CN106091697B - 一种加热炉炉门打开定位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热炉炉门打开定位控制方法，该控制方法采用的控制系统包括炉门高位选择与监测单元、炉门打开定位控制单元；该方法包括以下步骤：步骤一、根据钢坯厚度进行炉门打开定位点选择，选择炉门打开定位点的位置感应开关；步骤二、高位选择与监测单元设置与定位点相对应的高位检测使能信号，当高位检测使能信号为“1”态时，该定位点的位置感应开关信号作为定位检测信号。所述炉门高位选择与监测单元包括n个与炉门打开定位点一一对应的炉门高度选择与监测子单元。

Description

一种加热炉炉门打开定位控制方法

技术领域

本发明属于液压传动控制技术领域，具体涉及一种加热炉炉门打开定位控制方法。

背景技术

对于端进端出的大型钢坯加热炉，通常其进出料侧均设置两扇炉门，每扇炉门的升降(即打开与关闭)分别由一只液压缸驱动。加热炉进出钢坯时，为了防止炉门打开过大而造成不必要的热能损耗，炉门打开的高度将取决于钢坯的厚度，通常使炉门打开的高度比钢坯厚度高出150毫米左右即可。这样，若加热炉加热的钢坯厚度有多种时，加热炉的进/出料炉门必须具备上升定位控制功能。目前，对于钢坯规格达到两种以上的加热炉，均采用编码器来检测炉门的实际高度，当炉门的实际高度处在设定高度的允许偏差范围以内时，炉门升降驱动液压缸的控制换向阀将处于中位自锁状态，由此使炉门驱动液压缸停止移动。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种加热炉炉门打开定位控制方法，解决了采用编码器的炉门定位控制，在实际生产过程中，由于加热炉区环境温度高、氧化铁皮粉尘多以及检修时电焊机电流的影响等，炉门位置检测编码器时常出现故障，且编码器备件费用高以及故障处理时间长，具有简单可靠的有益效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种加热炉炉门打开定位控制方法，该控制方法采用的控制系统包括炉门高位选择与监测单元、炉门打开定位控制单元；该方法包括以下步骤：步骤一、根据钢坯厚度进行炉门打开定位点选择，选择炉门打开定位点的位置感应开关；步骤二、高位选择与监测单元设置与定位点相对应的高位检测使能信号，当高位检测使能信号为“1”态时，该定位点的位置感应开关信号作为定位检测信号。所述炉门高位选择与监测单元包括n个与炉门打开定位点一一对应的炉门高度选择与监测子单元。

在每个炉门高位选择与监测子单元中，加热炉每个炉门打开定位点均采用双位置感应开关来检测，炉门高位选择与监测单元对每个炉门打开定位点的两个位置感应开关检测信号进行相‘或’操作，两个位置感应开关的任何一个位置感应开关给出检测信号，则表明炉门已到达此位置。

在每个炉门高位选择与监测子单元中，加热炉每个炉门打开定位点均采用双位置感应开关来检测，将该高位点的两个炉门位置感应开关检测信号进行‘异或’操作，当这两个位置感应开关检测信号状态不一致并且持续时间超过200毫秒后，该炉门高位选择与监测子单元将发出该炉门高位点位置感应开关故障信息。

在炉门打开操作指令发出后，功能块JLDC5n+4的输出端Q将产生一个‘1’脉冲，脉冲宽度为炉门从打开指令发出到炉门低位感应开关未检测信号其上升所经历的时间；功能块JLDC5n+5到功能块JLDC5n+9构成炉门打开首次定位控制子单元，在炉门打开操作指令发出后，该子单元的输出“RS触发器”功能块JLDC5n+9的输出端Q由‘0’态变成‘1’态，使与该功能块JLDC5n+9的输出端Q相连的‘或’功能块JLDC5n+13的输出端Q为‘1’态，左侧炉门打开控制信号为‘1’态，炉门开始上升，当炉门上升至所选高位并在该高位感应开关检测到信号期间，左侧炉门1#到炉门n#高位选择与监测单元的输出功能块JLDC5n+1的输出端Q将由‘0’态变成‘1’态，在炉门打开首次定位控制子单元的输入功能块JLDC5n+5的输出端QP将产生一个循环周期长度的‘1’脉冲，使功能块JLDC5n+6的输出由‘0’态变成‘1’态，并且经“前沿延时”功能块JLDC5n+7所设定的2秒延时后使该子单元的输出“RS触发器”功能块JLDC5n+9的复位端R为‘1’态，使左侧炉门打开控制信号由‘1’态变成了‘0’态，左侧炉门停止上升，左侧炉门应处在所选高位感应开关上方的50毫米以内，炉门打开首次定位的最终停止位高出所选高位的距离可通过“前沿延时”功能块JLDC5n+7所设定的延时时间来调节，延时时间越长，两者相差的距离越大。

该方法还包括以下步骤：当炉门驱动液压缸出现一定量的內泄现象，导致炉门在打开后的进/出钢过程中存在下溜，通过炉门打开定位控制单元使炉门始终处在打开位置的一定区间以内。

在炉门打开首次定位后的进/出钢过程中，在该炉门打开定位控制单元中设置了由功能块JLDC5n+1、功能块JLDC5n+5和功能块JLDC5n+10到功能块JLDC5n+12构成的炉门高位下溜自动抑制子单元，当炉门由所选高位下溜至该高位感应开关所对应的位置时，功能块JLDC5n+1的输出端Q将由‘0’态变成‘1’态，功能块JLDC5n+5的输出端QP产生一个程序循环周期长度的‘1’脉冲，由于功能块JLDC5n+9的输出端Q在炉门打开首次定位完毕后已被复位至‘0’态，功能块JLDC5n+11的输出端Q将产生一个程序循环周期长度的‘1’脉冲，同时“脉冲发生器”功能块JLDC5n+12以及“或门”功能块JLDC5n+13的输出端Q都将产生一个‘1’脉冲，该‘1’脉冲时间长度取决于“脉冲发生器”功能块JLDC5n+12中的脉冲时间长度设定值T，当炉门由所选高位下溜至该高位感应开关所对应的位置时，炉门打开定位控制单元将输出炉门打开控制信号使炉门开始上升，并且使该炉门打开控制信号持续输出T时间，通过调整T值使下溜的炉门重新提升至炉门打开首次定位时所对应的位置。

在炉门打开的首次定位过程中，一旦加热炉发生自动中断，手动将炉门关闭，在自动中断问题处理完毕后，重新启动炉门打开操作。

本发明有益效果是:设计的这种简单可靠的加热炉炉门打开定位控制程序在马钢大H型钢加热炉进/出料炉门上投入了使用，实际使用效果很好。该项技术成果实施后产生了较好的节能效果，每年可创造几十万元的经济效益。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的马钢大H型钢加热炉炉门及位置检测机构结构示意图。

图2是本发明的具体实施方式的一种加热炉炉门打开定位控制系统结构图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

针对马钢大H型钢生产线加热炉炉门位置检测编码器频繁出现故障的问题，我们仅仅基于普通的位置感应开关设计了一种简单可靠的加热炉炉门打开定位控制程序(或控制方法)，该控制程序结构图如图2所示。此种加热炉炉门打开定位控制程序在2014年3月在马钢大H型钢加热炉的进/出料炉门上投入了使用。

在图2中，RSR为“复位端R优先的RS触发器”功能块，当S为‘1’，R为‘0’时，Q为‘1’，QN为‘0’，当S为‘1’，R为‘1’时，Q为‘0’，QN为‘1’，当S为‘0’，R为‘0’时，Q和QN保持原态，当S为‘0’，R为‘1’时，Q为‘0’QN为‘1’；ETE为“前后沿设别”功能块，当输入端I由‘0’变‘1’时，QP端仅输出长度为1个循环周期的正向脉冲，在其余状态下QP端保持为‘0’态。当输入端I由‘1’变‘0’时，QN端仅输出长度为1个循环周期的正向脉冲，在其余状态下QN端保持为‘0’态；MFP为“脉冲发生器”功能块，当输入端I由‘0’变‘1’时，Q端将输出1个时间长度为T的正向脉冲，并且在Q端输出正向脉冲期间，输入端I的状态变化对Q端输出状态不再产生影响；PDE为“前沿延时”功能块；OR为“或门”；XOR为“异或门”；AND为“与门”；NOT为“非门”。鉴于大型钢坯加热炉的进/出料炉门均采用两扇完全对称的炉门，每扇炉门的控制完全相同并且相互独立，在此仅以加热炉进/出料侧的左侧炉门为例介绍这种简单可靠的炉门打开定位控制程序(或控制方法)，并且假定炉门有n个设定的打开定位点，这样，该炉门打开定位控制程序的设计及控制思想如下：(1)该炉门打开定位控制程序主要由二个控制单元所组成，即功能块JLDC01～JLDC5n+1构成加热炉左侧炉门1#～n#高位选择与监测单元；功能块JLDC5n+2～JLDC5n+14构成加热炉左侧炉门打开定位控制单元。

(2)对于轧钢生产线的大型钢坯加热炉，通常有几种不同厚度的钢坯需要加热，为了减少因炉门打开过大而造成不必要的热能损耗，在不同厚度钢坯进/出的过程中，应使加热炉炉门始终定位在待进/出钢坯的一定高度(如150毫米左右)的位置。这样，当采用位置感应开关来实现炉门定位时，需要在每扇炉门对应不同钢坯厚度的几个设定的打开定位点设置位置感应开关，并且为防止位置感应开关失灵，在每扇炉门的每个打开定位点均设置两个平行安装的位置感应开关，如上图1所示。鉴于炉门的打开定位点与进/出炉钢坯的厚度一一对应，这样，在某个厚度的钢坯入炉前，必须对与该钢坯厚度相对应的炉门打开定位点进行选择，即对相应的炉门打开定位的位置感应开关进行选择，为此，在该炉门定位控制程序中设置了炉门1#～n#高位选择与监测单元。由图2可知，炉门1#～n#高位选择与监测单元实际上是由n个炉门高位选择与监测子单元所组成，在每个炉门高位选择与监测子单元中均设置了与该炉门高位相对应的高位检测使能信号，只有当该高位检测使能信号为‘1’态时，该高位的炉门位置感应开关信号才能作为当前炉门的定位检测信号，炉门各高位检测使能信号由加热炉钢坯跟踪系统通过对钢坯的识别而自动给出。为了提高加热炉炉门打开定位检测的可靠性，加热炉每个炉门打开定位点均采用双位置感应开关来检测，在控制程序中，对每个炉门打开定位点的两个位置感应开关检测信号进行相‘或’操作，这样，对于炉门打开定位点的两个位置感应开关，只要其中任何一个位置感应开关给出捡得信号，则表明炉门已到达此位置。另外，为了监测每个炉门打开定位点的两个位置感应开关是否处于正常工作状态，在每个炉门高位选择与监测子单元中，将该高位点的两个炉门位置感应开关检测信号进行‘异或’操作，这样，当这两个位置感应开关检测信号状态不一致并且持续时间超过200毫秒后，该炉门高位选择与监测子单元将发出该炉门高位点位置感应开关故障，这表明该炉门高位点两个位置感应开关中有一个出现故障，需尽快处理。

(3)对于轧钢生产线的大型钢坯加热炉，其每扇炉门通常均由一个液压缸和一个普通三位四通换向阀来驱动与控制。在实际使用过程中，炉门驱动液压缸时常会出现一定量的內泄现象，由此导致炉门在打开后的进/出钢过程中存在下溜问题。这样，当采用位置感应开关来实现炉门定位控制时，由于炉门位置感应开关只能检测炉门是否处在设定的打开位置而无法检测炉门偏离设定位置的方向、速度以及位置偏差值，故此，必须在控制上解决如何使炉门始终处在打开位置的一定区间以内。正是基于此，在该炉门定位控制程序中设计了加热炉(左侧)炉门打开定位控制单元。对于该炉门打开定位控制单元，在炉门打开操作指令(该指令在炉门打开期间始终保持)发出后，功能块JLDC5n+4的输出端Q将产生一个‘1’脉冲，脉冲宽度为炉门从打开指令发出到炉门低位感应开关检失其上升所经历的时间；功能块JLDC5n+5～JLDC5n+9构成炉门打开首次定位控制子单元，在炉门打开操作指令发出后，该子单元的输出“RS触发器”功能块JLDC5n+9的输出端Q由‘0’态变成‘1’态，由此使与该功能块JLDC5n+9的输出端Q相连的‘或’功能块JLDC5n+13的输出端Q为‘1’态，这样，左侧炉门打开控制信号为‘1’态，炉门开始上升，当炉门上升至所选高位并在该高位感应开关检得期间，左侧炉门1#～n#高位选择与监测单元的输出功能块JLDC5n+1的输出端Q将由‘0’态变成‘1’态，这时在炉门打开首次定位控制子单元的输入功能块JLDC5n+5的输出端QP将产生一个程序循环周期长度的‘1’脉冲，由此使功能块JLDC5n+6的输出由‘0’态变成‘1’态，并且经“前沿延时”功能块JLDC5n+7所设定的2秒延时后又使该子单元的输出“RS触发器”功能块JLDC5n+9的复位端R为‘1’态，从而使左侧炉门打开控制信号由‘1’态变成了‘0’态，这样，左侧炉门停止上升(即炉门升降控制换向阀处于中位自锁状态)，此时左侧炉门应处在所选高位感应开关上方的一定位置范围内(如50毫米以内)，炉门打开首次定位的最终停止位高出所选高位(即所选高位感应开关对应的位置)的距离可通过“前沿延时”功能块JLDC5n+7所设定的延时时间来调节，延时时间越长，两者相差的距离越大。在炉门打开首次定位后的进/出钢过程中，为防止炉门因驱动液压缸内/外泄而出现较大的下溜位移量，在该炉门打开定位控制单元中设置了由功能块JLDC5n+1、JLDC5n+5和JLDC5n+10～JLDC5n+12构成的炉门高位下溜自动抑制子单元，由图2可知，当炉门由所选高位下溜至该高位感应开关所对应的位置时，功能块JLDC5n+1的输出端Q将由‘0’态变成‘1’态，功能块JLDC5n+5的输出端QP将产生一个程序循环周期长度的‘1’脉冲，鉴于功能块JLDC5n+9的输出端Q在炉门打开首次定位完毕后已被复位至‘0’态，这样，功能块JLDC5n+11的输出端Q将产生一个程序循环周期长度的‘1’脉冲，同时“脉冲发生器”功能块JLDC5n+12以及“或门”功能块JLDC5n+13的输出端Q都将产生一个‘1’脉冲，该‘1’脉冲时间长度取决于“脉冲发生器”功能块JLDC5n+12中的脉冲时间长度设定值T。由此可知，当炉门由所选高位下溜至该高位感应开关所对应的位置时，炉门打开定位控制单元将输出炉门打开控制信号使炉门开始上升，并且使该炉门打开控制信号持续输出T(由功能块JLDC5n+12设定)时间，这样，通过调整T值可使下溜的炉门重新提升至炉门打开首次定位时所对应的位置。由图2可知，在炉门打开的首次定位过程中，一旦加热炉发生自动中断，则必须手动将炉门关闭，然后，在自动中断问题处理完毕后，才能重新启动炉门打开操作。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种加热炉炉门打开定位控制方法，其特征在于,该控制方法采用的控制系统包括炉门高位选择与监测单元、炉门打开定位控制单元；该方法包括以下步骤：

步骤一、根据钢坯厚度进行炉门打开定位点选择，选择炉门打开定位点的位置感应开关；

步骤二、高位选择与监测单元设置与定位点相对应的高位检测使能信号，当高位检测使能信号为“1”态时，该定位点的位置感应开关信号作为定位检测信号；

所述炉门高位选择与监测单元包括n个与炉门打开定位点一一对应的炉门高度选择与监测子单元；

在炉门打开操作指令发出后，功能块JLDC5n+4的输出端Q将产生一个‘1’脉冲，脉冲宽度为炉门从打开指令发出到炉门低位感应开关未检测信号其上升所经历的时间；功能块JLDC5n+5到功能块JLDC5n+9构成炉门打开首次定位控制子单元，在炉门打开操作指令发出后，该子单元的输出“RS触发器”功能块JLDC5n+9的输出端Q由‘0’态变成‘1’态，使与该功能块JLDC5n+9的输出端Q相连的‘或’功能块JLDC5n+13的输出端Q为‘1’态，左侧炉门打开控制信号为‘1’态，炉门开始上升，当炉门上升至所选高位并在该高位感应开关检测到信号期间，左侧炉门1#到炉门n#高位选择与监测单元的输出功能块JLDC5n+1的输出端Q将由‘0’态变成‘1’态，在炉门打开首次定位控制子单元的输入功能块JLDC5n+5的输出端QP将产生一个循环周期长度的‘1’脉冲，使功能块JLDC5n+6的输出由‘0’态变成‘1’态，并且经“前沿延时”功能块JLDC5n+7所设定的2秒延时后使该子单元的输出“RS触发器”功能块JLDC5n+9的复位端R为‘1’态，使左侧炉门打开控制信号由‘1’态变成了‘0’态，左侧炉门停止上升，左侧炉门应处在所选高位感应开关上方的50毫米以内，炉门打开首次定位的最终停止位高出所选高位的距离可通过“前沿延时”功能块JLDC5n+7所设定的延时时间来调节，延时时间越长，两者相差的距离越大。

2.根据权利要求1所述的加热炉炉门打开定位控制方法，其特征在于，在每个炉门高位选择与监测子单元中，加热炉每个炉门打开定位点均采用双位置感应开关来检测，炉门高位选择与监测单元对每个炉门打开定位点的两个位置感应开关检测信号进行相‘或’操作，两个位置感应开关的任何一个位置感应开关给出检测信号，则表明炉门已到达此位置。

3.根据权利要求1所述的加热炉炉门打开定位控制方法，其特征在于，在每个炉门高位选择与监测子单元中，加热炉每个炉门打开定位点均采用双位置感应开关来检测，将该高位点的两个炉门位置感应开关检测信号进行‘异或’操作，当这两个位置感应开关检测信号状态不一致并且持续时间超过200毫秒后，该炉门高位选择与监测子单元将发出该炉门高位点位置感应开关故障信息。

4.根据权利要求1所述的加热炉炉门打开定位控制方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：当炉门驱动液压缸出现一定量的內泄现象，导致炉门在打开后的进/出钢过程中存在下溜，通过炉门打开定位控制单元使炉门始终处在打开位置的一定区间以内。

5.根据权利要求4所述的加热炉炉门打开定位控制方法，其特征在于，在炉门打开首次定位后的进/出钢过程中，在该炉门打开定位控制单元中设置了由功能块JLDC5n+1、功能块JLDC5n+5和功能块JLDC5n+10到功能块JLDC5n+12构成的炉门高位下溜自动抑制子单元，当炉门由所选高位下溜至该高位感应开关所对应的位置时，功能块JLDC5n+1的输出端Q将由‘0’态变成‘1’态，功能块JLDC5n+5的输出端QP产生一个程序循环周期长度的‘1’脉冲，由于功能块JLDC5n+9的输出端Q在炉门打开首次定位完毕后已被复位至‘0’态，功能块JLDC5n+11的输出端Q将产生一个程序循环周期长度的‘1’脉冲，同时“脉冲发生器”功能块JLDC5n+12以及“或门”功能块JLDC5n+13的输出端Q都将产生一个‘1’脉冲，该‘1’脉冲时间长度取决于“脉冲发生器”功能块JLDC5n+12中的脉冲时间长度设定值T，当炉门由所选高位下溜至该高位感应开关所对应的位置时，炉门打开定位控制单元将输出炉门打开控制信号使炉门开始上升，并且使该炉门打开控制信号持续输出T时间，通过调整T值使下溜的炉门重新提升至炉门打开首次定位时所对应的位置。

6.根据权利要求4所述的加热炉炉门打开定位控制方法，其特征在于，在炉门打开的首次定位过程中，一旦加热炉发生自动中断，手动将炉门关闭，在自动中断问题处理完毕后，重新启动炉门打开操作。