CN201809382U - 基于双编码器的氧枪定位系统 - Google Patents

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孟伟
颜炳正
马丽
李鹏程
桑红生
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张丽荣
李青
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Abstract

本实用新型公开一种基于双编码器的氧枪定位系统，包括第一编码器、第二编码器、可编程控制器、氧枪提升电机变频器、氧枪提升电机、变速箱、氧枪提升卷扬、上位机、第一软连接和第二软连接，其中，第一软连接、第一编码器、第二软连接和第二编码器顺序地设置在氧枪提升卷扬的卷扬同心延长轴上，可编程控制器电连接到第一编码器、第二编码器和氧枪提升电机变频器以计算氧枪位置，并且连接到上位机以输出氧枪位置。所述基于双编码器的氧枪定位系统可在氧枪升降或类似装置中使用，基本误差≤2cm，运行可靠，维护方便，对恶劣环境的适应能力和抗干扰能力都比较强，特别适用于炼钢自动化程度高的场合。

Description

基于双编码器的氧枪定位系统
技术领域
本实用新型涉及一种氧枪定位系统，更具体地讲，涉及一种使用双编码器精确指示氧枪位置的氧枪定位系统。
背景技术
氧枪是氧气转炉炼钢中的主要工艺设备之一，其性能特征直接影响到冶炼效果和吹炼时间，从而影响到钢材的质量和产量。现有技术的常用氧枪位置指示装置使用机械主令和编码器。机械主令不能直观显示氧枪位置，寿命短、人工维护量大、更换钢丝绳需要重新校准，而且利用单个编码器时，没有其它数据参考就不能保证测量数值的准确性，其不适用于自动化程度高的应用随着炼钢自动化水平的提高，迫切需要一种运行可靠、测量精度高的氧枪定位系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种使用双编码器精确指示氧枪位置的氧枪定位系统。
为了实现上述目的，根据本实用新型的使用双编码器精确指示氧枪位置的氧枪定位系统包括：第一编码器、第二编码器、可编程控制器、氧枪提升电机变频器、氧枪提升电机、变速箱、氧枪提升卷扬、上位机、第一软连接和第二软连接，其中，第一软连接、第一编码器、第二软连接和第二编码器倾序地设置在氧枪提升卷扬的卷扬同心延长轴上，可编程控制器电连接到第一编码器、第二编码器和氧枪提升电机变频器以计算氧枪位置，并且电连接到上位机以输出氧枪位置。
此外，所述基于双编码器的氧枪定位系统还包括：设置在电机传动轴上的氧枪抱闸、设置在卷扬传动轴上的固定卷扬装置、以及设置在氧枪提升卷扬上的连接到氧枪的钢丝绳。
此外，所述第一软连接和第二软连接是金属弹性联轴器。
根据本实用新型的基于双编码器的氧枪定位系统可在氧枪升降或类似装置中使用，基本误差≤2cm，运行可靠，维护方便，对恶劣环境的适应能力和抗干扰能力都比较强，特别适用于炼钢自动化程度高的场合，避免单个编码出现故障时，只能手动操作氧枪的弊端，并且可以代替机械主令。
附图说明
图1示出根据本实用新型实施例的基于双编码器的氧枪定位系统的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本实用新型的实施例。以下的实施例是为了使本技术领域的技术人员充分理解本实用新型的内容而提供，其可以有各种其他的变形例子，本实用新型的保护范围并非局限在以下将要说明的实施例。
图1示出根据本实用新型实施例的基于双编码器的氧枪定位系统的示意图。如图1所示，根据本实用新型实施例的基于双编码器的氧枪定位系统包括第一编码器1、第二编码器2、可编程控制器PLC19、氧枪提升电机变频器20、氧枪提升电机4、变速箱17、氧枪提升卷扬(氧枪卷扬)6、上位机18、第一软连接9和第二软连接14，其中，第一软连接9、第一编码器1、第二软连接14和第二编码器2顺序地设置在氧枪卷扬6的卷扬同心延长轴(10、11、13、15)上，第一编码器1和第二编码器2电连接到PLC19，用于控制氧枪提升电机4的氧枪提升电机变频器20和上位机18也电连接到PLC19。
此外，图1示出的氧枪定位系统还可包括设置在电机传动轴3上的氧枪抱闸16、设置在卷扬传动轴12上的固定卷扬装置5和8、以及设置在氧枪卷扬6上的连接到氧枪的钢丝绳7。
第一软连接9和第二软连接14可以是金属弹性联轴器。金属弹性联轴器具有良好的旋转平衡特性和抗扭转的刚度，可以吸收轴的微量轴向窜动，允许轴有较大不同心度，并且能够吸收振动、补偿径向、角向和轴向偏差。
以下将对氧枪定位系统的操作进行具体描述。
在根据本实用新型实施例的氧枪定位系统工作时，PLC19和氧枪提升电机变频器20进行通讯。PLC19将控制字输出到氧枪提升电机变频器20，并从氧枪提升电机变频器20接收状态字。控制字包括氧枪提升电机变频器20的启动/停止信号、工作频率等；状态字包括速度反馈、电流反馈、力矩反馈等。氧枪提升电机变频器20根据PLC 19输出的工作平率来驱动氧枪提升电机4运转，氧枪提升电机4可经过变速箱17带动氧枪卷扬6旋转，氧枪卷扬6旋转时钢丝绳7在氧枪卷扬6上缠绕，从而缠绕的钢丝绳7带动氧枪上下移动来实现氧枪的升降。氧枪卷扬6旋转时带动第一编码器1和第二编码器2以与氧枪卷扬6相同的角速度旋转。第一编码器1和第二编码器2分别将氧枪卷扬6的机械几何位移量转换成脉冲信号，将脉冲信号传送到PLC 19的计数模板的不同通道，计数模板计算得到脉冲信号的个数，得到脉冲信号的个数即为编码器计数值。PLC 19根据第一编码器1和第二编码器2产生的脉冲个数、氧枪卷扬6的周长，通过运算得到两个氧枪的高度。在氧枪提升电机4和变频器20都正常工作的情况下，变频器20的速度反馈与氧枪的升降速度保持恒定的对应关系。因此，PLC 19可以根据变频器20的速度反馈估算出氧枪的升降速度，并且上位机18可在人机界面上直观地显示氧枪位置。
在氧枪升降过程中，由于第一编码器1和第二编码器2通过第一软连接9和第二软连接14安装在卷扬同心延长轴上，因此当氧枪卷扬6旋转一周时，第一编码器1和第二编码器2刚好也旋转一周。氧枪卷扬6旋转一周时氧枪下降的高度就是卷扬的周长。如果在氧枪初始位置时预设一个固定值(例如，氧枪在0米时，预设定值可以为5000，但不限于此)，则可在第一编码器1和第二编码器2的计数值(编码器计数值为PLC 19的计数模板得到脉中信号的个数)与氧枪位置之间确定如下关系式：
PLC 19接收第一编码器1和第二编码器2的计数值，根据上面的关系式分别计算氧枪位置①和氧枪位置②，同时根据氧枪提升电机变频器20的启动/停止信号计算出氧枪升降距离①和氧枪升降距离②。此外，PLC 19还根据氧枪提升电机变频器20的速度反馈计算氧枪每次运行的距离，即氧枪升降距离③。
接下来，PLC 19判断氧枪位置①与氧枪位置②的差值是否在允许范围内，即是否大于预定阈值(例如，预定阈值为2cm，但不限于此)，来判断第一编码器1和第二编码器2工作是否正常。这里，可通过上位机18来设置所述预定阈值。
如果所述差值不大于预定阈值，则说明第一编码器1和第二编码器2工作均为正常。此时，如果操作人员选择使用第一编码器1，氧枪位置①作为氧枪控制的位置反馈，如果操作人员选择使用第二编码器2，氧枪位置②作为控制氧枪控制的反馈。
如果所述差值大于预定阈值，则说明有说明其中一个编码器出现了故障。在这种情况下，PLC 19将氧枪升降距离③与氧枪升降距离①和氧枪升降距离②分别进行比较，自动选择适当的编码器所得的氧枪位置作为控制氧枪控制的反馈。具体地讲，如果氧枪升降距离③与氧枪升降距离①的差值的绝对值小于氧枪升降距离③与氧枪升降距离②的差值的绝对值，则说明编码器②出现故障，此时氧枪实际高度为氧枪位置①，氧枪位置①作为控制氧枪控制的反馈，并在上位机18的人机界面中弹出报警提示“编码器②故障”。如果氧枪升降距离③与氧枪升降距离①的差值的绝对值大于氧枪升降距离③与氧枪升降距离②的差值的绝对值，则说明编码器①出现故障，此时氧枪实际高度为氧枪位置②，氧枪位置②作为控制氧枪控制的反馈，并在上位机18的人机界面中弹出报警提示“编码器①故障”。
另一方面，如果确定第一编码器1或第二编码器2产生故障，则PLC 19可调用校准程序，从而当冶炼结束，氧枪到达校准位时校准故障编码器，因此不影响冶炼过程中自动控制功能的实现。此外，当两个编码器都产生故障时，PLC 19可中断自动控制功能，在上位机18的人机界面提示操作人员进行人工干预。
根据本实用新型的基于双编码器的氧枪定位系统测量准确，当编码器出现故障时可以自动选择非故障编码器，从而保证了氧枪自动控制的可靠性，满足了转炉自动炼钢的需要。在两个编码器都出现故障时，可以提示操作人员进行人工干预，从而提高了氧枪控制的安全性。此外，根据本实用新型的基于双编码器的氧枪定位系统易于维护，减少了维护人员的劳动强度，节省了企业成本。
此外，根据本实用新型的基于双编码器的氧枪定位系统可在氧枪升降或类似装置中使用，基本误差≤2cm，运行可靠，维护方便，对恶劣环境的适应能力和抗干扰能力都比较强，特别适用于炼钢自动化程度高的场合，避免单个编码出现故障时，只能手动操作氧枪的弊端，并且可以代替机械主令。
尽管已经示出并描述了本实用新型的实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可对实施例进行修改，其中，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于双编码器的氧枪定位系统，其特征在于，包括第一编码器、第二编码器、可编程控制器、氧枪提升电机变频器、氧枪提升电机、变速箱、氧枪提升卷扬、上位机、第一软连接和第二软连接，
其中，第一软连接、第一编码器、第二软连接和第二编码器顺序地设置在氧枪提升卷扬的卷扬同心延长轴上，可编程控制器电连接到第一编码器、第二编码器和氧枪提升电机变频器以计算氧枪位置，并且电连接到上位机以输出氧枪位置。
2.根据权利要求1所述的基于双编码器的氧枪定位系统，其特征在于，还包括：设置在电机传动轴上的氧枪抱闸、设置在卷扬传动轴上的固定卷扬装置、以及设置在氧枪提升卷扬上的连接到氧枪的钢丝绳。
3.根据权利要求1所述的基于双编码器的氧枪定位系统，其特征在于，所述第一软连接和第二软连接是金属弹性联轴器。
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