CN206892661U - 蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，包括PLC控制系统，变频器及电机、编码器、编码器接入模块、接近开关，PLC控制系统与变频器、编码器接入模块和接近开关分别连接，编码器与电机和编码器接入模块分别连接，接近开关装于料仓口处小车到达的限位点。编码器采用FRABA绝对式多圈并行编码器。编码器接入模块采用西门子SM338位置检测模块。可以实现远程监控功能，运行过程中根据不同位置设置不同的运行速度，通过实测值和反馈值的实时比较，实现自动定位功能。

Description

蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种蓄热式密闭电石锅出炉，尤其涉及一种蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统。

背景技术

我国在上世纪八十年代初，从挪威艾肯公司引进了国际领先技术——大型全密闭电石炉技术。经过三十多年的消化吸收和电石行业工程人员的不断改进，目前的电石生产主要包括：密闭电石炉、组合式把持器、空心电极、计算机自动控制、炉气干法净化五项技术。蓄热式密闭电石炉是由神雾集团以艾肯节能环保型密闭电石炉为基本型，引入神雾集团自主研发的蓄热式转体炉新工艺，使得电石炉在生产过程中能耗大大降低。

蓄热式密闭电石锅出炉工艺是指使熔融的电石顺利从电石炉中流出直至冷却成电石块的整个操作过程。熔融电石的温度高达2000℃左右，在电石从电石炉中流出至冷却的过程中，会通过传导、对流和辐射释放大量的热，电石生产车间的环境会因高温和粉尘而变得非常恶劣。而且电石是危险的化学物质，遇水发生剧烈的化学反应，严重时甚至会发生爆炸。因此，电石出炉过程中应尽量减少人工现场操作。

蓄热式密闭电石锅出炉系统主要由烧穿母线系统及烧穿器、炉前排烟系统、出炉轨道及卷扬机、出炉小车及电石锅等组成。

整个出炉过程为：

(1)电石炉口出电石前，控制卷扬机拉动钢丝绳将出炉小车和电石锅牵引到该炉口位置，使电石锅的中心线与炉口中心线在同一平面上，防止出电石时电石液溅到锅外；

(2)炉前操作工将炉口对应的烧穿母线系统中的接触断路器合闸，使电流导向烧穿器，烧穿器推到工作位置进行开眼操作，当电石顺利流出时，移出烧穿器；

(3)当前电石锅装满电石后，控制卷扬机将第二个电石锅拉至炉口位置，第二个电石锅装满电石后，第三个电石锅拉至炉口位置......以此类推，直至该炉口的出炉操作完毕；

(4)电石出完后，进行堵眼操作，工人使用堵炉口工具封堵出炉口；

(5)电石锅由工人控制卷扬机牵引运到冷却车间，待电石冷却后，通过人工将锅耳拔掉，吊车将电石从电石锅中吊装至指定位置；

(6)出炉操作结束。

由上述出炉过程可知，在整个出炉过程中，排除开炉眼和堵炉眼的特殊操作外，卷扬机和电石锅小车的自动定位控制系统的精度尤为重要。

现有技术中，以图1所示的电石出炉运输系统为例。在新建及改造的密闭电石炉的出炉运输环节上，卷扬机和电石锅小车几乎完全是由人工现场操作。中间位置放置电石炉，电石炉上有三个呈120°均布的出炉口，每个出炉口前对应一个工作平台，供操作人员进行出炉作业。炉前轨道为双U形，载有电石锅的出炉小车布置于轨道上，依靠轨道末端的卷扬机拉动钢丝绳牵引，钢丝绳由分布于出炉轨道内的地辊导向。

卷扬机控制逻辑图如图2所示，卷扬机电机采用鼠笼型三相交流异步电动机(380V，防爆YB系列)，低压柜内建立电机控制回路，操作人员通过现场操作箱上相应按钮开关控制电机的启停。卷扬机动作过程中带动载有电石锅的出炉小车沿轨道运行。

从现有技术一的控制逻辑分析，该方案有以下几点缺点：

1.卷扬机带动电石锅小车运行只能通过操作人员在现场操作箱上进行手动启停操作，无法实现远程控制。

2.卷扬机电机采用工频电机，直接启动，无法使电石锅小车在整个轨道运行过程中调速行驶。

3.小车定位需要操作人员现场确认位置，定位中无自动控制系统及检测元件参与其中，无法实现自动定位功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，包括PLC控制系统，变频器及电机、编码器、编码器接入模块、接近开关，所述PLC控制系统与变频器、编码器接入模块和接近开关分别连接，所述编码器与电机和编码器接入模块分别连接，所述接近开关装于料仓口处小车到达的限位点。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，将卷扬机操作信号引入自动定位控制系统，实现远程监控功能；卷扬机电机采用变频调速电机，运行过程中根据不同位置设置不同的运行速度；电机安装编码器，轨道上安装接近开，通过实测值和反馈值的实时比较，实现自动定位功能。

附图说明

图1为现有技术中电石出炉运输系统示意图；

图2为现有技术中卷扬机控制逻辑图；

图3为本实用新型实施例提供的蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统的网络拓扑图；

图4为本实用新型实施例中小车定位系统原理图；

图5为本实用新型实施例中小车接料定位流程图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型的蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，其较佳的具体实施方式是：

包括PLC控制系统，变频器及电机、编码器、编码器接入模块、接近开关，所述PLC控制系统与变频器、编码器接入模块和接近开关分别连接，所述编码器与电机和编码器接入模块分别连接，所述接近开关装于料仓口处小车到达的限位点。

所述编码器采用FRABA绝对式多圈并行编码器。

所述编码器接入模块采用西门子SM338位置检测模块。

本实用新型的蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，将卷扬机操作信号引入自动定位控制系统，实现远程监控功能；卷扬机电机采用变频调速电机，运行过程中根据不同位置设置不同的运行速度；电机安装编码器，轨道上安装接近开，通过实测值和反馈值的实时比较，实现自动定位功能。

具体实施例：

1.自动定位控制系统网络方案

以图1为例，电石炉前有三条炉前轨道，每条轨道首末端安装有两台卷扬机，采用变频调速电机后，卷扬机可通过Profibus-DP现场总线与PLC控制系统相连，通过人机界面HMI再将卷扬机启停实现远程控制。控制系统网络拓扑图如图3所示。

2.自动定位控制系统控制方案

由上面系统网络图可以看出，卷扬机的启停可由控制系统人机界面上组态一个手/自动投切开关和自动启动开关完成：只有投切到自动控制状态后，自动启动才有效；当现场有紧急情况需要停车时，可由设置于现场操作箱上的急停按钮来停止卷扬机动作，从而电石小车停止运行(注意，急停功能非紧急情况下不允许随意使用)。

在整个控制系统中，电石小车及时、准确的与料仓对接，对于提高整个电石输送系统的效率和精度起了至关重要的作用。

小车定位系统原理框图如图4所示，小车定位系统主要由PLC控制系统，变频器，异步电机、编码器、编码器接入模块、接近开关等组成。PLC控制系统CPU接到小车启动命令信号后，判断卷扬机电机是否具备启动条件，如卷扬机传动系统正常则启动卷扬机抱闸打开，电机启动。由于轨道距离是固定值，从轨道起始点到料仓口的距离也可以事先测量所得，利用该数值计算小车要行走该段距离编码器发出的脉冲数，作为设定脉冲数。从轨道起始位开始记录编码器脉冲值，在小车不断前进的过程中，编码器返回的脉冲数与设定脉冲数比较，判断小车的当前位置，并根据不同的距离设定不同的行驶速度，保证小车平稳准确的到达仓口。料仓口附近安装接近开关，PLC接收到接近开关的信号，将该反馈信号作为行程出发和硬限位保护的信号点。

自动定位控制系统硬件配置：

1编码器：

采用FRABA绝对式多圈并行编码器，编码形式为格雷码，单圈分辨率13位，最大转数256。与电机同轴安装，转轴每转一周编码器就产生8192个脉冲，因此只要知道脉冲个数就可知道电机转速，再通过传动比便可计算出脉冲数所表示的小车行走的距离。

编码器接入模块：

接入模块欲采用西门子SM338位置检测模块。该模块可安装在主站及Profibus-DP从站上。SM338是三通道的绝对编码器接入模块，主要用于位置信号的测量，同时具有简单的控制输出功能。通过组态设置，SM338能够实现最低13位的并行输出的绝对编码器信号的输入。对于绝对编码器信号，SM338最高支持频率可达1MHZ。SM338能够支持格雷码和二进制码数据格式，同时能够对编码器旋转圈数进行计数，最后形成当前位置传送给控制器。

自动定位控制系统软件设计：

小车接料定位流程图如图5所示，当某出炉口需要出料时，在确认小车处于工作状态后，HMI上手动或者自动(根据轨道起点接近开关信号)启动小车的受控设备打开小车抱闸，同时释放变频器信号，小车开始移动。当小车移动到出炉口之前适当距离的减速边界点时，CPU将向变频器发低速运行命令，小车向出炉口低速移动。直至出炉口附近的定位传感器检测到小车上的定位传感器感应铁，同时，停车时的编码器脉冲值与设定值相等，此时CPU向变频器发送停车命令，小车停止，等待电石出炉。如果小车在运行途中检测到返回的脉冲数在一定时间内变化异常，则立即对小车发送停车命令。

本实用新型技术方案带来的有益效果：

1.自动定位控制系统硬件采用西门子SIMATIC S7-400PLC。该系统功能强大，运行稳定，人机界面操作监控简单，将卷扬机控制启停信号及到位状态引入该控制系统，可实现远程监控功能。

2.卷扬机电机采用变频调速电机，整个运行过程中根据不同位置可以设置不同的运行速度，使电石炉出炉运输系统的时效性大大提高。通过Profibus-DP现场总线技术将变频器的控制引入自动定位控制系统，通过编程给定卷扬机各阶段的运行速度。

3.电机安装编码器，接入PLC系统的编码器模块，可实时测得小车的实际位置。同时为了确保小车安全精准定位在轨道上，设置接近开关并形成反馈信号，进行阶段行程出发和硬限位保护。

本实用新型中，蓄热式密闭电石炉自动定位控制系统硬件采用西门子SIMATICS7-400PLC，将卷扬机控制启停信号及到位状态引入控制系统，实现远程监控功能；卷扬机电机采用变频调速电机，通过Profibus-DP现场总线技术将变频器的控制引入蓄热式密闭电石炉自动定位控制系统，通过编程给定卷扬机各阶段的运行速度；电机安装编码器，接入蓄热式密闭电石炉自动定位控制系统的编码器模块SM338，实时测得小车的实际位置。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，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书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，其特征在于，包括PLC控制系统，变频器及电机、编码器、编码器接入模块、接近开关，所述PLC控制系统与变频器、编码器接入模块和接近开关分别连接，所述编码器与电机和编码器接入模块分别连接，所述接近开关装于料仓口处小车到达的限位点。

2.根据权利要求1所述的蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，其特征在于，所述编码器采用FRABA绝对式多圈并行编码器。

3.根据权利要求1所述的蓄热式密闭电石锅出炉自动定位控制系统，其特征在于，所述编码器接入模块采用西门子SM338位置检测模块。