絕對型編碼器在轉(zhuǎn)爐氧槍位置控制中的應(yīng)用

趙明峰

（濟南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠 山東 濟南 250101）

0 概述

氧槍是轉(zhuǎn)爐冶煉中的關(guān)鍵設(shè)備，而槍位的精確控制將直接影響氧槍吹氧的質(zhì)量?，F(xiàn)在被廣泛采用的測定氧槍位置聯(lián)鎖點和氧槍高度的方法是，用主令控制箱和脈沖發(fā)生器來完成。此種控制方式存在精確度低、調(diào)整復(fù)雜、故障率高的缺點，屬比較落后的控制方式。隨著冶煉工藝要求的提高，用絕對型多轉(zhuǎn)編碼器（以下簡稱編碼器）配合絕對型通用位移控制儀（以下簡稱控制儀）替代了主令控制箱及脈沖發(fā)生器。本文對濟鋼煉鋼廠四座轉(zhuǎn)爐氧槍槍位控制改造做了詳細的介紹。

1 工藝配置及位置控制點

氧槍在整個吹煉過程中需要給出六個位置聯(lián)鎖控制點。分別是：（1）上限位；（2）換槍位；（3）上變速位；（4）待吹位；（5）下變速位；（6）吹煉位。上限位是氧槍允許提升的最高高度，到此高度后即報警并且不允許再向上提槍。換槍位是左右槍互換的高度位置，此位置氧槍小車可以移動。上變速位是氧槍升至此高度時就把速度降為半速，是一個保護點。待吹位是冶煉完成后，等待吹煉的位置，也是和轉(zhuǎn)爐聯(lián)鎖的工藝點，達到和超過此高度時允許轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動。低于此位置時，不允許轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動。下變速是氧槍降至此高度時速度自動變?yōu)榘胨?，是一個保護點。吹煉位是正常吹煉時的高度。

每一位置點的標高見下表：

氧槍控制的全過程均與槍位有關(guān)，以上的各個聯(lián)鎖點在槍位控制過程中都很重要。

2 槍位控制檢測方法的比較

2.1 原控制方式

改造前，氧槍位置聯(lián)鎖點及實時高度顯示是用主令控制器和氧槍升降減速機通過嚙合齒輪相連接，通過減速機帶動主令控制器內(nèi)的接點開閉給出槍位信號。實時高度顯示是用脈沖發(fā)生器和電機輸出軸通過軟管連接，再配合高度計數(shù)模塊給出實時高度值，此種控制方式存在以下幾個問題：（1）自動化程度低；（2）精確度低；（3）調(diào)整復(fù)雜；（4）故障率高；（5）維護困難等。

2.2 現(xiàn)控制方式

改造后，我們采用絕對型編碼器配合絕對型通用位移控制儀來測量氧槍的實時高度值并給出6個連鎖控制位置點。設(shè)備安裝示意圖如下：

設(shè)備安裝示意圖

在氧槍卷桶上做一輸出軸，將其和編碼器的輸出軸通過萬向連接軸連接起來，要保證可靠連接，編碼器的安裝即完成了。然后將編碼器的輸出信號線接到控制儀的輸入端子，再將控制儀的輸出信號線接到PLC的輸入模塊。

（1）硬件構(gòu)成

絕對型通用位移控制儀配合德國海德漢的絕對型多轉(zhuǎn)編碼器（ROQ425），可廣泛應(yīng)用于各種大量程高精度的位移檢測。控制儀采用工業(yè)級的大規(guī)模集成芯片做為中央控制單元，具有靈活的輸入輸出接口能力。采用六位高亮度LED數(shù)碼管及四十段光柱顯示，所有控制參數(shù)都可在鍵盤上直接設(shè)定，具有數(shù)據(jù)自動掉電保護，且內(nèi)置看門狗電路具有較強的抗干擾能力?？刂苾x直接從編碼器接受數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理完成各種運算之后送到顯示屏。同時輸出16路并行數(shù)據(jù)信號及8路開關(guān)量信號。控制儀還有一個置位端子，高電平有效，用此功能可使每次提槍到換槍位后自動校準為預(yù)置高度值，很實用，很方便。編碼器都具有掉電恢復(fù)后位置記憶保持功能，因此即使掉電再恢復(fù)后也不會出現(xiàn)位置高度錯亂的情況。

（2）軟件實現(xiàn)

根據(jù)實際氧槍走過的最大行程L=1800cm，

氧槍卷桶直徑R=40cm

算出走完全程轉(zhuǎn)過的圈數(shù) L/R*π=1800/3.14*40=14.33取15圈

每圈走過的距離 H=L/15=1800/15=120cm

對控制儀進行曲線參數(shù)設(shè)定的幾個重要參數(shù):

N——輸入曲線的點數(shù)

2d——每點對應(yīng)的圈數(shù)

S——每圈量程S=120cm

1——曲線表第一點的值,即N=1時1=S*2d

2——曲線表第二點的值,即N=2時2=2*S*2d

氧槍升降走過的為直線距離,系統(tǒng)推薦值 N=2，最大轉(zhuǎn)數(shù)除以N=2并取其較大的2的冪次方的整數(shù)，此冪次方既是參數(shù)d。

所以 15/2=7.5，23=8, 得d=3

將N，d，1，2。參數(shù)通過控制儀操作面板分別輸入控制儀內(nèi)，即可精確的反映量程范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)變化了。

氧槍升降時卷桶帶動編碼器轉(zhuǎn)動，編碼器將信號送入控制儀，經(jīng)控制儀處理后變成16路并行數(shù)據(jù)推拉輸出至PLC輸入模塊。PLC將接收的信號經(jīng)過程序內(nèi)的傳送功能塊（BLKM）將其轉(zhuǎn)換為十六位二進制碼，再將其轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)放到保持寄存器里面。得到的十進制數(shù)即為實時的氧槍高度值。通過PLC程序的比較功能塊（SUB）做出每一位置點的比較功能塊。這樣，在PLC程序內(nèi)即可根據(jù)每一位置點的設(shè)定高度值和實時高度值相比較，很容易的得到每一位置聯(lián)鎖點的內(nèi)部開關(guān)量輸出點，將其用做各種聯(lián)鎖控制就可以了。

在實際換槍位的位置裝一個接近開關(guān)，每次提槍到換槍位時接近開關(guān)給PLC一個輸入信號，PLC再輸出給控制儀的置位端子一個高電平，將控制儀的高度值置位為1722cm的標準設(shè)定高度。這樣，使校準槍位變的方便快捷，省去了改造前每次調(diào)整主令控制箱的麻煩。

經(jīng)過PLC換算得出的十進制實時高度值可直接讀取到監(jiān)控上位機畫面上顯示，同時還可用一模擬量輸出模塊輸出至數(shù)顯表供操作工使用。

3 應(yīng)用效果

氧槍槍位控制軟硬件系統(tǒng)改造后經(jīng)過使用感覺效果很好，能精確的顯示實時槍位，并能精確得到槍位聯(lián)鎖控制點。提高了氧槍的控制精度，進而提高了煉鋼質(zhì)量，同時使調(diào)整變的方便快捷，贏得了生產(chǎn)時間。并使電氣維護工作量大大降低，即減輕了工人的勞動強度，也節(jié)約了備件成本?？梢哉f絕對型多轉(zhuǎn)編碼器配合絕對型通用位移控制儀成功的取代了主令控制箱及脈沖發(fā)生器。此種方法的運用具有很高的推廣價值。