一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制系統(tǒng)，包括氧槍、升降小車、變頻驅動電機、減速機構、旋轉編碼器、變頻器、PLC控制系統(tǒng)；氧槍固定在升降小車上，升降小車通過鋼絲與變頻驅動電機連接，變頻驅動電機連接變頻器，變頻器連接PLC控制系統(tǒng)，變頻驅動電機通過鋼絲控制升降小車升降，減速機構與變頻驅動電機連接，對氧槍的升降速度進行減速，旋轉編碼器固定在減速機構尾部，檢測氧槍的實際位置，旋轉編碼器連接PLC控制系統(tǒng)，氧槍的實際位置輸出至PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)顯示氧槍的實際位置，得到氧槍速度控制信號，輸出氧槍速度控制信號至變頻器，變頻器控制變頻驅動電機運行，調整氧槍的運行速度與位置。
【專利說明】一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制系統(tǒng)，屬于冶金自動控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]氧槍電氣傳動設備是轉爐煉鋼控制系統(tǒng)中的關鍵設備，它與吹氧系統(tǒng)有著最直接的聯(lián)系。而其電氣設備的速度控制與定位精度直接影響到冶煉周期和吹氧效率，因此如何組成一個穩(wěn)定的控制系統(tǒng)自動快速精確地對氧槍進行控制成為提高鋼產(chǎn)量及質量的關鍵因素之一。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是為了解決上述問題，針對氧槍電氣設備的控制要求，提出一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制系統(tǒng)，能夠自動快速精確地進行氧槍位置控制。
[0004]一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制裝置，包括氧槍、升降小車、變頻驅動電機、減速機構、旋轉編碼器、變頻器、PLC控制系統(tǒng)；
[0005]氧槍固定在升降小車上，升降小車通過鋼絲與變頻驅動電機連接，變頻驅動電機連接變頻器，變頻器連接PLC控制系統(tǒng)，減速機構與變頻驅動電機連接，旋轉編碼器固定在減速機構尾部，旋轉編碼器連接PLC控制系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0007]1、此控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
[0008]2、此系統(tǒng)對氧槍升降的控制精度可達到±lcm的范圍之內。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是氧槍電氣控制系統(tǒng)圖；
[0010]圖2是氧槍受力分析圖；
[0011]圖3是氧槍控制流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0013]本實用新型是一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制系統(tǒng)，針對氧槍電氣設備的控制要求，提供一種使氧槍升降可靠運行的自動控制系統(tǒng)。
[0014]如圖1所示，一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制系統(tǒng)包括:氧槍1、升降小車
2、變頻驅動電機3、減速機構4、旋轉編碼器5、變頻器6、PLC控制系統(tǒng)7。
[0015]氧槍I固定在升降小車2上，升降小車2通過鋼絲與變頻驅動電機3連接，變頻驅動電機3連接變頻器6，變頻器6通過Profibus總線和信號線連接PLC控制系統(tǒng)7，變頻驅動電機3通過鋼絲控制升降小車2升降，減速機構4與變頻驅動電機3連接，對氧槍I的升降速度進行減速，旋轉編碼器5固定在減速機構4尾部，檢測氧槍I的實際位置，旋轉編碼器5連接PLC控制系統(tǒng)7，氧槍I的實際位置輸出至PLC控制系統(tǒng)7，PLC控制系統(tǒng)7顯示氧槍I的實際位置，輸出氧槍I速度控制信號至變頻器6，進而通過變頻器6控制變頻驅動電機3運行，調整氧槍I的位置。
[0016]根據(jù)冶煉的工藝要求，同時為達到氧槍I準確定位和安全運轉的目的，在氧槍I從最高點至最低點不同的高度位置上設有多個控制點，包括:上極限點、工作上限點、換槍點、上變速點、等待點、開關氧閥點、吹煉點、下變速點、工作下限點、下極限點，由此將氧槍I的行程分割為多個區(qū)段。在不同的區(qū)段中對氧槍I的控制方式不同。
[0017]上極限點至上變速點區(qū)域為防止氧槍I上升過程之中由于速度過快而沖出軌道，故采用低速升降，勻速運行；上變速點至等待點區(qū)域采用高速升降，勻速運行；等待點至下變速點區(qū)域為節(jié)省時間，故采用高速升降，勻速運行；下變速點至氧槍I的目標槍位點以上N位置區(qū)域為防止氧槍I位置過低，也是采用低速升降，勻速運行。變頻器根據(jù)PLC給定速度對氧槍I的速度進行控制；氧槍I的目標槍位點不得低于下極限點。
[0018]低速與高速根據(jù)不同的氧槍I工藝條件在PLC中由技術人員進行設定。
[0019]設定目標槍位，目標槍位位于工作上限點、工作下限點之間。
[0020]氧槍升降控制系統(tǒng)根據(jù)氧槍I的實際槍位以及氧槍I的目標槍位所處的區(qū)域對其行程進行分段處理。
[0021]N位置為氧槍I速度變速調節(jié)的位置起始點，其值在PLC中進行設定，其取值范圍需要根據(jù)不同的氧槍工藝條件及調試過程中的測試效果確定，最終以達到迅速、穩(wěn)定地使氧槍I定位為目的。
[0022]當氧槍I實際位置距離與目標槍位距離大于等于N時，根據(jù)氧槍I實際位置所處的控制點，按照控制點區(qū)段運行，或高速或低速，勻速運行，稱其為勻速運行段。
[0023]當氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于N大于等于SI或小于等于-S2大于-N時，根據(jù)公式(I)進行變速運行，稱為變速運行段；
[0024]V=V0 * Λ H/K (I)
[0025]其中:V:為變頻的給定速度，即氧槍I的運行速度；
[0026]V0:為進入變速區(qū)的初始速度；
[0027]Λ H:為氧槍I的實際槍位與目標槍位的差值；
[0028]K:為降速斜率。
[0029]SI與-S2的范圍即為氧槍I的位置滯環(huán)的范圍，其值在PLC中進行設定，其取值范圍需要根據(jù)氧槍電氣傳動設備運行狀況及調試過程中的測試效果確定，最終以達到迅速、穩(wěn)定地使氧槍I定位為目的。
[0030]當氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于SI或大于等于-S2時，氧槍I到達目標槍位附近時，需要控制其穩(wěn)定定位，稱為鎖定段。
[0031]鎖定段部分的情況較為復雜，氧槍I的受力情況在不同的時期有所不同。在非吹煉過程中氧槍I基本上是受到重力(Fg)和拉力(Ft)的作用，氧槍小車對其的橫向支撐力和小車的摩擦力在垂直方向可以忽略不計。氧槍及其升降小車以及相關的附屬設備的重力(Fg)在升降過程中有百分之十幾的變換量，其方向為上升增加而下降減少。但在吹煉過程中，由于氧氣通過氧槍I噴射進轉爐鋼8水中，鋼水中產(chǎn)生的煙氣上浮，對氧槍I形成一個浮力(Fff)，其受力分析如圖2所示。由于氧氣及加入爐中的物料對鋼水的攪拌作用和化學反應等各種因素，造成其所產(chǎn)生的煙氣狀態(tài)的不穩(wěn)定性，因而其對氧槍I的浮力也是極不穩(wěn)定的，處于不斷的波動之中，這也是造成氧槍I槍位控制不易穩(wěn)定的原因之一。針對這種狀況，在控制系統(tǒng)中需采用位置滯環(huán)控制的方法，以保證氧槍I槍位的準確調節(jié)。
[0032]氧槍I的槍位控制按照圖3所示流程進行:當氧槍I實際位置與氧槍I設定位置相距較遠(氧槍I實際位置距離與目標槍位距離大于等于N)時，通過程序進行勻速控制，并把相應的速度給定發(fā)送給變頻器；當氧槍I實際位置與氧槍I設定位置接近(氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于N大于等于SI或小于等于-S2大于-N)時，通過程序進行變速控制，并把相應的速度給定發(fā)給變頻器；當氧槍I實際位置到達氧槍I設定位置附近(氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于SI或大于等于-S2)時，通過程序進行位置滯環(huán)控制，并把相應的控制給定發(fā)給變頻器。當氧槍I實際位置與氧槍I設定位置一致時，發(fā)出停止指令給變頻器，變頻停止，結束任務。
【權利要求】
1.一種用于煉鋼轉爐氧槍升降的自動控制裝置，其特征在于，包括氧槍、升降小車、變頻驅動電機、減速機構、旋轉編碼器、變頻器、PLC控制系統(tǒng)； 氧槍固定在升降小車上，升降小車通過鋼絲與變頻驅動電機連接，變頻驅動電機連接變頻器，變頻器連接PLC控制系統(tǒng)，減速機構與變頻驅動電機連接，旋轉編碼器固定在減速機構尾部，旋轉編碼器連接PLC控制系統(tǒng)。
【文檔編號】C21C5/46GK203639489SQ201320775097
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】王代先, 余巖, 王雷, 徐俊 申請人:北京金自天正智能控制股份有限公司