專利名稱：高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽旋動位置自動控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐無料鐘爐的自動控制裝置及方法，尤其涉及高爐無料鐘爐頂
設(shè)備的旋轉(zhuǎn)溜槽的旋動控制裝置和方法。
背景技術(shù)：
高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽位置自動控制，以下簡稱為對溜槽13角的自動位置控 制，直接應(yīng)用在高爐生產(chǎn)冶煉的技術(shù)領(lǐng)域，主要滿足高爐生產(chǎn)對爐料穩(wěn)定操作，均勻分布的 要求及解決在高爐生產(chǎn)過程中為調(diào)節(jié)爐況，進(jìn)行雙環(huán)、多環(huán)、螺旋和手動進(jìn)行扇形和定點(diǎn)布 料位置控制的問題。 |3角精確控制可以改善工藝過程控制質(zhì)量，提高高爐的裝料效率。可以獲得多種 布料方式，實(shí)現(xiàn)爐喉圓周方向和徑向的爐料的均勻分布及某點(diǎn)的爐料分布，促進(jìn)爐況順行， 并為處理爐料管道、偏行等事故創(chuàng)造條件。 傳統(tǒng)的高爐無料鐘爐頂設(shè)備也存在一些缺點(diǎn)。如對原料的粒度要求較嚴(yán)格；機(jī)械 傳動較復(fù)雜；爐料沿圓周方向分布不均；用于密封及冷卻的氮?dú)庀牧看蟮取?
針對傳統(tǒng)型無料鐘爐頂設(shè)備存在的缺點(diǎn)，一種溜槽主傳動(13角)由交流電動機(jī) 傳動和制動器相結(jié)合的無料鐘布料溜槽旋動系統(tǒng)和溜槽副傳動(a角)采用動作液壓缸的 組合式無料鐘爐頂設(shè)備成功地用于高爐上，但是采用交流電動機(jī)傳動和制動器相結(jié)合的無 料鐘布料器溜槽旋動行程控制系統(tǒng)，受溜槽轉(zhuǎn)動慣量的影響，溜槽旋停不準(zhǔn)確，旋動精度不 高，無法在線準(zhǔn)確監(jiān)控P角的方位角，不能滿足高爐生產(chǎn)對雙環(huán)、多環(huán)、螺旋和手動進(jìn)行扇 形和定點(diǎn)布料位置控制精確要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中布料器溜槽旋動系統(tǒng)采用行程控制帶來的找準(zhǔn) 角度偏差和減少布料器頻繁起制動的慣性沖擊給高爐布料帶來的影響，充分發(fā)揮該型無料 鐘布料器的優(yōu)點(diǎn)，確保對P角自動位置控制的運(yùn)行方式。 本發(fā)明提一種高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽旋動位置自動控制裝置，對溜槽的主傳動 角度進(jìn)行控制，其特征在于，包括信息采集設(shè)備，將溜槽位置傳送到PLC控制系統(tǒng)；溜槽傾 動控制系統(tǒng)設(shè)備，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及PLC控制系統(tǒng)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動設(shè)備，包括溜槽主傳 動旋動電動機(jī)，用于驅(qū)動溜槽的主傳動角度旋動位置。 上述信息采集設(shè)備包括溜槽檢修位置接近開關(guān)，將溜槽位置傳送到PLC控制系 統(tǒng)；增量式編碼器，設(shè)置在布料器上，對溜槽主傳動角的旋動角度和圈數(shù)進(jìn)行檢測，并將信 號傳送到PLC控制系統(tǒng)。 上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動設(shè)備還包括變頻器柜，根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的信號，控制溜槽主 傳動旋動電動機(jī)旋動。 此外，PLC控制系統(tǒng)包括DI輸入模塊，與溜槽檢修位置接近開關(guān)連接，溜槽檢修 位置傳送到DI輸入模塊；軸定位模塊，與增量式編碼器連接，接收溜槽主傳動旋動角度和
4圈數(shù)，軸定位模塊將傳送過來的脈沖信號變換為主傳動旋動角度實(shí)測值，并將實(shí)測值發(fā)送 到CPU模塊，CPU模塊將計(jì)算后的控制信號傳再傳送給軸定位模塊，軸定位模塊的輸出端與
變頻柜連接。 此外，PLC控制系統(tǒng)還包括DO輸出模塊，與繼電器及接觸器柜連接，繼電器及接觸 器柜與制動器連接，使制動器處于長期打開狀態(tài)，制動器不參與控制；高速計(jì)數(shù)器模塊，與 增量式編碼器連接，僅在軸定位模塊故障時投入使用。
此外，監(jiān)控計(jì)算機(jī)對無料鐘爐頂布料方式進(jìn)行設(shè)定。 本發(fā)明還提供一種高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽旋動位置自動控制方法，其特征在 于信息采集設(shè)備撿出溜槽主傳動旋動角度和圈數(shù)，輸出對應(yīng)的脈沖信號；角度和圈數(shù)的 脈沖信號引至軸定位模塊；變換后的主傳動旋動角度實(shí)測值和存貯在CPU模塊中的布料控 制程序相比較，根據(jù)系統(tǒng)選擇的旋動運(yùn)行方式對主傳動旋動角度進(jìn)行控制；按照預(yù)定的布 料方式，通過軸定位模塊使溜槽旋動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)達(dá)到工藝要求的圈數(shù)和角度時，溜槽旋動電動機(jī)進(jìn)入位置控制區(qū)域，當(dāng)溜槽主 傳動旋動角度為正偏差時，由軸定位模塊使溜槽主傳動旋動角度電動機(jī)控制溜槽向主傳動 旋動角度的負(fù)方向旋動；當(dāng)溜槽主傳動旋動角度位置為負(fù)偏差時，溜槽主傳動旋動角度電 動機(jī)控制溜槽向主傳動旋動角度的正方向旋動。 軸定位模塊故障時，設(shè)置在布料器上的編碼器檢測并轉(zhuǎn)換13角實(shí)測值和圈數(shù)值， 轉(zhuǎn)換值輸入到高速計(jì)數(shù)器模塊中，轉(zhuǎn)換值經(jīng)系統(tǒng)的位置控制算法模型計(jì)算后，按照預(yù)定的 布料方式，與設(shè)定值進(jìn)行位置比較后，由PLC系統(tǒng)和繼電器及接觸器柜對溜槽主傳動旋動 角度進(jìn)行控制。 此外，系統(tǒng)設(shè)定不靈敏區(qū)，當(dāng)擺角偏差超過一定值時，系統(tǒng)才開始動作進(jìn)行位置調(diào) 節(jié)。 本發(fā)明提出了一種在連續(xù)旋動布料方式時，具有的繼電器調(diào)節(jié)特性的閉環(huán)偏差位 置控制系統(tǒng)和在手動旋動布料方式時具有的軸定位控制特性的閉環(huán)位置隨動系統(tǒng)，對13 角的旋動位置進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。
圖1是本發(fā)明高爐無料鐘爐頂溜槽主傳動旋動角自動控制裝置的組成框圖； 圖2是本發(fā)明溜槽主傳動(13角)擺角給定突然變到另一角度時，溜槽主傳動(13 角)復(fù)現(xiàn)輸入給定的變化過程； 圖3顯示本發(fā)明軸定位模塊的輸出電壓與溜槽電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向關(guān)系圖； 圖4為不靈敏區(qū)設(shè)置示意圖； 圖5為帶不靈敏區(qū)的控制流程圖。 1-溜槽布料器回轉(zhuǎn)浮動框架及溜槽； 2_溜槽旋動電動機(jī)； 3_溜槽旋動機(jī)構(gòu)制動器； 4_溜槽檢修位置1 3接近開關(guān)；5-光電編碼器； 6-DI (數(shù)據(jù)輸入)輸入模塊； 7-D0(數(shù)據(jù)輸出)輸出模塊； 8-軸定位模塊； 9-CPU模塊； 10-高速計(jì)速器模塊； 11-繼電器及接觸器柜；
12-變頻器柜； 13-PLC (可編程序邏輯控制器)系統(tǒng)；
14-監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，為了防止溜槽位置跟蹤不準(zhǔn)確，保持布料溜槽13角位置控制精確，
提供了一種高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽旋動位置自動控制裝置，如圖1所示，包括 溜槽傾動控制系統(tǒng)設(shè)備，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)14以及PLC控制系統(tǒng)13。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動設(shè)備，包括變頻器柜12 ;繼電器及接觸器柜11 ;溜槽主傳動(P
角)旋動電動機(jī)2 ;溜槽主傳動(13角)旋動機(jī)構(gòu)制動器3。
其中 溜槽主傳動旋動電動機(jī)2、用于驅(qū)動溜槽1的主傳動旋動位置； 制動器3，長期出于打開狀態(tài)，緊急情況下對溜槽1進(jìn)行制動； 溜槽檢修位置接近開關(guān)4，將溜槽檢修位置傳送到PLC控制系統(tǒng)；在圖1的實(shí)施例
中，三個溜槽檢修位置由接近開關(guān)4引至DI輸入模塊6 ; 增量式編碼器5，設(shè)置在布料器上，對溜槽|3角旋動角度和圈數(shù)進(jìn)行檢測；
PLC控制系統(tǒng)13包括 DI輸入模塊6，與溜槽檢修位置接近開關(guān)4連接，溜槽檢修位置傳送到DI輸入模 塊6; 軸定位模塊8，與增量式編碼器5連接，接受溜槽主傳動旋動角度和圈數(shù)，軸定位 模塊8將傳送的脈沖信號變換為主傳動旋動角度實(shí)測值，并將實(shí)測值發(fā)送到CPU模塊9 ; CPU模塊9將計(jì)算后的控制信號傳再傳送給軸定位模塊8，軸定位模塊8的輸出端與變頻柜 12連接； 變頻器柜12，根據(jù)軸定位模塊8傳送的信號，控制溜槽主傳動旋動電動機(jī)2旋動；
DO輸出模塊7，此時DO輸出模塊7使制動器3處于長期打開狀態(tài)，制動器3不參與 控制；緊急狀態(tài)下，當(dāng)軸定位模塊8因故不能參與控制時，DO輸出模塊7對制動器3進(jìn)行連 鎖控制，即溜槽旋動時制動器3打開，溜槽不動時制動器3制動；當(dāng)變頻器柜12因故檢修， 溜槽旋動電動機(jī)2可切換至由DO輸出模塊7和繼電器及接觸器柜11組合控制方式。
高速計(jì)數(shù)器模塊10，與增量式編碼器5連接，僅在軸定位模塊8故障時投入使用。
監(jiān)控計(jì)算機(jī)14，對無料鐘爐頂布料方式進(jìn)行設(shè)定，將布料器溜槽的布料環(huán)數(shù)、螺旋 布料的步進(jìn)步數(shù)、扇形布料的圓心角、定點(diǎn)布料的方位角、溜槽副傳動a角和溜槽|3角之 間的關(guān)系存貯在CPU模塊9的布料控制程序內(nèi)，在高爐生產(chǎn)中，這些被存貯參數(shù)，通過對環(huán) 形布料、不均勻環(huán)形布料、螺旋布料、均勻重疊螺旋布料、不均勻螺旋布料、環(huán)形和螺旋形混 合布料其中之一種布料方式的選擇，可以合理分布爐料，促進(jìn)爐況順行并且為處理爐料管 道、偏行等事故創(chuàng)造條件。 溜槽主傳動旋動角度和圈數(shù)由裝置在布料器上的增量式編碼器5撿出并輸出 對應(yīng)的脈沖信號，角度和圈數(shù)的脈沖信號由分路器引至軸定位模塊8和高速計(jì)數(shù)器模塊 10(高速計(jì)數(shù)器模塊10，僅在軸定位模塊8故障時投入使用)中，變換后的13角實(shí)測值和存 貯在CPU模塊中的布料控制程序相比較，根據(jù)系統(tǒng)選擇的旋動運(yùn)行方式對e角進(jìn)行控制，運(yùn)行方式共有手動旋動和自動旋動兩種工作方式，其共同工作原理為 當(dāng)溜槽旋動時，設(shè)置在布料器上的編碼器檢測并轉(zhuǎn)換13角實(shí)測值和圈數(shù)值，轉(zhuǎn)換 值經(jīng)系統(tǒng)的位置控制算法模型計(jì)算后，按照預(yù)定的布料方式，通過軸定位模塊8以及變頻 器柜12使溜槽旋動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)達(dá)到工藝要求的圈數(shù)和角度時，溜槽旋動電動機(jī)進(jìn)入位 置控制區(qū)域，當(dāng)溜槽P角為正偏差時，由軸定位模塊8經(jīng)變頻器柜12使溜槽13角電動機(jī)2 控制溜槽向P角的負(fù)方向旋動，反之溜槽P角位置為負(fù)偏差時，溜槽P角電動機(jī)2控制 溜槽向P角的正方向旋動。最終使溜槽主傳動旋動角度與設(shè)定P角一致。
軸定位模塊8故障時，裝置在布料器上的編碼器檢測并轉(zhuǎn)換13角實(shí)測值和圈數(shù) 值，轉(zhuǎn)換值輸入到高速計(jì)數(shù)器模塊10中，轉(zhuǎn)換值經(jīng)系統(tǒng)的位置控制算法模型計(jì)算后，按照 預(yù)定的布料方式，與設(shè)定值進(jìn)行位置比較后，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的不靈敏區(qū)和動作時間，由PLC 系統(tǒng)和繼電器及接觸器柜ll對13角進(jìn)行連鎖控制。為避免溜槽主傳動驅(qū)動電動機(jī)頻繁動 作，溜槽13角采用設(shè)置不靈敏區(qū)的繼電器調(diào)節(jié)特性的偏差控制系統(tǒng)。偏差控制系統(tǒng)是以脈 沖形式完成的。 本發(fā)明控制系統(tǒng)的流程為操作人員一監(jiān)控計(jì)算機(jī)14—布料器工作方式選擇
—PLC系統(tǒng)13 —軸定位模塊8 —變頻器柜12 —溜槽旋動電動機(jī)2 —布料溜槽1。 本發(fā)明旋動位置信號采集的流程為溜槽檢修位置接近開關(guān)4作為控制條件信號
進(jìn)入DI PLC輸入模塊6;增量式編碼器5檢測并轉(zhuǎn)換的13角實(shí)測值和圈數(shù)值，作為位置實(shí)
測信號分兩路分別進(jìn)入布料器溜槽旋動PLC控制系統(tǒng)的軸定位模塊8和高速計(jì)數(shù)器模塊10中。 旋動位置的兩個重要電氣參數(shù)的自動測量 第一個是旋動角度參數(shù)的測量，即由一臺小直齒輪減速機(jī)帶動的增量式編碼器5 同步發(fā)送，將角度變化信號輸入PLC軸定位模塊8和高速計(jì)數(shù)器模塊10。
第二個是三個檢修位置的旋動角度的檢測即由在布料器上安裝的接近開關(guān)4，將 P方位角的信號輸入PLC數(shù)字量輸入模塊6，用以校準(zhǔn)或更換布料器溜槽的操作。
布料溜槽旋動技術(shù)指標(biāo) 1.旋動角度的傳動方式置于布料器密封箱蓋上的驅(qū)動電動機(jī)一擺線針輪減速
機(jī)一直齒小齒輪一帶有外齒圈的回轉(zhuǎn)支承一旋轉(zhuǎn)圓筒一溜槽擺角。 2.溜槽轉(zhuǎn)速8. 12r/min。 3.電動機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min。 4.運(yùn)行方式連續(xù)/間歇。
5.定點(diǎn)誤差:《±1° 。
6.布料方式 連續(xù)旋動環(huán)形布料、不均勻環(huán)形布料、螺旋布料、均勻重疊螺旋布料、不均勻螺旋 布料、環(huán)形和螺旋形混合布料。
手動旋動手動布料采用軸定位模塊自動位置閉環(huán)控制和采用軸定位模塊自動位
置閉環(huán)控制進(jìn)行定點(diǎn)布料，扇形布料。
布料溜槽旋動控制 在高爐正常生產(chǎn)的情況下，布料器的實(shí)際布料周期工作時間(包括布料準(zhǔn)備和結(jié) 尾)約為高爐生產(chǎn)時間的一半。
溜槽旋動電動機(jī)以手動旋動布料方式工作時，采用以PLC軸定位模塊8和變頻器 柜12供電的為主的閉環(huán)控制系統(tǒng)對溜槽13角進(jìn)行軸定位控制和溜槽旋動電動機(jī)進(jìn)行控 制。 當(dāng)采用PLC軸定位模塊8和以變頻器柜12供電的為主的手動閉環(huán)位置隨動系統(tǒng) 對溜槽13角進(jìn)行軸定位控制時，制動器3不工作。布料溜槽旋動控制系統(tǒng)為位置閉環(huán)反饋 系統(tǒng)，系統(tǒng)中位置給定、控制、位置檢測和位置反饋及執(zhí)行機(jī)構(gòu)環(huán)節(jié)由監(jiān)控計(jì)算機(jī)14、布料 器溜槽P方位角控制PLC系統(tǒng)13、軸定位模塊8、變頻器柜12、溜槽主傳動(13角)旋動電 動機(jī)2組成。 布料溜槽用以校準(zhǔn)或更換時，溜槽驅(qū)動電動機(jī)不得運(yùn)行。 布料溜槽旋動位置隨動系統(tǒng)的軸定位模塊8在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字校正作用，硬件結(jié) 構(gòu)由溜槽檢修位置接近開關(guān)4、增量式編碼器5、監(jiān)控計(jì)算機(jī)14、PLC控制系統(tǒng)的D工輸入模 塊6和軸定位模塊8、D0輸出模塊7、CPU模塊9、變頻器柜12、溜槽主傳動旋動電動機(jī)2、溜 槽主傳動(P角)旋動機(jī)構(gòu)制動器(隨動系統(tǒng)不采用)、布料溜槽1組成。
布料溜槽旋動隨動控制系統(tǒng)的給定為典型位置階躍輸入，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為一階或二階 無差度系統(tǒng)，當(dāng)隨動系統(tǒng)的溜槽主傳動(P角)擺角給定突然變到另一角度時，溜槽主傳動 (P角)復(fù)現(xiàn)輸入給定的變化過程如下圖2所示。圖中Tp為調(diào)節(jié)時間，Tp時間以內(nèi)13角的 響應(yīng)稱為動態(tài)響應(yīng)，而Tp以后動態(tài)響應(yīng)結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
本發(fā)明的調(diào)整方法
1.位置自動控制裝置"位置自動控制"即"APC"。 "APC"是指旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)的位置控制，是用 增量式編碼器對溜槽位置進(jìn)行跟蹤，當(dāng)溜槽一旦轉(zhuǎn)到"APC"區(qū)域，便由連接在布料溜槽13 角傳動機(jī)械軸上的增量式編碼器檢測其位置。當(dāng)出現(xiàn)位置偏差時，編碼器即將該偏差送入 軸定位模塊，位置偏差經(jīng)運(yùn)算后，作為"APC"的速度給定電壓，此電壓加到變頻器的給定輸
入端，使旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(P角)電動機(jī)正傳或反轉(zhuǎn)，最終使旋轉(zhuǎn)溜槽停在設(shè)定位置上。
裝在布料溜槽|3角傳動機(jī)械軸上的增量式編碼器檢測溜槽位置，當(dāng)與設(shè)定位置 相比出現(xiàn)位置偏差為正時，APC速度基準(zhǔn)電壓使旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)反轉(zhuǎn)，將溜 槽停在設(shè)定位置上；當(dāng)與設(shè)定位置相比出現(xiàn)位置偏差為負(fù)時，則APC速度基準(zhǔn)電壓使旋轉(zhuǎn) 溜槽主傳動(13角)電動機(jī)正轉(zhuǎn)，將溜槽停在設(shè)定位置上；到達(dá)設(shè)定位置時，軸定位模塊輸 出將依據(jù)量程為零或?yàn)槟K量程的中間值。若溜槽在正轉(zhuǎn)時超過設(shè)定位置，則增量式編碼 發(fā)出正超脈沖數(shù)，軸定位模塊的輸出電壓使溜槽電動機(jī)反轉(zhuǎn)，使溜槽移向所設(shè)定的位置；若 溜槽在反轉(zhuǎn)時超過設(shè)定位置，則增量式編碼發(fā)出反轉(zhuǎn)超脈沖數(shù)，軸定位模塊的輸出電壓使 溜槽電動機(jī)正轉(zhuǎn)，使溜槽移向所設(shè)定的位置。動作過程圖3。
2. "APC"區(qū)域的設(shè)定旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)轉(zhuǎn)速從1500r/min下降到375r/min時開始，并在 限幅值為2. 5倍電流的情況下，進(jìn)行制動，旋轉(zhuǎn)溜槽從375r/min到停止所用的時間t :
<formula>formula see original document page 8</formula>375x250%xrm+7;
GD2-換算到旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)軸上的飛輪矩 [OO79] n-旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)轉(zhuǎn)速
250% -旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)電流限幅值
Tm-旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩
Tr-旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)摩擦轉(zhuǎn)矩 ^ = t+tf考慮到旋轉(zhuǎn)溜槽主傳動(13角)電動機(jī)上升、下降的滯后時間、
tf滯后時間暫時設(shè)定為0. 02秒 tr實(shí)際設(shè)定的電動機(jī)轉(zhuǎn)速從n到停止所經(jīng)歷的時間 這時旋轉(zhuǎn)溜槽的加速度a為負(fù)數(shù)，其值為
a = — =--1-
/\ /7 x 60 x p -旋轉(zhuǎn)溜槽始端旋轉(zhuǎn)軌跡直徑 n-旋轉(zhuǎn)溜槽減速比 V-旋轉(zhuǎn)溜槽始端旋轉(zhuǎn)速度 以V橫減速使旋轉(zhuǎn)溜槽從n轉(zhuǎn)速到完全停止并停在設(shè)定點(diǎn)處，這段時間內(nèi)所走過 的距離S為 5"=— 軸定位模塊8故障時，由PLC系統(tǒng)和變頻器柜12對13角進(jìn)行連鎖控制。布料溜 槽旋動電動機(jī)與制動器配合工作。 為避免溜槽|3角電動機(jī)頻繁動作，設(shè)置不靈敏區(qū)。偏差控制系統(tǒng)是以脈沖形式完
成的。當(dāng)擺角偏差超過士2。時，系統(tǒng)才開始動作進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。當(dāng)13角偏小時，系統(tǒng)使溜
槽電動機(jī)正轉(zhuǎn)，加大擺角，達(dá)到給定的擺角值時，電動機(jī)停止，制動器3接通制動。反之，當(dāng)
實(shí)際的旋動擺角偏大時，系統(tǒng)使電動機(jī)反轉(zhuǎn)，減小擺角，達(dá)到給定的擺角值時，電動機(jī)停止
不動，制動器3接通制動，溜槽停止不動，調(diào)節(jié)過程結(jié)束。不靈敏區(qū)見下圖 根據(jù)高爐煉鐵生產(chǎn)工藝要求，當(dāng)布料器溜槽處于檢修位置時，溜槽旋動電動機(jī)不
得運(yùn)行。 當(dāng)PLC軸定位模塊8和變頻器柜12供電的為主的閉環(huán)控制系統(tǒng)故障時，可手工投 切到由繼電器及接觸器柜11連鎖控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
調(diào)整方法為 1.按布料器溜槽旋動點(diǎn)13角給定值進(jìn)行調(diào)整時的帶不靈敏區(qū)的PID控制算法 為 當(dāng)時，|E|《e不執(zhí)行PID指令；
當(dāng)時，|E| 〉e執(zhí)行PID指令；
式中E-偏差，E = SV-PV ; 6 — |不靈敏區(qū)(偏差)區(qū)間。 式中e是一個可調(diào)參數(shù)，具體數(shù)值根據(jù)溜槽的調(diào)試情況而定。
SV-設(shè)定值
PV-輸入值
調(diào)試時因注意
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E值過小起不到避免系統(tǒng)振蕩的作用； E值過大，系統(tǒng)會產(chǎn)生較大的滯后； 圖5顯示了帶不靈敏區(qū)的PID程序流程圖。 以上僅為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在實(shí)施方式的提示下進(jìn) 行各種改變，因此專利權(quán)保護(hù)范圍以權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽旋動位置自動控制裝置，對溜槽(1)的主傳動角度進(jìn)行控制，其特征在于，包括信息采集設(shè)備，將溜槽位置傳送到PLC控制系統(tǒng)(13)；溜槽傾動控制系統(tǒng)設(shè)備，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)(14)以及PLC控制系統(tǒng)(13)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動設(shè)備，包括溜槽主傳動旋動電動機(jī)(2)，用于驅(qū)動溜槽(1)的主傳動角度旋動位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溜槽旋動位置自動控制裝置，其特征在于 信息采集設(shè)備包括溜槽檢修位置接近開關(guān)(4)，將溜槽位置傳送到PLC控制系統(tǒng)(13);增量式編碼器(5)，設(shè)置在布料器上，對溜槽主傳動角的旋動角度和圈數(shù)進(jìn)行檢測，并將信號傳送到PLC控制系統(tǒng)(13)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溜槽旋動位置自動控制裝置，其特征在于執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動設(shè)備還包括變頻器柜(12)，根據(jù)PLC控制系統(tǒng)(13)的信號，控制溜槽 主傳動旋動電動機(jī)(2)旋動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的溜槽旋動位置自動控制裝置，其特征在于 PLC控制系統(tǒng)(13)包括DI輸入模塊(6)，與溜槽檢修位置接近開關(guān)(4)連接，溜槽檢修位置傳送到DI輸入模塊(6);軸定位模塊(8)，與增量式編碼器(5)連接，接收溜槽主傳動旋動角度和圈數(shù)，軸定位 模塊(8)將傳送過來的脈沖信號變換為主傳動旋動角度實(shí)測值，并將實(shí)測值發(fā)送到CPU模 塊(9)， CPU模塊(9)將計(jì)算后的控制信號傳再傳送給軸定位模塊(8)，軸定位模塊(8)的 輸出端與變頻柜(12)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的溜槽旋動位置自動控制裝置，其特征在于 PLC控制系統(tǒng)(13)還包括DO輸出模塊(7)，與繼電器及接觸器柜(11)連接，繼電器及接觸器柜(11)與制動器(3)連接，使制動器(3)處于長期打開狀態(tài)，制動器(3)不參與控 制；高速計(jì)數(shù)器模塊(IO)，與增量式編碼器(5)連接，僅在軸定位模塊(8)故障時投入使用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溜槽旋動位置自動控制裝置，其特征在于 監(jiān)控計(jì)算機(jī)(14)對無料鐘爐頂布料方式進(jìn)行設(shè)定。
7. —種高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽旋動位置自動控制方法，其特征在于 信息采集設(shè)備撿出溜槽主傳動旋動角度和圈數(shù)，輸出對應(yīng)的脈沖信號； 角度和圈數(shù)的脈沖信號引至軸定位模塊(8);變換后的主傳動旋動角度實(shí)測值和存貯在CPU模塊中的布料控制程序相比較，根據(jù)系 統(tǒng)選擇的旋動運(yùn)行方式對主傳動旋動角度進(jìn)行控制；按照預(yù)定的布料方式，通過軸定位模塊(8)使溜槽旋動電動機(jī)(2)旋轉(zhuǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的溜槽旋動位置自動控制方法，其特征在于 當(dāng)達(dá)到工藝要求的圈數(shù)和角度時，溜槽旋動電動機(jī)(2)進(jìn)入位置控制區(qū)域，當(dāng)溜槽主傳動旋動角度為正偏差時，由軸定位模塊(8)使溜槽主傳動旋動角度電動機(jī)(2)控制溜槽向主傳動旋動角度的負(fù)方向旋動；當(dāng)溜槽主傳動旋動角度位置為負(fù)偏差時，溜槽主傳動旋動角度電動機(jī)(2)控制溜槽向主傳動旋動角度的正方向旋動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的溜槽旋動位置自動控制方法，其特征在于軸定位模塊(8)故障時，設(shè)置在布料器上的編碼器檢測并轉(zhuǎn)換13角實(shí)測值和圈數(shù)值，轉(zhuǎn)換值輸入到高速計(jì)數(shù)器模塊(10)中，轉(zhuǎn)換值經(jīng)系統(tǒng)的位置控制算法模型計(jì)算后，按照預(yù)定的布料方式，與設(shè)定值進(jìn)行位置比較后，由PLC系統(tǒng)和繼電器及接觸器柜(11)對溜槽主傳動旋動角度進(jìn)行控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的溜槽旋動位置自動控制方法，其特征在于系統(tǒng)設(shè)定不靈敏區(qū)，當(dāng)擺角偏差超過一定值時，系統(tǒng)才開始動作進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高爐無料鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽旋動位置自動控制裝置及方法，控制裝置，對溜槽的主傳動角度進(jìn)行控制，其特征在于，包括信息采集設(shè)備，將溜槽位置傳送到PLC控制系統(tǒng)；溜槽傾動控制系統(tǒng)設(shè)備，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及PLC控制系統(tǒng)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動設(shè)備，包括溜槽主傳動旋動電動機(jī)，用于驅(qū)動溜槽的主傳動角度旋動位置。本發(fā)明提出了一種在連續(xù)旋動布料方式時，具有的繼電器調(diào)節(jié)特性的閉環(huán)偏差位置控制系統(tǒng)和在手動旋動布料方式時具有的軸定位控制特性的閉環(huán)位置隨動系統(tǒng)，對β角的旋動位置進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。
文檔編號G05D3/12GK101714002SQ20091022554
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者趙琪琳 申請人:中冶東方工程技術(shù)有限公司