CN113075943B - 一种防止干熄焦提升机滑罐的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防止干熄焦提升机滑罐的控制系统，包括：干熄焦提升机滑罐检测及控制单元由功能块GTWBC01～GTWBC06、GTWBC12～GTWBC14、GTWBC50～GTWBC53、GTWBC58～GTWBC64、GTWBC69以及GTWBC70构成，在提升机焦罐下滑至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored设定距离Ⅰ时，选择一组升降电机为提升机减速机低速传动组，并将所选升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为抑制焦罐下滑而设定的低速上升速度值，并释放升降电机传动逆变器的运行使能信号，直到提升机焦罐上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于设定间距Ⅱ，将升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为零，同时封锁所选升降电机传动逆变器运行使能信号，在无需增设制动抱闸机构的情况下也避免因提升机传动电机抱闸失灵而导致提升机高位滑罐事故。

Description

一种防止干熄焦提升机滑罐的控制系统

技术领域

本发明属于电气自动化控制技术领域，更具体地，本发明涉及一种防止干熄焦提升机滑罐的控制系统。

背景技术

干熄焦提升机在提升井架及干熄炉顶轨道上运行，将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉炉顶，与装入装置配合，将红焦装入干熄炉内。装完红焦后原路返回，将焦罐放回到焦罐车上。在干熄焦提升机由焦罐提升转成焦罐横移的控制过程中，当干熄焦提升机将焦罐以一定的低速提升至高位(即焦罐横移位)时，干熄焦提升机升降传动电机抱闸开始闭合，在一定延时时间(即提升机升降传动电机抱闸闭合动作时间，通常大约为300毫秒)之后，提升机升降传动电机逆变器控制封锁，焦罐在高位的托举将由提升机升降传动电机本体变为升降传动电机抱闸。此时，若提升机升降传动电机抱闸因某种原因而未能闭合或未能抱紧电机输出轴，即提升机升降传动电机抱闸失灵，则提升机将会发生滑罐事故。这样，不仅会导致焦罐机构损坏，同时也会导致提升机升降传动电机以及起升减速机的损坏。为了防止提升机传动电机抱闸失灵而导致提升机高位滑罐事故，国内某干熄焦提升机制造厂采用在提升机卷筒两端额外加装大尺寸的制动抱闸机构(简称提升机卷筒抱闸)，该提升机卷筒抱闸与提升机升降传动电机抱闸同时进行开/闭操作。除此方法外，目前国内外也没有其它方法能够避免因提升机升降传动电机抱闸失灵而导致的滑罐事故。鉴于提升机卷筒不仅直径大(通常在1.5米以上)同时需要的制动力也很大，这样，在提升机卷筒两端加装抱闸，此抱闸机构不仅体积庞大投资高，而且也增加日常提升机抱闸的维护工作量。

发明内容

本发明提供一种防止干熄焦提升机滑罐的控制系统，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种防止干熄焦提升机滑罐的控制系统，所述系统包括：

干熄焦提升机滑罐检测及控制单元，在干熄焦提升机将焦罐以一定的低速提升至高位后，若提升机焦罐下滑至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored设定距离Ⅰ时，发出‘提升机升降电机抱闸异常报警’信号；基于‘提升机升降电机抱闸异常报警’信号选择一组升降电机为提升机减速机低速传动组，在检测到提升机减速机低速传动组中的升降电机的传动逆变器无故障，且编码器无故障的情况下，则将所选升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为抑制焦罐下滑而设定的低速上升速度值，并输出所选升降电机传动逆变器的运行使能信号，直到提升机焦罐上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于设定间距Ⅱ，将所选升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为零，同时封锁所选升降电机传动逆变器运行使能信号；

所有升降电机传动逆变器运行使能信号均处于封锁状态的起始时刻所对应的提升机焦罐实际位置反馈值即为提升机焦罐高位存储值Sref.stored。

进一步的，所述系统还包括：

干熄焦提升机滑罐状态下的慢速下降控制单元，在干熄焦提升机将焦罐以一定的低速提升至高位后，在提升机焦罐下滑至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored设定距离Ⅰ时，当提升机焦罐在干熄焦提升机滑罐检测及控制单元的作用下由下滑状态而慢速上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于设定距离Ⅰ时，若已发出提升机焦罐事故下放手动启动信号，则选择一组升降电机为提升机减速机低速传动组，在检测到提升机减速机低速传动组中的升降电机的传动逆变器无故障，且编码器无故障的情况下，将所选升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为提升机焦罐低速下降速度值，并输出所选升降电机传动逆变器的运行使能信号，提升机焦罐在所选升降电机的驱动下开始慢速下降，直到提升机焦罐到达最低位。

进一步的，所述系统还包括：

干熄焦提升机升降机构故障判定单元，若所有组的提升机减速机低速传动组中均存在升降电机传动逆变器故障或升降电机编码器故障，则发出干熄焦提升机升降机构故障信号，终止提升机的防滑罐控制；

若提升机焦罐位置编码器故障或提升机紧停或提升机操作闭锁，则发出干熄焦提升机升降机构故障信号，终止提升机的防滑罐控制。

进一步的，干熄焦提升机滑罐检测及控制单元由功能块GTWBC01～GTWBC06、GTWBC12～GTWBC14、GTWBC50～GTWBC53、GTWBC58～GTWBC64、GTWBC69以及GTWBC70构成。

进一步的，干熄焦提升机滑罐状态下的慢速下降控制单元由功能块GTWBC15～GTWBC21、GTWBC50、GTWBC51、GTWBC55～GTWBC62以及GTWBC66～GTWBC70构成。

进一步的，干熄焦提升机升降机构故障判定单元由功能块GTWBC07～GTWBC11构成。

本发明提供的防止干熄焦提升机滑罐的控制程序可直接应用于起升减速机采用行星减速机的干熄焦提升机上投入使用，而该防止干熄焦提升机滑罐控制程序所采用的防止干熄焦提升机滑罐控制方法可应用于各种干熄焦提升机。

附图说明

图1为本发明实施例提供的防止干熄焦提升机滑罐的控制程序Ⅰ的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的防止干熄焦提升机滑罐的控制程序Ⅱ的结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的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。

干熄焦提升机起升减速机通常为行星减速机，采用行星轮系与平面定轴轮系混合传动，双电机传动，可实现高低两个输出转速，此处的双电机是指两组电机，每组由两台升降电机组成，下文中两组四电机即为双电机，双电机(或两组四电机)运行时为高速，单电机(或一组两电机)运行时为低速。当一台电机(或一组电机)故障时，另一台电机(或另一组电机)可单独运行，输出转速为双电机(或两组四电机)时的一半。基于此，在此以起升减速机由两组四电机传动的干熄焦提升机为例，设计一种防止干熄焦提升机滑罐的控制程序(简称防滑罐控制程序)。该防滑罐控制程序结构图由图1和图2构成，下面防滑罐控制程序中涉及功能块的相关介绍：

NCM为“数值比较”功能块，当X1>X2时，QU为‘1’，当X1＝X2时，QE为‘1’，当X1<X2时，QL为‘1’；NSW为“数字量输入切换开关”功能块，当I＝‘1’时，Y＝X2，当I＝‘0’时，Y＝X1；BSW为“开关量输入切换开关”功能块，当I＝‘1’时，Q＝I2，当I＝‘0’时，Q＝I1；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’；LVM为“数值超差检测”功能块，当X≥M+L+HY时，QU由‘0’变‘1’，当X≤M+L时，QU由‘1’变‘0’，当M－L＜X＜M+L时，QM为‘1’，当X≤M-L-HY时，QL由‘0’变‘1’，当X≥M-L时，QL由‘1’变‘0’；SUB为“减法器”功能块；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；OR为“或”门；AND为“与”门；NOT为“非”门。设干熄焦提升机焦罐最低位对应提升机焦罐位置反馈值为0毫米，提升机焦罐升降过程中的实际位置反馈值为正值。

该防滑罐控制程序的设计及控制思想如下：

该防滑罐控制程序由三个单元组成，即功能块GTWBC07～GTWBC11构成干熄焦提升机升降机构故障判定单元；功能块GTWBC01～GTWBC06、GTWBC12～GTWBC14、GTWBC50～GTWBC53、GTWBC58～GTWBC64、GTWBC69以及GTWBC70构成干熄焦提升机滑罐检测及控制单元；功能块GTWBC15～GTWBC21、GTWBC50、GTWBC51、GTWBC55～GTWBC62以及GTWBC66～GTWBC70构成干熄焦提升机滑罐状态下的慢速下降控制单元。

(1)干熄焦提升机升降机构故障判定单元

对于起升减速机由两组四电机传动的干熄焦提升机，设起升减速机两组四电机传动中的一组由1#和2#两台升降电机组成，1#升降电机安装转速检测编码器，而另一组则由3#和4#两台升降电机组成，3#升降电机安装转速检测编码器。考虑到干熄焦提升机在起升减速机任何一组传动电机正常运行时均能实现低转速运行，另外，为了实现防止干熄焦提升机滑罐的控制，该防滑罐控制程序仅需要干熄焦提升机具备低转速运行条件即可。基于此，对于干熄焦提升机升降机构故障判定单元，由该单元控制功能结构图1可知，在1#、2#升降电机传动逆变器或1#升降电机编码器中有故障出现时，同时在3#、4#升降电机传动逆变器或3#升降电机编码器中也有故障出现时，该单元中功能块GTWBC09～GTWBC11输出端Q将均由‘0’态变为‘1’态，由此，该单元将发出干熄焦提升机升降机构故障信号。同样，当提升机焦罐位置编码器故障或提升机紧停或提升机操作闭锁时，该单元中功能块GTWBC10以及GTWBC11输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，由此，该单元也将发出干熄焦提升机升降机构故障信号。在提升机防滑罐控制过程中，一旦该干熄焦提升机升降机构故障判定单元发出故障信号，该防滑罐控制程序将终止提升机的防滑罐控制。

(2)干熄焦提升机滑罐检测及控制单元

基于控制程序结构图1可知，在原程序1#和2#升降电机传动逆变器运行使能信号以及原程序3#和4#升降电机传动逆变器运行使能信号均处于封锁状态下，该单元中功能块GTWBC02输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，该单元中功能块GTWBC03输出Y将始终等于原程序1#～4#升降电机传动逆变器运行使能信号均处于封锁状态的起始时刻所对应的提升机焦罐实际位置反馈值(简称提升机焦罐高位存储值Sref.stored)，直到原程序1#和2#升降电机传动逆变器运行使能信号或原程序3#和4#升降电机传动逆变器运行使能信号被重新释放为止。在干熄焦提升机由焦罐提升转成焦罐横移的控制过程中，当干熄焦提升机将焦罐以一定的低速提升至高位(即焦罐横移位)时，此时，若提升机升降传动电机抱闸失灵，则提升机焦罐将由高位开始逐渐加速下滑，在提升机焦罐下滑至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored一定间距(如20毫米)时，该单元中功能块GTWBC04输出端QL以及GTWBC05输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块GTWBC06输出端QP将发出一个程序循环周期的‘1’脉冲，由此使得功能块GTWBC013输出端Q(即程序中的B点)将由‘0’态变为‘1’态。这样，该单元将通过功能块GTWBC014输出端Q发出‘提升机升降电机抱闸异常报警’信号；

若干熄焦提升机控制系统选择1#和2#升降电机为提升机减速机低速传动组，结合图2说明，1#和2#升降电机控制过程，则在1#、2#升降电机传动逆变器以及1#升降电机编码器均无故障情况下，该单元中功能块GTWBC52输出端Q以及GTWBC53输出端Q(即程序中的F1点)将均由‘0’态变为‘1’态，同时，该单元中功能块GTWBC58以及GTWBC59输出端Q将均由‘0’态变为‘1’态。由此，该单元通过功能块GTWBC53输出端Q输出‘1#和2#升降电机抑制焦罐下滑低速上升速度选择信号’，由此使得1#和2#升降电机传动逆变器的电机速度给定值为抑制焦罐下滑而设定的低速上升速度值。同时，通过功能块GTWBC59输出端Q输出‘1#和2#升降电机传动逆变器运行使能信号’。这样，提升机焦罐在1#和2#升降电机的驱动下将由下滑变成慢速上升，直到提升机焦罐上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于一定值(如10毫米)时，该单元中功能块GTWBC04输出端QL以及功能块GTWBC05输出端Q将由‘1’态变为‘0’态，功能块GTWBC06输出端QN将发出一个程序循环周期的‘1’脉冲，由此使得功能块GTWBC013输出端Q(即程序中的B点)以及功能块GTWBC52输出端Q将由‘1’态变为‘0’态。这样，该单元中功能块GTWBC53输出端Q(即程序中的F1点)将均由‘1’态变为‘0’态，同时，该单元中功能块GTWBC58以及GTWBC59输出端Q将均由‘1’态变为‘0’态。这样，该单元通过功能块GTWBC53输出端Q输出的‘1#和2#升降电机抑制焦罐下滑低速上升速度选择信号’将被封锁，由此使得1#和2#升降电机传动逆变器的电机速度给定值为零。同时，通过功能块GTWBC59输出端Q输出的‘1#和2#升降电机传动逆变器运行使能信号’也将被封锁。若提升机升降传动电机抱闸仍然处于失灵状态，则提升机焦罐将再次由高位开始逐渐加速下滑，这样，具有防滑罐控制程序的提升机控制系统将重复上述控制过程，由此使得提升机焦罐在提升机升降传动电机抱闸失灵情况下将始终处于升降运动状态，直到‘提升机焦罐事故下放手动启动信号’发出为止。

同理，若干熄焦提升机控制系统选择3#和4#升降电机为提升机减速机低速传动组，结合图2说明3#和4#升降电机的控制过程，则在3#、4#升降电机传动逆变器以及3#升降电机编码器均无故障情况下，该单元中功能块GTWBC63输出端Q以及GTWBC64输出端Q(即程序中的G1点)将均由‘0’态变为‘1’态，同时，该单元中功能块GTWBC69以及GTWBC70输出端Q将均由‘0’态变为‘1’态。由此，该单元通过功能块GTWBC64输出端Q输出‘3#和4#升降电机抑制焦罐下滑低速上升速度选择信号’，由此使得3#和4#升降电机传动逆变器的电机速度给定值为抑制焦罐下滑而设定的低速上升速度值。同时，通过功能块GTWBC70输出端Q输出‘3#和4#升降电机传动逆变器运行使能信号’。这样，提升机焦罐在3#和4#升降电机的驱动下将由下滑变成慢速上升，直到提升机焦罐上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于一定值(如10毫米)时，该单元中功能块GTWBC04输出端QL以及功能块GTWBC05输出端Q将由‘1’态变为‘0’态，功能块GTWBC06输出端QN将发出一个程序循环周期的‘1’脉冲，由此使得功能块GTWBC013输出端Q(即程序中的B点)以及功能块GTWBC63输出端Q将由‘1’态变为‘0’态。这样，该单元中功能块GTWBC64输出端Q(即程序中的G1点)将均由‘1’态变为‘0’态，同时，该单元中功能块GTWBC69以及GTWBC70输出端Q将均由‘1’态变为‘0’态。这样，该单元通过功能块GTWBC64输出端Q输出的‘3#和4#升降电机抑制焦罐下滑低速上升速度选择信号’将被封锁，由此使得3#和4#升降电机传动逆变器的电机速度给定值为零。同时，通过功能块GTWBC70输出端Q输出的‘3#和4#升降电机传动逆变器运行使能信号’也将被封锁。这时，若提升机升降传动电机抱闸仍然处于失灵状态，则提升机焦罐将再次由高位开始逐渐加速下滑，这样，具有防滑罐控制程序的提升机控制系统将重复上述控制过程，由此使得提升机焦罐在提升机升降传动电机抱闸失灵情况下将始终处于升降运动状态，直到‘提升机焦罐事故下放手动启动信号’发出为止。

(3)干熄焦提升机滑罐状态下的慢速下降控制单元

基于控制程序结构图1可知，在干熄焦提升机滑罐检测及控制单元中功能块GTWBC013输出端Q(即程序中的B点)为‘1’态的情况下，当提升机焦罐在防滑罐控制程序的作用下由下滑状态而慢速上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于一定值(如20毫米)时，该单元中GTWBC16输出端QU将由‘0’态变为‘1’态，在这种状态下，若‘提升机焦罐事故下放手动启动信号’已发出，则该单元中GTWBC19输出端Q将由‘0’态变为‘1’态。

这样，若干熄焦提升机控制系统选择1#和2#升降电机为提升机减速机低速传动组，基于图2可知，在1#、2#升降电机传动逆变器以及1#升降电机编码器均无故障情况下，该单元中功能块GTWBC55输出端Q以及GTWBC56输出端Q(即程序中的F2点)将均由‘0’态变为‘1’态，同时，该单元中功能块GTWBC58以及GTWBC59输出端Q将均由‘0’态变为‘1’态。由此，该单元通过功能块GTWBC57输出端Q输出‘1#和2#升降电机低速下降速度选择信号’，由此使得1#和2#升降电机传动逆变器的电机速度给定值为提升机焦罐低速下降速度值。同时，通过功能块GTWBC59输出端Q输出‘1#和2#升降电机传动逆变器运行使能信号’。这样，提升机焦罐在1#和2#升降电机的驱动下开始慢速下降，直到提升机焦罐到达最低位。

若干熄焦提升机控制系统选择3#和4#升降电机为提升机减速机低速传动组，基于图2可知，在3#、4#升降电机传动逆变器以及3#升降电机编码器均无故障情况下，该单元中功能块GTWBC66输出端Q以及GTWBC67输出端Q(即程序中的G2点)将均由‘0’态变为‘1’态，同时，该单元中功能块GTWBC69以及GTWBC70输出端Q将均由‘0’态变为‘1’态。由此，该单元通过功能块GTWBC68输出端Q输出‘3#和4#升降电机低速下降速度选择信号’，由此使得3#和4#升降电机传动逆变器的电机速度给定值为提升机焦罐低速下降速度值。同时，通过功能块GTWBC70输出端Q输出‘3#和4#升降电机传动逆变器运行使能信号’。这样，提升机焦罐在3#和4#升降电机的驱动下开始慢速下降，直到提升机焦罐到达最低位。

本发明提供的防止干熄焦提升机滑罐的控制程序可直接应用于起升减速机采用行星减速机的干熄焦提升机上投入使用，而该防止干熄焦提升机滑罐控制程序所采用的防止干熄焦提升机滑罐控制方法可应用于各种干熄焦提升机。

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。

Claims (2)

1.一种防止干熄焦提升机滑罐的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

干熄焦提升机滑罐检测及控制单元，在干熄焦提升机将焦罐以一定的低速提升至高位后，若提升机焦罐下滑至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored设定距离Ⅰ时，发出‘提升机升降电机抱闸异常报警’信号；基于‘提升机升降电机抱闸异常报警’信号选择一组升降电机为提升机减速机低速传动组，在检测到提升机减速机低速传动组中的升降电机的传动逆变器无故障，且编码器无故障的情况下，则将所选升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为抑制焦罐下滑而设定的低速上升速度值，并输出所选升降电机传动逆变器的运行使能信号，直到提升机焦罐上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于设定间距Ⅱ，将所选升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为零，同时封锁所选升降电机传动逆变器运行使能信号；

所有升降电机传动逆变器运行使能信号均处于封锁状态的起始时刻所对应的提升机焦罐实际位置反馈值即为提升机焦罐高位存储值Sref.stored；

所述系统还包括：

干熄焦提升机滑罐状态下的慢速下降控制单元，在干熄焦提升机将焦罐以一定的低速提升至高位后，在提升机焦罐下滑至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored设定距离Ⅰ时，当提升机焦罐在干熄焦提升机滑罐检测及控制单元的作用下由下滑状态而慢速上升至距提升机焦罐高位存储值Sref.stored的间距小于设定距离Ⅰ时，若已发出提升机焦罐事故下放手动启动信号，则选择一组升降电机为提升机减速机低速传动组，在检测到提升机减速机低速传动组中的升降电机的传动逆变器无故障，且编码器无故障的情况下，将所选升降电机传动逆变器的电机速度给定值设为提升机焦罐低速下降速度值，并输出所选升降电机传动逆变器的运行使能信号，提升机焦罐在所选升降电机的驱动下开始慢速下降，直到提升机焦罐到达最低位。

2.如权利要求1所述防止干熄焦提升机滑罐的控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

干熄焦提升机升降机构故障判定单元，若所有组的提升机减速机低速传动组中均存在升降电机传动逆变器故障或升降电机编码器故障，则发出干熄焦提升机升降机构故障信号，终止提升机的防滑罐控制；

若提升机焦罐位置编码器故障或提升机紧停或提升机操作闭锁，则发出干熄焦提升机升降机构故障信号，终止提升机的防滑罐控制。

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