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河南潛合自動化科技有限公司 2019-01-04 點擊1995次
傳統(tǒng)的LK系列機械式有觸點的主令控制器，存在以下不可克服的缺點：故障率高，尤其是控制器的機械部分長期在惡劣環(huán)境下運轉(zhuǎn)而造成的機械運轉(zhuǎn)部分損壞而不能正常工作，易出現(xiàn)閉合時不導通、斷開時有粘連的情況，嚴重時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)的凸輪運動而定位，速比換算的方式，對于十幾米到幾十米的被控設(shè)備的行程，會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)爐煉鋼氧槍定位準確度低；調(diào)整時間長，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，造成被控部分相對原始點，出現(xiàn)較大位移。需要對主令控制器的凸輪觸點進行適當調(diào)整，每次調(diào)整都需中斷生產(chǎn)，并且要反復調(diào)整多次才能到達理想位置，一般在十幾分鐘至半小時，而且執(zhí)行此項工作的往往應是十分熟練的專業(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90年代，原設(shè)計能力出鋼量為30T。2003年暑期進行擴容改造達到50t，其氧槍為煉鋼的核心設(shè)備。原設(shè)計轉(zhuǎn)爐氧槍采用LK系列機械式主令控制器，擴容前氧槍控制嚴重制約產(chǎn)量提升，影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；擴容后，矛盾更加突出，提高自動煉鋼及設(shè)備作業(yè)率成為重要課題。氧槍的運動為垂直升降裝置，全程運行距離為15.5m，從上至下8個關(guān)鍵控制點是: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，這些點嚴格區(qū)分了氧槍的不同位置、運行區(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，所以要求控制器動作可靠，不能出現(xiàn)任何的誤動作和信號偏差，否則會發(fā)生氧槍定位偏差，嚴重時會造成重大設(shè)備事故(如極限保護失靈)。由于轉(zhuǎn)爐自動煉鋼的前提是氧槍位置指示必須準確可靠，基于以上諸多因素，石鋼煉鋼廠進行了反復專業(yè)論證后，決定對原氧槍及主令控制進行改造，最后選用了河南潛合自動化有限公司研制的ZNLK系列智能主令控制器，2004年10月對轉(zhuǎn)爐氧槍控制進行了改造并投入運行。經(jīng)過一年多的實踐，證明本次改造達到了預期目的。
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)場變送單元包括機座、傳動機構(gòu)和8位絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器，與受控設(shè)備傳動軸柔性連接，通過旋轉(zhuǎn)編碼器和連接電纜將現(xiàn)場位置信號送至控制單元，安裝在現(xiàn)場；控制單元和現(xiàn)場單元通過電纜實現(xiàn)點對點相連接，共同組成轉(zhuǎn)爐氧槍智能主令控制系統(tǒng)。
工作原理
氧槍升降運行時，其傳動機構(gòu)同時旋轉(zhuǎn)并帶動編碼器一起工作，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)部進行譯碼、累加等數(shù)學運算，同時與操作面板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)出相應的控制信號，從而達到準確控制氧槍的目的。
氧槍位置的計算:軟件設(shè)置一個“原點“，對應于氧槍實際位置的“超下極限“，為0點；距“超上極限“為1000個碼，氧槍全程運行30m，即每個點15500mm/1000=15.5mm，每次增加一個點，對應氧槍實際位置運行約為上升15.5mm，通過碼來準確計算氧槍的實時狀態(tài)位，下降狀態(tài)相反。調(diào)整氧槍位置只需通過TD400，改變相應的“原點“即可。
系統(tǒng)的優(yōu)點
運行可靠
石鋼轉(zhuǎn)爐氧槍智能主令控制系統(tǒng)由先進、可靠的西門子可編程序控制器(PLC)與絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器組成，通過旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的位置碼實現(xiàn)對氧槍位移的檢測，然后經(jīng)PLC譯碼、運算、分析，產(chǎn)生不同的控制信號和各種保護輸出。其工作原理不同于機械式LK主令控制器；其設(shè)計思想是編程控制，用程序邏輯代替機械凸輪的動作，以無觸點代替有觸點，避免了許多機械故障，程序化控制是現(xiàn)代電氣自動化控制較為先進的發(fā)展方向，從而提高了主令控制器運行的可靠性。
PLC可支持寬范圍的電壓為AC85~264V，輸出帶載能力壽命可達1000萬次；具有超強記憶寫入功能，壽命為10萬次；支持遠距離控制，控制單元至現(xiàn)場單元遠達280m等高電氣性能參數(shù)。這些是機械式LK主令控制器不具備的。
響應速度快
該智能主令控制器由于采用可編程序進行控制，其響應速度非?？欤瑔螚l邏輯指令響應速度為2ns。
分辨率高
由于絕對位置編碼器能準確無誤、實時發(fā)出運行狀態(tài)信號，PLC能實時運算這些位置碼并發(fā)出相應指令，該智能主令控制器的分辨率可達到毫米級，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進行編程組態(tài)，通過它可以實現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)模塊實現(xiàn)通訊。所以，僅需對TD400進行面板操作，即可達到調(diào)整的目的，熟練的操作者只需1min即可完成。與機械式LK主令控制器相比(調(diào)整時間20min)可節(jié)約時間，減少勞動強度。
數(shù)字顯示功能
通過TD400與PLC實時的數(shù)據(jù)通訊，可以在控制室內(nèi)在線觀察氧槍實際運行位置，為編程調(diào)試帶來極大的便利。
可在運行中調(diào)整
該主令控制器可在氧槍運行時隨時進行調(diào)整，對控制信號的輸出位置通過TD400操作面板進行微調(diào)。全數(shù)字顯示功能使氧槍運行期間能方便地從TD400操作面板上觀察出其所處的準確位置。
保護功能
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)運行的穩(wěn)定性，具有良好的人機界面。
應用效果
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)任務打下了堅實基礎(chǔ)。
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