以防止非專業(yè)技術(shù)人員隨意修改參數(shù)，保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，具有良好的人機(jī)界面。
應(yīng)用效果
石鋼轉(zhuǎn)爐氧槍控制系統(tǒng)采用智能主令控制器后，氧槍槍位高度控制可精確到1cm；氧槍更換鋼絲繩后，調(diào)整主令控制器時(shí)間縮短了19min，提高了鋼產(chǎn)量，穩(wěn)定了質(zhì)量，為轉(zhuǎn)爐完成生產(chǎn)任務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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