CN113881826B - 一种布料小车翻板的控制方法和装置 - Google Patents

一种布料小车翻板的控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种布料小车翻板的控制方法和装置，属于炼钢自动化技术领域。本发明的技术方案是：使用倾角传感器安装在翻板转动轴上用来检测翻板旋转的角度，在PLC内部进行逻辑编程来控制翻板旋转，实现了四种翻板控制模式及翻板角度的一键标定功能，能够快速、直观的反映目标角度与实际角度的差值，同时能够根据两侧料仓料位高度值在线调节翻板角度，以使两侧料仓料位的高度保持一致。本发明的有益效果是：无需人工现场操作，大大提高了操作人员上料效率及上料自动化程度，降低了现场操作人员安全事故发生的概率，提高了生产质量。

Description

一种布料小车翻板的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及一种布料小车翻板的控制方法和装置，属于炼钢自动化技术领域。
背景技术
以前炼钢生产过程中转炉布料小车人工上料为主要上料方式，时常会发生一些由于岗位疏忽或岗位关注不及时、应急处理不当所所致的安全、生产或质量事故，同时上料现场噪音大、环境温度高等危险因素也对操作工人的生命安全产生一定的威胁。
发明内容
本发明目的是提供一种布料小车翻板的控制方法，使用倾角传感器安装在翻板转动轴上用来检测翻板旋转的角度，在PLC内部进行逻辑编程来控制翻板旋转，实现了四种翻板控制模式及翻板角度的一键标定功能，能够快速、直观的反映目标角度与实际角度的差值，同时能够根据两侧料仓料位高度值在线调节翻板角度，以使两侧料仓料位的高度保持一致；无需人工现场操作，大大提高了操作人员上料效率及上料自动化程度，降低了现场操作人员安全事故发生的概率，提高了生产质量，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种布料小车翻板的控制方法，包含以下步骤：
（1）由PLC控制器、STEP编程和WINCC界面显示构成软件系统，通过STEP编程编制翻板自动控制程序代码；PLC控制器存储小车翻板控制程序，并依据接收到的翻板角度和翻板状态数据控制翻板的开合；WINCC界面显示利用事先编制好的自动控制画面进行电脑显示，显示当前翻板开度情况、翻板当前角度情况以及翻板当前所处控制模式，建立翻板控制按钮，包括南北电液推杆按钮、控制方式按钮和故障显示按钮，并提供复位按钮；
（2）将倾角传感器安装在翻板旋转轴上，实时测量的翻板角度传输到PLC控制器，PLC控制器对角度数据进行处理和转换后，显示于WINCC界面显示，显示翻板当前旋转状态，并用最终角度数据作为判断翻板是否开关到位的信号，进而进行控制和判断；
（3）提供四种布料小车控制模式，针对不同的操作过程选用不同的模式来控制翻板以实现转炉上料功能。
所述四种布料小车控制模式分别为机旁控制模式、手动控制模式、半自动控制模式和全自动控制模式，机旁控制模式为传统控制方式，需由人工到现场机旁操作箱完成；手动控制模式从电脑画面手动控制翻板开合；半自动控制模式下提供南下料、北下料、中间下料和两侧下料四种下料方式，通过选择一种模式即可自动完成当前模式的翻板开合实现下料自动；全自动控制模式即只要选定需要下料的料仓，翻板根据程序内容自动实现翻板的开合，完成下料操作。
所述倾角传感器实时输出翻板的倾角值，反应时间为0.01秒，防护等级为IP67，工作温度85℃。
还具有翻板角度的一键标定功能，分别对南翻板和北翻板更行标定，标定过程中实时显示翻板状态，利用倾角传感器实时传输角度信息，以翻板初始状态为初始角度，翻板终止状态为最终角度，以此测量翻板实际角度；将画面显示翻板角度与现场实际翻板角度进行比较，若存在误差通过调节翻板角度能够令画面显示翻板角度与现场实际翻板角度一致，能够有效防止现场翻板角度不到位造成的角度不准情况的发生。
还具有料位高度调整功能，实现对料仓高度的控制，若初始料仓两侧料位高度不同，通过调节南电液推杆和北电液推杆来微调翻板角度使低料位侧下料量增加，高料位侧下料量减少，完成两侧料仓高度一致的功能。
一种布料小车翻板的控制装置，包含进料口、中间出料口、北出料口、南出料口、PLC控制器、南翻板、北翻板、南倾角传感器、北倾角传感器、北电液推杆、北驱动器、南电液推杆、南驱动器和Wincc界面显示，所述中间出料口、北出料口和南出料口设置在进料口的下方；南翻板设置在南出料口与中间出料口之间，南驱动器驱动南电液推杆推动南翻板，南倾角传感器安装在南翻板的翻板旋转轴上；北翻板设置在北出料口与中间出料口之间，北驱动器驱动北电液推杆推动北翻板，北倾角传感器安装在北翻板的翻板旋转轴上；PLC控制器与Wincc界面显示互相连接，北驱动器和南驱动器分别与PLC控制器的输出端连接，南倾角传感器和北倾角传感器分别与PLC控制器的输入端连接。
本发明的有益效果是：使用倾角传感器安装在翻板转动轴上用来检测翻板旋转的角度，在PLC内部进行逻辑编程来控制翻板旋转，实现了四种翻板控制模式及翻板角度的一键标定功能，能够快速、直观的反映目标角度与实际角度的差值，同时能够根据两侧料仓料位高度值在线调节翻板角度，以使两侧料仓料位的高度保持一致；无需人工现场操作，大大提高了操作人员上料效率及上料自动化程度，降低了现场操作人员安全事故发生的概率，提高了生产质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明进料口及出料口的结构示意图；
图3为本发明的翻板控制界面图；
图4为本发明的翻板控制系统示意图；
图5为本发明的功能实现流程图；
图6为本发明的料位高度调整流程图；
图中：进料口1、中间出料口2、北出料口3、南出料口4、PLC控制器5、南翻板6、北翻板7、南倾角传感器8、北倾角传感器9、北电液推杆10、北驱动器11、南电液推杆12、南驱动器13、Wincc界面显示14。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种布料小车翻板的控制方法，包含以下步骤：
（1）由PLC控制器、STEP编程和WINCC界面显示构成软件系统，通过STEP编程编制翻板自动控制程序代码；PLC控制器存储小车翻板控制程序，并依据接收到的翻板角度和翻板状态数据控制翻板的开合；WINCC界面显示利用事先编制好的自动控制画面进行电脑显示，显示当前翻板开度情况、翻板当前角度情况以及翻板当前所处控制模式，建立翻板控制按钮，包括南北电液推杆按钮、控制方式按钮和故障显示按钮，并提供复位按钮；
（2）将倾角传感器安装在翻板旋转轴上，实时测量的翻板角度传输到PLC控制器，PLC控制器对角度数据进行处理和转换后，显示于WINCC界面显示，显示翻板当前旋转状态，并用最终角度数据作为判断翻板是否开关到位的信号，进而进行控制和判断；
（3）提供四种布料小车控制模式，针对不同的操作过程选用不同的模式来控制翻板以实现转炉上料功能。
所述四种布料小车控制模式分别为机旁控制模式、手动控制模式、半自动控制模式和全自动控制模式，机旁控制模式为传统控制方式，需由人工到现场机旁操作箱完成；手动控制模式从电脑画面手动控制翻板开合；半自动控制模式下提供南下料、北下料、中间下料和两侧下料四种下料方式，通过选择一种模式即可自动完成当前模式的翻板开合实现下料自动；全自动控制模式即只要选定需要下料的料仓，翻板根据程序内容自动实现翻板的开合，完成下料操作。
所述倾角传感器实时输出翻板的倾角值，反应时间为0.01秒，防护等级为IP67，工作温度85℃。倾角传感器的测量方式为非接触式测量，采用国产传感器即能实现测量功能，减少了成本。非接触测量采集速度快，能够在线测量角度值。对环境的要求较低，能够在恶劣环境下长时间正常工作。此外，其具有较强稳定性，测量时无人为接触，排除了人为因素对测量结果的干扰，提高了测量精度。
还具有翻板角度的一键标定功能，分别对南翻板和北翻板更行标定，标定过程中实时显示翻板状态，利用倾角传感器实时传输角度信息，以翻板初始状态为初始角度，翻板终止状态为最终角度，以此测量翻板实际角度；将画面显示翻板角度与现场实际翻板角度进行比较，若存在误差通过调节翻板角度能够令画面显示翻板角度与现场实际翻板角度一致，能够有效防止现场翻板角度不到位造成的角度不准情况的发生。
还具有料位高度调整功能，实现对料仓高度的控制，若初始料仓两侧料位高度不同，通过调节南电液推杆和北电液推杆来微调翻板角度使低料位侧下料量增加，高料位侧下料量减少，完成两侧料仓高度一致的功能。
一种布料小车翻板的控制装置，包含进料口1、中间出料口2、北出料口3、南出料口4、PLC控制器5、南翻板6、北翻板7、南倾角传感器8、北倾角传感器9、北电液推杆10、北驱动器11、南电液推杆12、南驱动器13和Wincc界面显示14，所述中间出料口2、北出料口3和南出料口4设置在进料口1的下方；南翻板6设置在南出料口4与中间出料口2之间，南驱动器13驱动南电液推杆12推动南翻板6，南倾角传感器8安装在南翻板6的翻板旋转轴上；北翻板7设置在北出料口3与中间出料口2之间，北驱动器11驱动北电液推杆10推动北翻板7，北倾角传感器9安装在北翻板7的翻板旋转轴上；PLC控制器5与Wincc界面显示14互相连接，北驱动器11和南驱动器13分别与PLC控制器5的输出端连接，南倾角传感器8和北倾角传感器9分别与PLC控制器5的输入端连接。
在实际应用中，本发明实现了对翻板小车的四种控制模式，实现了翻板状态的在线显示以及翻板角度的标定功能。该控制方法提供了布料小车的四种控制模式，分别为机旁控制模式、手动控制模式、半自动控制模式和全自动控制模式，针对不同的操作过程可以选用不同的翻板控制模式进行转炉上料，同时若翻板的自动控制出现故障，可立即调整为手动控制模式；该控制方法实现了对翻板角度的一键标定以及实时显示实际角度与目标角度的偏差值，并对过大偏差能够及时进行调整；该系统采用倾角传感器测量,属于非接触测量方式；该系统能够根据料仓料位高度调节翻板的角度，以使两侧料仓的料位高度保持一致。
实施例：
1、翻板控制
翻板控制共分为四种模式，分别为机旁控制模式、手动控制模式、半自动控制模式、全自动控制模式四种
（1）机旁控制模式
机旁控制模式一般用于异常情况或紧急情况，当发生断电等情况导致控制室内电脑设备无法使用时此时自动转入机旁控制模式，使用前点击手动按钮，机旁控制模式为传统操作模式，即操作工人进入现场，利用机旁操作箱控制翻板的打开和关闭，人工控制翻板开度，通过人工判断完成下料的过程。
（2）手动控制模式
手动控制模式为人工控制的一种，需要在电脑前点击按钮即可完成下料操作。使用前首先点击自动按钮，控制南北电液推杆控制翻板旋转，点击打开后南翻板由左向右旋转，北翻板由右向左旋转，旋转过程中画面实时显示翻板旋转位置，当旋转到位时点击停按钮，翻板停止旋转并显示此时翻板旋转角度；下料完成后点击关闭按钮，翻板向相反方向旋转，旋转到位后停止，至此完成下料。
（3）半自动控制模式
半自动控制模式提供了四种常用的翻板旋转状态，使用前点击手动按钮，点击翻板状态，四种翻板状态分别为南侧下料、北侧下料、中间下料和两侧下料，具体不同状态对应的不同翻板角度见下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
四种翻板状态提供了四种下料方式，点击每种下料方式后翻板自动调节为当前模式设定角度，至此可以开始下料过程。
（4）全自动控制模式
全自动控制模式下需点击自动按钮，此时无需进行其他操作，当下料小车到达指定下料地点后，根据事先下达的下料指令，翻板自动调节至需要下料的料仓位置，至此允许下料。
2、一键标定
标定过程中可以实时显示翻板状态，利用倾角传感器实时传输角度信息，以翻板初始状态为初始角度，翻板终止状态为最终角度，以此测量翻板实际角度。测量中倾角传感器输出4-20mA模拟量测量角度，进入PLC控制器后转换成数字量为0-27648，计翻板初始角度为α1，对应数字量为n1，翻板到位后的最终角度为α2，对应数字量为n2。通过公式推导计算α与n的关系，α1=an1+b；α2=a n2+b，建立方程组后可得
Figure 351681DEST_PATH_IMAGE002
，以此可得出α与n的关系。该功能直观显示目标角度与实际角度偏差值，对偏差过大情况能够及时采取措施。
3、料位高度调整
当下料过程中发现两侧料仓料位高度不一致时可以利用料仓调节功能调节两侧料仓高度为一致。当南侧料位较低时，在手动模式下，调节北侧按钮适当减小北翻板角度，同时适当增大南翻板角度，当两侧料位高度一致时，可转入半自动模式的两侧下料模式。计南侧料位高度为L1，北侧料位高度为L2，两边料位高度差为ΔL，南翻板角度为α1，北翻板角度为α2，经过现场实际试验可知
Figure DEST_PATH_IMAGE003
利用此种方式能够有效的调整料位高度。
本发明对环境要求较低，能够在恶劣环境下长时间正常工作，具有较强稳定性，采用的非接触式测量为无人为接触，排除了人为因素对测量结果的干扰，提高了测量精度及工作效率，提高了产品产量。

Claims (4)

1.一种布料小车翻板的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）由PLC控制器、STEP编程和WINCC界面显示构成软件系统，通过STEP编程编制翻板自动控制程序代码；PLC控制器存储小车翻板控制程序，并依据接收到的翻板角度和翻板状态数据控制翻板的开合；WINCC界面显示利用事先编制好的自动控制画面进行电脑显示，显示当前翻板开度情况、翻板当前角度情况以及翻板当前所处控制模式，建立翻板控制按钮，包括南北电液推杆按钮、控制方式按钮和故障显示按钮，并提供复位按钮；
（2）将倾角传感器安装在翻板旋转轴上，实时测量的翻板角度传输到PLC控制器，PLC控制器对角度数据进行处理和转换后，显示于WINCC界面显示，显示翻板当前旋转状态，并用最终角度数据作为判断翻板是否开关到位的信号，进而进行控制和判断；
（3）提供四种布料小车控制模式，针对不同的操作过程选用不同的模式来控制翻板以实现转炉上料功能；所述四种布料小车控制模式分别为机旁控制模式、手动控制模式、半自动控制模式和全自动控制模式，机旁控制模式为传统控制方式，需由人工到现场机旁操作箱完成；手动控制模式从电脑画面手动控制翻板开合；半自动控制模式下提供南下料、北下料、中间下料和两侧下料四种下料方式，通过选择一种模式即可自动完成当前模式的翻板开合实现下料自动；全自动控制模式即只要选定需要下料的料仓，翻板根据程序内容自动实现翻板的开合，完成下料操作。
2.根据权利要求1所述的一种布料小车翻板的控制方法，其特征在于：所述倾角传感器实时输出翻板的倾角值，反应时间为0.01秒，防护等级为IP67，工作温度85℃。
3.根据权利要求1所述的一种布料小车翻板的控制方法，其特征在于：还具有翻板角度的一键标定功能，分别对南翻板和北翻板进行标定，标定过程中实时显示翻板状态，利用倾角传感器实时传输角度信息，以翻板初始状态为初始角度，翻板终止状态为最终角度，以此测量翻板实际角度；将画面显示翻板角度与现场实际翻板角度进行比较，若存在误差通过调节翻板角度能够令画面显示翻板角度与现场实际翻板角度一致，能够有效防止现场翻板角度不到位造成的角度不准情况的发生。
4.根据权利要求1所述的一种布料小车翻板的控制方法，其特征在于：还具有料位高度调整功能，实现对料仓高度的控制，若初始料仓两侧料位高度不同，通过调节南电液推杆和北电液推杆来微调翻板角度使低料位侧下料量增加，高料位侧下料量减少，完成两侧料仓高度一致的功能。
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