CN103175414A

CN103175414A - 一种料车或探尺的行程控制装置及其操作方法

Info

Publication number: CN103175414A
Application number: CN2013101170857A
Authority: CN
Inventors: 李小健
Original assignee: Beris Engineering and Research Corp
Current assignee: Beris Engineering and Research Corp
Priority date: 2013-04-07
Filing date: 2013-04-07
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明公开了一种料车或探尺的行程控制装置及其操作方法，该行程控制装置包括PLC控制器（1）、人机界面（3）和安装于现场的编码器（2），编码器（2）的连接轴与料车或探尺的电机变速箱的一端相连，编码器（2）的通讯端口连接到PLC控制器（1），人机界面（3）与PLC控制器（1）相连，用于界面操作。本发明的料车或探尺的行程控制装置在操作面板上可以显示操作信息、故障信息、维护信息，用户菜单等，维护方便；结构紧凑，外壳坚固，高电磁兼容性，防护等级IP65（正面），可在现场单独就地安装。

Description

一种料车或探尺的行程控制装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种行程控制装置，尤其涉及一种炼铁高炉用料车或探尺的行程控制装置及其操作方法。

背景技术

在高炉炼铁车间，卷扬料车及探尺的行程控制为高炉上料控制的核心内容。对于料车来说，传统的位置检测采用机械式凸轮控制器（有触点）或电子式凸轮控制器（无触点）进行，但经过一段时间运行后，由于钢丝绳的松弛以及凸轮的机械误差，所有需检测的位置将发生偏移，使得工作人员不得不对凸轮内部的旋转片重新进行调整。

对于维护人员来说，该项工作耗时长且不易掌握，需通过料车反复的实际运行才能重新定位，特别是当停车位调整不当时，容易造成料车运行到轨道分歧点的上方或在槽下侧不能准确停在中间料仓下料口位置，严重影响料车正常运行。

对于探尺来说，传统的位置检测也采用机械式凸轮控制器或电子式凸轮控制器进行，但当高炉料线改变时，需重新调整主令的各个位置点，不能满足动态调整料线的要求，即使采用编码器将信号送入计算机来检测时，也需要工程师通过修改程序及画面来实现，给后期的设备运行维护造成了不便。

发明内容

本发明的目的在于提出一种独立的料车或探尺的行程控制装置及其操作方法，以克服现有单一的电子式或机械式凸轮控制器调试繁琐、精度较低、以及使用维护不便的问题。

为实现上述目的，本发明的一种料车或探尺的行程控制装置及其操作方法的具体技术方案为：

一种料车或探尺的行程控制装置，包括PLC控制器、人机界面和安装于现场的编码器，编码器的连接轴与料车或探尺的电机变速箱的一端相连，编码器的通讯端口连接到PLC控制器，人机界面与PLC控制器相连，用于界面操作。

一种上述料车或探尺的行程控制装置的操作方法，包括以下步骤：将料车或探尺的行程控制装置安装到操作现场，并进行初始数据采集；选定料车或探尺的行程“零点”，并将编码器检测到的每一脉冲数值或编码值转化为“相对位移量”；计算“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量，并找出料车或探尺的“限位区间”；将该“限位区间”存储到PLC控制器（1）中，并设定该“限位区间”的作用。

相比现有技术，本发明的料车或探尺的行程控制装置及其操作方法的优点在于：

（1）外部检测设备采用增量型或绝对值型编码器均可；可同时接入多路编码器信号；多个直接的无源开关量位置输出；可根据用户要求定制位置检测程序并将其固化在其中，通过操作面板修改参数即可满足不同用户的要求；可与其他PLC系统进行通讯。

（2）在操作面板上可以显示操作信息、故障信息、维护信息，用户菜单等，维护方便；结构紧凑，外壳坚固，高电磁兼容性，防护等级IP65（正面），可在现场单独就地安装。

（3）可广泛应用于高炉料车卷扬行程检测、探尺位置检测、转炉倾动位置检测、氧枪提升位置检测，也可应用于其他位置检测点实时变化的重要场所。

附图说明

图1为本发明的料车或探尺的行程控制装置的结构简图；

图2为本发明的料车或探尺的行程控制装置的操作方法的流程框图；

图3为本发明的料车或探尺的行程控制装置的操作方法中的零点校正程序框图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种料车或探尺的行程控制装置及其操作方法做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明的料车或探尺的行程控制装置包括小型化的PLC控制器1（可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller）、微型人机界面3（HMI）、以及安装于现场的编码器2。其中，PLC控制器1带有集成通讯功能接口PROFIBUS DP或其他总线端口，以及带有集成的I/O单元端端口，可直接加挂带有高速计数功能的计数器模块；微型人机界面3的面板为LED显示，触摸式按键。

进一步，参见图1，本发明的料车或探尺的行程控制装置的具体设置形式为：编码器2的连接轴通过法兰盘或轴套连接到料车或探尺的电机变速箱（图中未示）的一端；当编码器2为绝对值形式时，其通讯端口通过现场总线连接到PLC控制器1的DP端口或相同类型的其他通讯端口，当编码器为增量型时，其接线端口通过屏蔽电缆连接到PLC控制器的计数功能模块输入端，以实现编码器信号的传输；人机界面3与PLC控制器1相连，用于界面操作。

下面参见图2，本发明的料车或探尺的行程控制装置的操作步骤为：

首先，将本发明的料车或探尺的行程控制装置安装到操作现场，并进行初始数据采集。

当料车或探尺移动时，现场的电机变速箱会带动编码器2一起旋转，编码器2将料车或探尺的位移转化为格雷码或同步脉冲数，并输送到PLC控制器1内的寄存器中。当采用增量型编码器时，PLC控制器1上增设高速计数模板，以获得同步脉冲数；而当采用绝对值编码器时，PLC控制器1直接通过现场总线获得格雷码编码值。

其次，选定料车或探尺的行程“零点”，并将编码器检测到的每一脉冲数值或编码值转化为“相对位移量”。

料车或探尺的整个移动过程时，编码器2会采集到连续的一系列编码值或脉冲数，并将其存储到PLC控制器1内部的寄存器当中。根据具体情况，可将料车或探尺行程中的某一特定位置定义为“零点”，相当于料车或探尺的移动参考点。

确定了“零点”之后，料车或探尺在整个行程中的任一位置都具有一个相对于“零点”的唯一的编码值或脉冲数，称之为“相对位移量”。“相对位置量”通过编码器检测到的料车或探尺在行程中该位置的数值减去“零点”对应的数值而获得。

然后，计算“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量，并找出料车或探尺的“限位区间”。

“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量可通过下述方法计算得出：找出编码器2初始数据采集中的相对于“零点”的下极限值和上极限值，并以下极限值和上极限值所对应的脉冲数或编码值为横坐标，下极限值和上极限值所对应的实际行程为纵坐标，计算通过两点的直线斜率，即是“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量。

由于各种增量型编码器的最小分辨率为1024；绝对值编码器的单圈最小分辨率为8192。对于通过钢丝绳牵引卷筒带动的料车或探尺而言，一般料车或探尺的行程在几米到几十米的范围内，所以当编码器应用于以上设备时，其“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量将控制在几毫米到几十毫米（mm）范围以内。

因此，“相对位移量”的数值每变化一位，料车或探尺便仅移动几个到几十个毫米。而对于要检出料车或探尺的以米为单位的检出点（料车或探尺停靠点）来说，每个检出点都会有一定区段内的“相对位移量”满足精度要求，而该区段内的“相对位移量”即构成了料车或探尺的“限位区间”。

最后，将该“限位区间”存储到PLC控制器1中，并设定为当料车或探尺在行程中某一位置处的“相对位移量”处于该“限位区间”时，PLC控制器1对料车或探尺进行相应的控制操作，如加速、减速、锁定等。

基于上述内容可知本发明的一种料车或探尺的行程控制装置可以有效避免机械凸轮或普通电子凸轮（接近开关发讯）控制器位置检测精度不高的问题。

另外，对于本发明的料车或探尺等钢丝绳牵引控制设备还可编制“零点”校正程序，检修维护人员可通过人机界面3校正行程控制装置的“零点”偏差，以消除设备运行一段时间后造成的位置偏差，提高了设备运行维护的安全性及可操作性。

下面参见图3具体说明本发明的料车或探尺的行程控制装置中的“零点”校正的具体步骤：

PLC控制器1实时监控料车或探尺的预设“零点”的编码值与料车或探尺到达“零点”位置时的实际编码值。如果预设“零点”的编码值与到达“零点”位置时的实际编码值的偏差小于“允许纠偏值”（根据工程需要具体设定），则继续按照预设过程进行料车或探尺的运行控制；而如果预设“零点”的编码值与到达“零点”位置时的实际编码值的偏差大于“允许纠偏值”，则启动“零点”校正程序。

此时，本发明的料车或探尺的行程控制装置将重新对料车或探尺的整个移动过程进行数据采集，具体是编码器2随电机变速箱一起旋转，将料车或探尺的位移转化为格雷码或同步脉冲数，并输送到PLC控制器1内的寄存器中。接着PLC控制器1重新计算料车或探尺在任一位置时相对于“零点”的“相对位移量”。然后根据“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量，重新找出料车或探尺的“限位区间”并存储到PLC控制器1中，由此完成料车或探尺的“零点”校正。

本发明的料车或探尺的行程控制装置可在设备旁的机旁箱上安装或无台面超紧凑安装，能在最有限的空间中实现单机设备的控制要求，实际应用时只需将编制好的通用程序固化到PLC控制器的内存中即可使用。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims

1.一种料车或探尺的行程控制装置，其特征在于，包括PLC控制器（1）、人机界面（3）和安装于现场的编码器（2），编码器（2）的连接轴与料车或探尺的电机变速箱的一端相连，编码器（2）的通讯端口连接到PLC控制器（1），人机界面（3）与PLC控制器（1）相连，用于界面操作。

2.根据权利要求1所述的料车或探尺的行程控制装置，其特征在于，编码器（2）为增量型编码器，PLC控制器（1）上设有计数模板，编码器（2）的接线端口通过屏蔽电缆与PLC控制器（1）的计数模板相连，以将同步脉冲数传输至PLC控制器（1）；或者编码器（2）为绝对值编码器，编码器（2）直接通过现场总线与PLC控制器（1）相连，以将格雷码编码值传输至PLC控制器（1）。

3.一种如权利要求1中所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将料车或探尺的行程控制装置安装到操作现场，并进行初始数据采集；

选定料车或探尺的行程“零点”，并将编码器检测到的每一脉冲数值或编码值转化为“相对位移量”；

计算“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量，并找出料车或探尺的“限位区间”；

将该“限位区间”存储到PLC控制器（1）中，并设定该“限位区间”的作用。

4.根据权利要求3所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，初始数据采集包括：当料车或探尺移动时，现场的电机变速箱带动编码器（2）一起旋转，编码器（2）将料车或探尺的位移转化为格雷码或同步脉冲数，并输送到PLC控制器（1）。

5.根据权利要求4所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，料车或探尺行程中的某一位置处的“相对位移量”通过编码器检测到的料车或探尺在该位置处的数值减去“零点”对应的数值获得。

6.根据权利要求5所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量通过下述方法计算得出：找出编码器（2）初始数据采集中的相对于“零点”的下极限值和上极限值，并以下极限值和上极限值所对应的脉冲数或编码值为横坐标，下极限值和上极限值所对应的实际行程为纵坐标，计算通过两点的直线斜率，该直线斜率即是“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量。

7.根据权利要求6所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，“限位区间”为满足料车或探尺检出点的精度要求的“相对位移量”的一定区段。

8.根据权利要求3或7所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，PLC控制器（1）实时监控料车或探尺的预设“零点”的编码值与料车或探尺到达“零点”位置时的实际编码值。

9.根据权利要求8所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，如果预设“零点”的编码值与到达“零点”位置时的实际编码值的偏差小于“允许纠偏值”，继续按照预设过程进行料车或探尺的运行控制；如果预设“零点”的编码值与到达“零点”位置时的实际编码值的偏差大于“允许纠偏值”，启动“零点”校正程序。

10.根据权利要求9所述的料车或探尺的行程控制装置的操作方法，其特征在于，“零点”校正程序包括：重新对料车或探尺的整个移动过程进行数据采集，并重新计算料车或探尺在任一位置时相对于“零点”的“相对位移量”，根据“相对位移量”的每一单位值所代表的实际行程量，重新找出料车或探尺的“限位区间”并存储到PLC控制器（1）中。