CN201110967Y - 高炉探尺自动变频控制装置 - Google Patents

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柳希泉
潘恒
司鹏
李开勇
裴常明
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Abstract

本实用新型公开了一种高炉探尺的自动变频控制装置，属于炼铁区域的电气自动控制技术领域。提供了一种工作稳定、控制可靠、使用寿命长、易于维护的高炉探尺自动变频控制装置。包括控制单元、驱动电机的变频器、连续位置检测的编码器、辅助保护位置检测的主令控制器等，其特征是连续位置检测的编码器与控制单元的输入端口连接；控制单元的输出端口与变频器的控制端连接；辅助保护位置检测的主令控制器的输出端与变频器的控制端连接构成控制回路。软件易于编程，无须对配套设施提出特殊要求。具有控制灵活，操作方便、安全可靠、性能价格比高等优点。

Description

高炉探尺自动变频控制装置
技术领域
本实用新型公开了一种高炉探尺的自动变频控制装置，属于炼铁区域的电气自动控制技术领域。
背景技术
传统的高炉探尺单靠电机和抱闸来控制重锤的提升和下降，提尺时抱闸打开，同时电机正转；降尺时抱闸打开，重锤凭借重力做自由下降，依靠速度继电器判断重锤下降速度，过大时关闭抱闸，然后再打开抱闸使重锤继续下降。此种控制方式虽然结构简单，但弊端也显而易见，一是机械抱闸装置频繁动作，容易损坏，二是速度继电器工作不稳定，容易造成重锤下降超速，埋进料面，造成提尺过载故障，使重锤脱落。这样就会严重影响高炉的生产，使高炉休风停产。这种单纯的机械抱闸式探尺故障率高、维护难度大等问题，是影响冶金企业正常生产的顽疾。
发明内容
本发明针对已有技术的不足，提供了一种工作稳定、控制可靠、使用寿命长、易于维护的高炉探尺自动变频控制装置。
本发明的技术特征是设置位置传感器，根据探尺不同的工作状况，改变变频器的力矩给定大小和方向，从而控制探尺工作于提尺、降尺、浮尺等相应运行状态。整个工作过程根据高炉冶炼的工艺要求，通过plc程序对变频器发出提尺、降尺、停止命令，由变频器控制探尺电机正转、反转、停止，从而带动机械部分实现探尺重锤的相应动作。
本实用新型主要包括控制单元、变频器、连续位置检测的编码器、辅助保护位置检测的主令控制器等。
控制单元采用plc自动控制系统，变频装置采用西门子系列矢量变频器，连续位置检测设备采用与电机主轴相连的编码发生器，辅助保护位置检测设备由与电机减速轴凸轮相联接的主令控制器组成。
各组成设备主要功能：plc系统：根据不同工作方式和工作状况发出相应控制指令给变频器，同时接收编码器返回的位置反馈信号，修正控制指令；变频系统：根据接收到的控制指令，驱动电机工作，同时检测重锤重力变化情况，改变相应控制参数，达到设定工作状态；驱动电机：根据接收到的变频控制指令进行正反转，带动重锤工作；重锤：在电机带动下检测料面；编码器：与驱动电机主轴相连，连续检测重锤位置；主令控制器：与驱动电机减速轴相连，检测重锤关键点位置。
一种高炉探尺自动变频控制装置，包括控制单元、驱动电机的变频器、连续位置检测的编码器、辅助保护位置检测的主令控制器等，其特征是连续位置检测的编码器与控制单元的输入端口连接；控制单元的输出端口与变频器的控制端连接；辅助保护位置检测的主令控制器的输出端与变频器的控制端连接构成控制回路。
控制单元采用plc自动控制系统；
驱动电机的变频器采用西门子系列矢量变频器；
连续位置检测的编码器采用与电机主轴相连的脉冲编码发生器；
辅助保护位置检测的主令控制器由与电机减速轴凸轮相联接的主令控制器组成。
工作过程详述如下：
控制方式
探尺的控制分为内控和外控两种(见图2控制结构图)。内控由变频器内部控制完成探尺电机正反转，此种方式一般用于调试和紧急情况下使用。外控由plc自动控制程序和变频器共同完成。外控可由两个操作地点完成操作，一为机旁，一为集中。机旁是纯手动操作，方便调试和现场定位。集中操作又分为手动和自动两种方式，用于生产时的正常控制。
控制原理
根据生产工艺要求，探尺在每一罐布料结束后要自动下降探测料面，探到料面后跟随料面一起下降，到达设定料线后自动提尺至0米位置，等待下一次探测(见图3工作流程原理图)。当控制系统发出降尺命令后，同时给定降尺频率，变频器发出反转输出，同时控制抱闸打开，下降6秒后(根据实际可调整)，变频器的矢量控制产生的转矩方向自动由向下转为向上，用于抵消重锤重力，避免重锤作自由落体运动，防止重锤下陷进料面。当重锤降至料面后，变频器自动检测力矩变化，使向上力矩加大，扶正重锤，不让重锤倒在料面上。在料面下降时，重锤随料面一起下降，起到力矩动态浮标的作用。当控制系统发出提尺命令后，同时给定提尺频率，变频器发出正转输出，产生足够大的向上力矩，提升探尺至等待位置，抱闸闭合。
探尺的位置检测
探尺位置检测必须准确可靠。本系统通过多圈绝对值型编码器检测探尺连续位置，采用硬线连接方式采集输据传输至plc系统进行处理，在监控画面中实现初始校尺功能，正常生产过程中无需重新校正，方便可靠。
为了保证探尺机械设备运行的安全性和可靠性，该系统另设有主令控制器，分别检测上极限、下极限、料位0位、正常下限、正常上限等几个位置。
本实用新型依靠变频器与plc自控系统的协同控制，较好的解决了以上问题。该自动控制装置可与不同类型的plc控制系统如(西门子、施耐德等)、人机监控软件(如WINCC、Ifix、mp7等)配套使用，软件易于编程，无须对配套设施提出特殊要求。具有控制灵活，操作方便、安全可靠、性能价格比高等优点。
附图说明
说明书附图1为本实用新型的结构方框图，说明书附图2为本实用新型的控制方式结构图，说明书附图3为本实用新型的工作主流程图。
具体实施方式
一种高炉探尺自动变频控制装置，包括控制单元、驱动电机的变频器、连续位置检测的编码器、辅助保护位置检测的主令控制器等，其特征是连续位置检测的编码器与控制单元的输入端口连接；控制单元的输出端口与变频器的控制端连接；辅助保护位置检测的主令控制器的输出端与变频器的控制端连接构成控制回路。
控制单元采用西门子200系列plc以及主要电气设备。
驱动电机的变频器采用西门子系列矢量变频器，型号6ES7021-0EA61及其配套组成部分。
连续位置检测的编码器采用与电机主轴相连的编码发生器，采用多圈绝对型SCM30-03344096-4096B。
辅助保护位置检测的主令控制器型号为HK23-06/05。

Claims (5)

1、一种高炉探尺自动变频控制装置，包括控制单元、驱动电机的变频器、连续位置检测的编码器、辅助保护位置检测的主令控制器，其特征是连续位置检测的编码器与控制单元的输入端口连接；控制单元的输出端口与变频器的控制端连接；辅助保护位置检测的主令控制器的输出端与变频器的控制端连接构成控制回路。
2、根据权利要求1所述的高炉探尺自动变频控制装置，其特征是所述的控制单元采用西门子200系列plc以及主要电气设备。
3、根据权利要求1所述的高炉探尺自动变频控制装置，其特征是所述的驱动电机的变频器采用西门子系列矢量变频器，型号6ES7021-0EA61及其配套组成部分。
4、根据权利要求1所述的高炉探尺自动变频控制装置，其特征是所述的连续位置检测的编码器采用与电机主轴相连的编码发生器，采用多圈绝对型SCM30-03344096-4096B。
5、根据权利要求1所述的高炉探尺自动变频控制装置，其特征是所述的辅助保护位置检测的主令控制器型号为HK23-06/05。
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