CN202421906U - 高炉交流探尺控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高炉交流探尺控制装置，主要为了解决现有技术存在放尺不畅，放尺速度易失控、浮尺跟随功能易失灵等问题而设计。高炉交流探尺控制装置，包括PLC系统、自带可编程块的电机传动控制装置、电机组件以及探尺组件，可编程块包括：避免放尺不畅的振荡方波单元；通过切换转矩控制放尺速度的转矩切换单元；检测重锤与料面接触的料面信息，将料面信息反馈到PLC系统，并接受PLC系统依据料面信息发出的控制指令，恒定控制重锤跟随料面下降的浮尺跟随单元。本实用新型高炉交流探尺控制装置控制系统简单、干扰源少、工作稳定性高。

Description

高炉交流探尺控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种高炉交流探尺控制装置。

背景技术

高炉探尺是炉顶重要设备之一。容量较大高炉一般有多套探尺，较小的也有2套探尺，操作工根据每套探尺测量出料面高度，实时掌握炉内料面情况，确定高炉布料方式和加料时机。目前探尺系统根据驱动电机不同分为：直流探尺和交流探尺两类。由于直流探尺成本较高、日常维护量较大，所以交流探尺将成为今后发展的方向。但目前交流探尺在使用中，经常出现：

在放尺过程中，下放不畅，无法完成下放动作；

原因分析：为了下面叙述方便，将重锤产生的下放转矩定义为Mg，机械传输系统产生反抗转矩定义为Mf，电动机电动转矩定义为Md。若Mg＜Mf，其中Mg为定值，则必须从机械方面入手解决(这里不阐述)，使Mf值变小，满足Mg＞Mf，这是探尺能正常工作的必要条件。下面在Mg＞Mf前提下讨论，正常放尺过程中，电机工作在第四象限，电动转矩为正，转速为负，此时Mg-Mf-Md≥0。当Mg-Mf-Md≤0时，就会产生下放不畅现象，主要是由于Mf变大以及Md不能进行跟随调整导致的。

探尺下放中速度易失控，到料面发生倒锤现象，导致测量不准；

原因分析：在探尺放尺中，电机传动控制装置为转矩给定控制方式。在以往控制系统中Md设定为固定值，则Mg-Mf-Md在下放过程中近似为定值，即下放加速a也为近似为定值，当放加速a较大且下放距离较长时，在连续下放中，重锤的速度会越来越快，导致“超速”现象。主要是Md与下放速度没有形成负反馈控制环。若不能将下放速度控制在一定范围内，则重锤到达料面前速度较快，由于惯性的作用，就会发生倒锤，若不能及时扶正重锤，就会产生测量误差过大。

到料面后“浮尺跟随”功能易失灵；

原因分析：当需要掌握高炉料面连续变化情况时，则要求探尺具有“浮尺跟随”功能，即高炉料面下降时，探尺能自动跟随料面变化，实时连续地测量出料面高度。由于探尺到达料面后，机械传输摩擦系数由动摩擦变为静摩擦，则Mf变大，如Md  不变，可能使Mg-Mf-Md≤0成立，不能实现料面跟随，导致“浮尺跟随”功能失灵。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种控制系统简单、干扰源少、工作稳定性高的高炉交流探尺控制装置。

为达到上述目的，本实用新型高炉交流探尺控制装置，包括PLC系统、电机传动控制装置、电机组件及探尺组件，其中；

PLC系统，送出控制指令，对探尺工作过程进行控制；

电机传动控制装置，内置定义编辑模块，对重锤提起、下放过程进行监控控制；

电机组件，接收控制指令，控制重锤的收放操作；

探尺组件，通过重锤对高炉物料料面高度进行跟踪测量。

进一步地，所述定义编辑模块包括振荡方波单元、转矩切换单元及浮尺跟随单元，其中；

振荡方波单元，检测重锤在下放过程中是否停止下放，将停止信息反馈到PLC系统，并接受PLC系统依据停止信息发出的振荡调节控制指令，恒定控制重锤自由下放；

转矩切换单元，检测重锤的下放速度，将速度信息反馈到PLC系统，并接受PLC系统依据速度信息发出的切换控制指令，恒定控制重锤下放速度；

浮尺跟随单元，检测重锤与料面接触的料面信息，将料面信息反馈到PLC系统；并接受PLC系统依据料面信息发出的控制指令，恒定控制重锤跟随料面下降。

本实用新型在不增加硬件情况下，仅利用探尺电机传动控制装置中带有自定义编程，可靠的完成探尺的提尺、放尺功能，需要增加成本几乎为零。

本实用新型与以往控制装置比较只保留两个必须来自外部提、放尺指令，其它信号均采集电机传动控制装置中已有信号，提尺功能、放尺功能、转矩切换功能、浮尺输出功能等均是电机传动控制装置内部完成，避免了外部信号传输环节，干扰源自然减少，工作稳定性相应得到提高。

附图说明

图1是本实用新型高炉交流探尺控制装置的实施例的控制框图；

图2是本实用新型高炉交流探尺控制装置的实验例的电气原理接线图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，本实用新型高炉交流探尺控制装置仅利用电机传动控制装置中自带可编程块完成探尺的顺利下放、探尺的速度控制及浮尺跟随功能。目前探尺的电机传动控制装置中基本带有工艺软件或可编程块。例如：SIEMENS直流装置6RA70带有工艺软件S00，SIEMENS交流电机传动控制装置6SE70带有免费自由功能块，ABB交流ACS800及直流DCS800装置均带有自定义编程功能。由于交流探尺将成为今后发展的方向，下面以ABB ACS800电机传动控制装置驱动交流探尺电机为例，详细描述该实用新型主要技术方案：

该高炉交流探尺控制装置包括PLC系统、电机传动控制装置、电机组件及探尺组件，其中；

PLC系统，输送控制指令，对探尺工作过程进行控制；

电机传动控制装置，内置定义编辑模块，对重锤提起、下放过程进行监控控制；

电机组件，接收控制指令，控制重锤的收放操作；

探尺组件，通过重锤对高炉物料料面高度进行跟踪测量。

进一步地，所述定义编辑模块包括振荡方波单元、转矩切换单元及浮尺跟随单元，其中；

振荡方波单元，检测重锤在下放过程中是否停止下放，将停止信息反馈到PLC系统；并接受PLC系统依据停止信息发出的振荡调节控制指令，恒定控制重锤自由下放；

如图2所示，方波振荡功能图，该功能图在特定探尺系统工况下才需要启用。在Mg＞Mf前提下(即在电机未上电、探尺抱闸打开时，探尺是可以下放)，同时电动机电动转矩Md设置值接近或等于零时，依然存在下放不畅现象时，则需要启用该项功能。解决当探尺电机定子上电后，虽然Md设置值等于零，但由于电机本身对称度等原因电机输出轴反抗转矩不为零，导致探尺无法下放。通过此功能实现在较短周期内电机处于自由下放过程，从而解决探尺无法下放问题。

震荡方波单元共有4个基本块组成，其中前三个切换块SWITCH-B、延时通块TON、延时断块实现方波振荡功能，信号通过与逻辑块AND实现与逻辑，其输出信号赋值给装置内部指令。

转矩切换单元，检测重锤的下放速度，将速度信息反馈到PLC系统；并接受PLC系统依据速度信息发出的切换控制指令，恒定控制重锤下放速度；

当下放速度大于规定设定值时，电机反抗转矩给定值自动切换为较大的给定值，进而达到速度减慢目的；当下放速度不大于规定设定值是，转矩给定切换为较小给定值，进而达到速度加快目的。实现探尺下放过程中稳速功能。

转矩切换单元共有2个基本块组成，比较块COMPARE输人电机实际速度的绝对值，和规定下放允许速度最大值，切换块SWITCH-I输入为转矩给定较大值，和转矩给定较小值。

浮尺跟随单元，检测重锤与料面接触的料面信息，将料面信息反馈到PLC系统，并接受PLC系统依据料面信息发出的摩擦控制指令，恒定控制重锤跟随料面下降。

当探尺重锤到达料面后，下放速度为零，延时一定时间后输出到料面信号。

浮尺跟随单元共有3个基本块组成，绝对值块ABS将电机实际速度转化为绝对值，避免负值的出现，比较块COMPAR和延时通块TON完成判断下放速度接近零延时3秒后输出信号。

如图2所示，实验电气接线原理图。

下面以本人通过实验室实现本相实用新型为例介绍实验方法和步骤：

主要硬件组成：一个尾端带编码器2.2KW交流电机，一个小型减速箱(减速比：10)，一个定滑轮、50公斤重锤，一套ABB ACS800-01-0009-3电机传动控制装置。

1、按上图接线。

2、将电机机械接手脱开，对电机标识运行以及相关参数设置。

3、接上电机接手。

5、将功能图1、图2、图3参数输入到电机传动控制装置中。

6、上电。通过KA1、KA2、KA3模拟提尺、放尺功能、速度控制、浮尺输出等功能。

PLC系统通过PROFIBUS-DP给电机传动控制装置提尺信号、放尺信号，仅用ABB交流ACS800带有的可编程块完成控制过程。在变频电机轴端安装编码器作为速度检测元件，减速机轴端接料位编码器，信号经通讯总线进PLC，由PLC读出探尺的高度，作为检测值及探尺的操作信号。电机传动控制装置接受PLC的信号，PLC给电机传动控制装置提尺信号、放尺信号；电机传动控制装置给PLC准备好信号及故障信号。电机传动控制装置与PLC间的这些开关量信号由点对点方式连接。

控制机理：使用闭环矢量控制系统，提尺时，选择速度矢量控制，电机工作在电动状态，一象限运行；放尺和浮尺时，选择转矩矢量控制，电机工作在再生发电状态状态，使能能耗制动，四象限运行。

当要求探尺下放时，由PLC送出放尺信号，由电机传动控制装置系统实现自动放尺并保持下放速度不超过限制值，在探尺降落到料面时保持电机仍有一定提尺力矩，使探尺保持直立姿势。

当要求探尺提升时，由PLC送出提尺信号，由电机传动控制装置实现自动提尺并保持提升速度不超过限制值。

当PLC检测到探尺在顶部时，由电机传动控制装置实现自动停车并投入抱闸。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种高炉交流探尺控制装置，其特征在于，包括PLC系统、电机传动控制装置、电机组件及探尺组件，其中；

PLC系统，送出控制指令，对探尺工作过程进行控制；

电机传动控制装置，内置定义编辑模块，对重锤提起、下放过程进行监控控制；

电机组件，接收控制指令，控制重锤的收放操作；

探尺组件，通过重锤对高炉物料料面高度进行跟踪测量。

2.根据权利要求1所述的高炉交流探尺控制装置，其特征在于，所述定义编辑模块包括振荡方波单元、转矩切换单元及浮尺跟随单元，其中；

振荡方波单元，检测重锤在下放过程中是否停止下放，将停止信息反馈到PLC系统，并接受PLC系统依据停止信息发出的振荡调节控制指令，恒定控制重锤自由下放；

转矩切换单元，检测重锤的下放速度，将速度信息反馈到PLC系统，并接受PLC系统依据速度信息发出的切换控制指令，恒定控制重锤下放速度；

浮尺跟随单元，检测重锤与料面接触的料面信息，将料面信息反馈到PLC系统；并接受PLC系统依据料面信息发出的控制指令，恒定控制重锤跟随料面下降。

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