專利名稱：高爐交流探尺控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種高爐交流探尺控制裝置。
背景技術(shù)：
高爐探尺是爐頂重要設(shè)備之一。容量較大高爐一般有多套探尺，較小的也有2套探尺，操作エ根據(jù)每套探尺測量出料面高度，實(shí)時掌握爐內(nèi)料面情況，確定高爐布料方式和加料時機(jī)。目前探尺系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動電機(jī)不同分為直流探尺和交流探尺兩類。由于直流探尺成本較高、日常維護(hù)量較大，所以交流探尺將成為今后發(fā)展的方向。但目前交流探尺在使用中，經(jīng)常出現(xiàn)在放尺過程中，下放不暢，無法完成下放動作；原因分析為了下面敘述方便，將重錘產(chǎn)生的下放轉(zhuǎn)矩定義為Mg，機(jī)械傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生反抗轉(zhuǎn)矩定義為Mf，電動機(jī)電動轉(zhuǎn)矩定義為Md。若Mg < Mf，其中Mg為定值，則必須從機(jī)械方面入手解決(這里不闡述)，使Mf值變小，滿足Mg > Mf,這是探尺能正常工作的必要條件。下面在Mg > Mf前提下討論，正常放尺過程中，電機(jī)工作在第四象限，電動轉(zhuǎn)矩為正，轉(zhuǎn)速為負(fù)，此時Mg-Mf-Md彡O。當(dāng)Mg-Mf-Md彡0時，就會產(chǎn)生下放不暢現(xiàn)象，主要是由于Mf變大以及Md不能進(jìn)行跟隨調(diào)整導(dǎo)致的。探尺下放中速度易失控，到料面發(fā)生倒錘現(xiàn)象，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)；原因分析在探尺放尺中，電機(jī)傳動控制裝置為轉(zhuǎn)矩給定控制方式。在以往控制系統(tǒng)中Md設(shè)定為固定值，則Mg-Mf-Md在下放過程中近似為定值，即下放加速a也為近似為定值，當(dāng)放加速a較大且下放距離較長時，在連續(xù)下放中，重錘的速度會越來越快，導(dǎo)致“超速”現(xiàn)象。主要是Md與下放速度沒有形成負(fù)反饋控制環(huán)。若不能將下放速度控制在一定范圍內(nèi)，則重錘到達(dá)料面前速度較快，由于慣性的作用，就會發(fā)生倒錘，若不能及時扶正重錘，就會產(chǎn)生測量誤差過大。到料面后“浮尺跟隨”功能易失靈；原因分析當(dāng)需要掌握高爐料面連續(xù)變化情況時，則要求探尺具有“浮尺跟隨”功能，即高爐料面下降時，探尺能自動跟隨料面變化，實(shí)時連續(xù)地測量出料面高度。由于探尺到達(dá)料面后,機(jī)械傳輸摩擦系數(shù)由動摩擦變?yōu)殪o摩擦,則Mf變大，如Md 不變，可能使Mg-Mf-Md ( 0成立，不能實(shí)現(xiàn)料面跟隨，導(dǎo)致“浮尺跟隨”功能失靈。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述問題，本實(shí)用新型提供一種控制系統(tǒng)簡單、干擾源少、工作穩(wěn)定性高的高爐交流探尺控制裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型高爐交流探尺控制裝置，包括PLC系統(tǒng)、電機(jī)傳動控制裝置、電機(jī)組件及探尺組件，其中；PLC系統(tǒng)，送出控制指令，對探尺工作過程進(jìn)行控制；電機(jī)傳動控制裝置，內(nèi)置定義編輯模塊，對重錘提起、下放過程進(jìn)行監(jiān)控控制；[0013]電機(jī)組件，接收控制指令，控制重錘的收放操作；探尺組件，通過重錘對高爐物料料面高度進(jìn)行跟蹤測量。進(jìn)ー步地，所述定義編輯模塊包括振蕩方波単元、轉(zhuǎn)矩切換單元及浮尺跟隨單元，其中；振蕩方波単元，檢測重錘在下放過程中是否停止下放，將停止信息反饋到PLC系統(tǒng)，并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)停止信息發(fā)出的振蕩調(diào)節(jié)控制指令，恒定控制重錘自由下放；轉(zhuǎn)矩切換單元，檢測重錘的下放速度，將速度信息反饋到PLC系統(tǒng)，并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)速度信息發(fā)出的切換控制指令，恒定控制重錘下放速度； 浮尺跟隨單元，檢測重錘與料面接觸的料面信息，將料面信息反饋到PLC系統(tǒng)；并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)料面信息發(fā)出的控制指令，恒定控制重錘跟隨料面下降。本實(shí)用新型在不增加硬件情況下，僅利用探尺電機(jī)傳動控制裝置中帶有自定義編程，可靠的完成探尺的提尺、放尺功能，需要増加成本幾乎為零。本實(shí)用新型與以往控制裝置比較只保留兩個必須來自外部提、放尺指令，其它信號均采集電機(jī)傳動控制裝置中已有信號，提尺功能、放尺功能、轉(zhuǎn)矩切換功能、浮尺輸出功能等均是電機(jī)傳動控制裝置內(nèi)部完成，避免了外部信號傳輸環(huán)節(jié)，干擾源自然減少，工作穩(wěn)定性相應(yīng)得到提聞。

圖I是本實(shí)用新型高爐交流探尺控制裝置的實(shí)施例的控制框圖；圖2是本實(shí)用新型高爐交流探尺控制裝置的實(shí)驗例的電氣原理接線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步的描述。如圖I所示，本實(shí)用新型高爐交流探尺控制裝置僅利用電機(jī)傳動控制裝置中自帶可編程塊完成探尺的順利下放、探尺的速度控制及浮尺跟隨功能。目前探尺的電機(jī)傳動控制裝置中基本帶有エ藝軟件或可編程塊。例如SIEMENS直流裝置6RA70帶有エ藝軟件S00, SIEMENS交流電機(jī)傳動控制裝置6SE70帶有免費(fèi)自由功能塊，ABB交流ACS800及直流DCS800裝置均帶有自定義編程功能。由于交流探尺將成為今后發(fā)展的方向，下面以ABBACS800電機(jī)傳動控制裝置驅(qū)動交流探尺電機(jī)為例，詳細(xì)描述該實(shí)用新型主要技術(shù)方案該高爐交流探尺控制裝置包括PLC系統(tǒng)、電機(jī)傳動控制裝置、電機(jī)組件及探尺組件，其中；PLC系統(tǒng)，輸送控制指令，對探尺工作過程進(jìn)行控制；電機(jī)傳動控制裝置，內(nèi)置定義編輯模塊，對重錘提起、下放過程進(jìn)行監(jiān)控控制；電機(jī)組件，接收控制指令，控制重錘的收放操作；探尺組件，通過重錘對高爐物料料面高度進(jìn)行跟蹤測量。進(jìn)ー步地，所述定義編輯模塊包括振蕩方波単元、轉(zhuǎn)矩切換單元及浮尺跟隨單元，其中；振蕩方波単元，檢測重錘在下放過程中是否停止下放，將停止信息反饋到PLC系統(tǒng)；并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)停止信息發(fā)出的振蕩調(diào)節(jié)控制指令，恒定控制重錘自由下放；[0032]如圖2所示，方波振蕩功能圖，該功能圖在特定探尺系統(tǒng)エ況下才需要啟用。在Mg> Mf前提下(即在電機(jī)未上電、探尺抱閘打開時，探尺是可以下放)，同時電動機(jī)電動轉(zhuǎn)矩Md設(shè)置值接近 或等于零時，依然存在下放不暢現(xiàn)象時，則需要啟用該項功能。解決當(dāng)探尺電機(jī)定子上電后，雖然Md設(shè)置值等于零，但由于電機(jī)本身對稱度等原因電機(jī)輸出軸反抗轉(zhuǎn)矩不為零，導(dǎo)致探尺無法下放。通過此功能實(shí)現(xiàn)在較短周期內(nèi)電機(jī)處于自由下放過程，從而解決探尺無法下放問題。震蕩方波単元共有4個基本塊組成，其中前三個切換塊SWITCH-B、延時通塊TON、延時斷塊實(shí)現(xiàn)方波振蕩功能，信號通過與邏輯塊AND實(shí)現(xiàn)與邏輯，其輸出信號賦值給裝置內(nèi)部指令。轉(zhuǎn)矩切換單元，檢測重錘的下放速度，將速度信息反饋到PLC系統(tǒng)；并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)速度信息發(fā)出的切換控制指令，恒定控制重錘下放速度；當(dāng)下放速度大于規(guī)定設(shè)定值時，電機(jī)反抗轉(zhuǎn)矩給定值自動切換為較大的給定值，進(jìn)而達(dá)到速度減慢目的；當(dāng)下放速度不大于規(guī)定設(shè)定值是，轉(zhuǎn)矩給定切換為較小給定值，進(jìn)而達(dá)到速度加快目的。實(shí)現(xiàn)探尺下放過程中穩(wěn)速功能。轉(zhuǎn)矩切換單元共有2個基本塊組成，比較塊COMPARE輸人電機(jī)實(shí)際速度的絕對值，和規(guī)定下放允許速度最大值，切換塊SWITCH-I輸入為轉(zhuǎn)矩給定較大值，和轉(zhuǎn)矩給定較小值。浮尺跟隨單元，檢測重錘與料面接觸的料面信息，將料面信息反饋到PLC系統(tǒng)，并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)料面信息發(fā)出的摩擦控制指令，恒定控制重錘跟隨料面下降。當(dāng)探尺重錘到達(dá)料面后，下放速度為零，延時一定時間后輸出到料面信號。浮尺跟隨單元共有3個基本塊組成，絕對值塊ABS將電機(jī)實(shí)際速度轉(zhuǎn)化為絕對值，避免負(fù)值的出現(xiàn)，比較塊COMPAR和延時通塊TON完成判斷下放速度接近零延時3秒后輸出信號。如圖2所示，實(shí)驗電氣接線原理圖。下面以本人通過實(shí)驗室實(shí)現(xiàn)本相實(shí)用新型為例介紹實(shí)驗方法和步驟主要硬件組成一個尾端帶編碼器2. 2KW交流電機(jī)，ー個小型減速箱(減速比10)，ー個定滑輪、50公斤重錘，ー套ABB ACS800-01-0009-3電機(jī)傳動控制裝置。I、按上圖接線。2、將電機(jī)機(jī)械接手脫開，對電機(jī)標(biāo)識運(yùn)行以及相關(guān)參數(shù)設(shè)置。3、接上電機(jī)接手。5、將功能圖I、圖2、圖3參數(shù)輸入到電機(jī)傳動控制裝置中。6、上電。通過KA1、KA2、KA3模擬提尺、放尺功能、速度控制、浮尺輸出等功能。PLC系統(tǒng)通過PR0FIBUS-DP給電機(jī)傳動控制裝置提尺信號、放尺信號，僅用ABB交流ACS800帶有的可編程塊完成控制過程。在變頻電機(jī)軸端安裝編碼器作為速度檢測元件，減速機(jī)軸端接料位編碼器，信號經(jīng)通訊總線進(jìn)PLC，由PLC讀出探尺的高度，作為檢測值及探尺的操作信號。電機(jī)傳動控制裝置接受PLC的信號，PLC給電機(jī)傳動控制裝置提尺信號、放尺信號；電機(jī)傳動控制裝置給PLC準(zhǔn)備好信號及故障信號。電機(jī)傳動控制裝置與PLC間的這些開關(guān)量信號由點(diǎn)對點(diǎn)方式連接?？刂茩C(jī)理使用閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，提尺時，選擇速度矢量控制，電機(jī)工作在電動狀態(tài)，一象限運(yùn)行；放尺和浮尺時，選擇轉(zhuǎn)矩矢量控制，電機(jī)工作在再生發(fā)電狀態(tài)狀態(tài)，使能能耗制動，四象限運(yùn)行。當(dāng)要求探尺下放吋，由PLC送出放尺信號，由電機(jī)傳動控制裝置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動放尺并保持下放速度不超過限制值，在探尺降落到料面時保持電機(jī)仍有一定提尺カ矩，使探尺保持直立姿勢。當(dāng)要求探尺提升吋，由PLC送出提尺信號，由電機(jī)傳動控制裝置實(shí)現(xiàn)自動提尺并保持提升速度不超過限制值。當(dāng)PLC檢測到探尺在頂部吋，由電機(jī)傳動控制裝置實(shí)現(xiàn)自動停車并投入抱閘。以上，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種高爐交流探尺控制裝置，其特征在于，包括PLC系統(tǒng)、電機(jī)傳動控制裝置、電機(jī)組件及探尺組件，其中； PLC系統(tǒng)，送出控制指令，對探尺工作過程進(jìn)行控制； 電機(jī)傳動控制裝置，內(nèi)置定義編輯模塊，對重錘提起、下放過程進(jìn)行監(jiān)控控制； 電機(jī)組件，接收控制指令，控制重錘的收放操作； 探尺組件，通過重錘對高爐物料料面高度進(jìn)行跟蹤測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐交流探尺控制裝置，其特征在于，所述定義編輯模塊包括振蕩方波單元、轉(zhuǎn)矩切換單元及浮尺跟隨單元，其中； 振蕩方波單元，檢測重錘在下放過程中是否停止下放，將停止信息反饋到PLC系統(tǒng)，并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)停止信息發(fā)出的振蕩調(diào)節(jié)控制指令，恒定控制重錘自由下放； 轉(zhuǎn)矩切換單元，檢測重錘的下放速度，將速度信息反饋到PLC系統(tǒng)，并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)速度信息發(fā)出的切換控制指令，恒定控制重錘下放速度； 浮尺跟隨單元，檢測重錘與料面接觸的料面信息，將料面信息反饋到PLC系統(tǒng)；并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)料面信息發(fā)出的控制指令，恒定控制重錘跟隨料面下降。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種高爐交流探尺控制裝置，主要為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在放尺不暢，放尺速度易失控、浮尺跟隨功能易失靈等問題而設(shè)計。高爐交流探尺控制裝置，包括PLC系統(tǒng)、自帶可編程塊的電機(jī)傳動控制裝置、電機(jī)組件以及探尺組件，可編程塊包括避免放尺不暢的振蕩方波單元；通過切換轉(zhuǎn)矩控制放尺速度的轉(zhuǎn)矩切換單元；檢測重錘與料面接觸的料面信息，將料面信息反饋到PLC系統(tǒng)，并接受PLC系統(tǒng)依據(jù)料面信息發(fā)出的控制指令，恒定控制重錘跟隨料面下降的浮尺跟隨單元。本實(shí)用新型高爐交流探尺控制裝置控制系統(tǒng)簡單、干擾源少、工作穩(wěn)定性高。
文檔編號G05D9/12GK202421906SQ20122000834
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者吳江 申請人:中冶華天南京自動化工程有限公司