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智能主令控制器在转炉氧枪控制中的应用

河南潜合自动化科技有限公司  2019-01-04  点击216次

传统的LK系列机械式有触点的主令控制器,存在以下不可克服的缺点:故障率高,尤其是控制器的机械部分长期在恶劣环境下运转而造成的机械运转部分损坏而不能正常工作,易出现闭合时不导通、断开时有粘连的情况,严重时造成不可控的恶性设备故障;精确度低,LK系列主令控制器靠一周内的凸轮运动而定位,速比换算的方式,对于十几米到几十米的被控设备的行程,会由于凸轮轨迹的极小偏差,造成被控设备定位较大距离的偏差。原石钢转炉炼钢氧枪定位准确度低;调整时间长,特别是氧枪每次换钢丝绳之后,由于钢丝绳在使用周期内存在张力等变化因素,造成被控部分相对原始点,出现较大位移。需要对主令控制器的凸轮触点进行适当调整,每次调整都需中断生产,并且要反复调整多次才能到达理想位置,一般在十几分钟至半小时,而且执行此项工作的往往应是十分熟练的专业电工,所以降低了设备作业率。

石钢转炉氧枪智能主令控制器的选择

石钢炼钢厂转炉建于20世纪90年代,原设计能力出钢量为30T。2003年暑期进行扩容改造达到50t,其氧枪为炼钢的核心设备。原设计转炉氧枪采用LK系列机械式主令控制器,扩容前氧枪控制严重制约产量提升,影响产品质量稳定;扩容后,矛盾更加突出,提高自动炼钢及设备作业率成为重要课题。氧枪的运动为垂直升降装置,全程运行距离为15.5m,从上至下8个关键控制点是:超上极限-上极限-上变速一待吹位一吹炼位-下变速下极限超下极限,这些点严格区分了氧枪的不同位置、运行区段、速度变换、工作状态以及与其它设备的联锁,完全依靠主令控制器发出指令,所以要求控制器动作可靠,不能出现任何的误动作和信号偏差,否则会发生氧枪定位偏差,严重时会造成重大设备事故(如极限保护失灵)。由于转炉自动炼钢的前提是氧枪位置指示必须准确可靠,基于以上诸多因素,石钢炼钢厂进行了反复专业论证后,决定对原氧枪及主令控制进行改造,最后选用了河南潜合自动化有限公司研制的ZNLK系列智能主令控制器,2004年10月对转炉氧枪控制进行了改造并投入运行。经过一年多的实践,证明本次改造达到了预期目的。

系统构成

石钢转炉氧枪智能主令控制系统(图1)主要由控制单元、现场单元、连接电缆组成,控制单元由德国Siemens操作面板TD400、s7-200PlC(CPU224)、输出继电器、控制电源等组成,安装在控制室;现场变送单元包括机座、传动机构和8位绝对型旋转编码器,与受控设备传动轴柔性连接,通过旋转编码器和连接电缆将现场位置信号送至控制单元,安装在现场;控制单元和现场单元通过电缆实现点对点相连接,共同组成转炉氧枪智能主令控制系统。

工作原理

氧枪升降运行时,其传动机构同时旋转并带动编码器一起工作,编码器产生一系列位置码并送到可编程序控制器(PLC)的输入端,在PLC内部进行译码、累加等数学运算,同时与操作面板TD400中可调的设定参数相比较,共同构成智能化控制,在合适的位置发出相应的控制信号,从而达到准确控制氧枪的目的。

氧枪位置的计算:软件设置一个“原点“,对应于氧枪实际位置的“超下极限“,为0点;距“超上极限“为1000个码,氧枪全程运行30m,即每个点15500mm/1000=15.5mm,每次增加一个点,对应氧枪实际位置运行约为上升15.5mm,通过码来准确计算氧枪的实时状态位,下降状态相反。调整氧枪位置只需通过TD400,改变相应的“原点“即可。

系统的优点

运行可靠

石钢转炉氧枪智能主令控制系统由先进、可靠的西门子可编程序控制器(PLC)与绝对型旋转编码器组成,通过旋转编码器产生的位置码实现对氧枪位移的检测,然后经PLC译码、运算、分析,产生不同的控制信号和各种保护输出。其工作原理不同于机械式LK主令控制器;其设计思想是编程控制,用程序逻辑代替机械凸轮的动作,以无触点代替有触点,避免了许多机械故障,程序化控制是现代电气自动化控制较为先进的发展方向,从而提高了主令控制器运行的可靠性。

PLC可支持宽范围的电压为AC85~264V,输出带载能力寿命可达1000万次;具有超强记忆写入功能,寿命为10万次;支持远距离控制,控制单元至现场单元远达280m等高电气性能参数。这些是机械式LK主令控制器不具备的。

响应速度快

该智能主令控制器由于采用可编程序进行控制,其响应速度非常快,单条逻辑指令响应速度为2ns。

分辨率高

由于绝对位置编码器能准确无误、实时发出运行状态信号,PLC能实时运算这些位置码并发出相应指令,该智能主令控制器的分辨率可达到毫米级,能够满足氧枪的精确定位要求和精确限位控制。

调整方便迅速

操作面板TD400通过Step7进行编程组态,通过它可以实现与PLC的数据模块实现通讯。所以,仅需对TD400进行面板操作,即可达到调整的目的,熟练的操作者只需1min即可完成。与机械式LK主令控制器相比(调整时间20min)可节约时间,减少劳动强度。

数字显示功能

通过TD400与PLC实时的数据通讯,可以在控制室内在线观察氧枪实际运行位置,为编程调试带来极大的便利。

可在运行中调整

该主令控制器可在氧枪运行时随时进行调整,对控制信号的输出位置通过TD400操作面板进行微调。全数字显示功能使氧枪运行期间能方便地从TD400操作面板上观察出其所处的准确位置。

保护功能

转炉氧枪智能主令控制系统支持口令设置功能,可以防止非专业技术人员随意修改参数,保持系统运行的稳定性,具有良好的人机界面。

应用效果

石钢转炉氧枪控制系统采用智能主令控制器后,氧枪枪位高度控制可精确到1cm;氧枪更换钢丝绳后,调整主令控制器时间缩短了19min,提高了钢产量,稳定了质量,为转炉完成生产任务打下了坚实基础。

原文出处:http://www.hnqianhe.com/13/n341.html


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