劉 嵩
摘要 針對加熱爐推鋼機控制系統(tǒng),尋找或是采取一種利用比較先進的控制理念、成熟的控制技術(shù)、高質(zhì)量的控制元器件,完全可以有效的解決制約生產(chǎn)節(jié)奏的瓶頸。該項目就是通過對帶鋼車間加熱爐推鋼機自動定位系統(tǒng)的應用與開發(fā),大幅度提高設(shè)備的控制精度,降低設(shè)備故障停機時間,達到完全滿足生產(chǎn)工藝的要求。
關(guān)鍵詞 自動定位;控制精度;編碼器
中圖分類號TM762 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)67-0111-02
0 引言
本文系作者在參與福建吳航800不銹帶鋼調(diào)試過程中加熱爐推鋼機定位系統(tǒng)遇到的問題及改造方案的介紹。該加熱爐采用步進梁式結(jié)構(gòu),對推鋼機的定位精度,行走精度要求都是極為嚴格的。
1 控制過程及問題
在整個加熱爐區(qū),推鋼機定位控制系統(tǒng)是可以說是整個爐區(qū)的諸多設(shè)備中的核心設(shè)備。推鋼機定位系統(tǒng)的控制過程為:2CS操作臺中的操作步進梁自動開關(guān)以及推鋼機機械式位置檢測信號都由控制電纜連接到操作臺中的ET200分站中,通過現(xiàn)場總線經(jīng)由PLC(6ES7315-2AG10-0AB0)內(nèi)部程序處理后通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綘t區(qū)2CS操作臺的ET200分站。在主電室內(nèi)由接觸器控制YZR200L-8,13KW型交流電機的正反轉(zhuǎn)以達到控制推鋼機行走和后退。由整個控制系統(tǒng)的構(gòu)成及生產(chǎn)中的實際運行可知,該控制系統(tǒng)主要存在以下幾個方面的問題。
1)推鋼機的推料桿為兩個2.8m共4.2t重的機械部件組裝而成,推鋼機實際行程為2.28m,推鋼機電機的運行時間為12.4s。該交流電機控制部分采用接觸器直接啟動,如此重的行走部件要在如此短的時間內(nèi)完成啟動,加速,后退再停止,其運動慣性對設(shè)備的沖擊損壞是十分嚴重的。且其慣性很大,對于停止時的位置定位不是很穩(wěn)定;
2)推鋼機行程定位的關(guān)鍵檢測元器件為:LS212-P63MDW1型限位開關(guān),該開關(guān)由于工作性質(zhì)及加工精度的原因,其必須要連結(jié)在電機減速箱端。由其工作性質(zhì)決定這樣的定位系統(tǒng)存在很大的定位誤差,并且在運行一段時間后,由于連結(jié)部位的磨損間隙增大,其檢測到的實際位置信號會發(fā)生很大的變化,由此維護人員要根據(jù)實際情況經(jīng)常調(diào)整限位開關(guān)的定位位置,以滿足生產(chǎn)需要;
3)LS212-P63MDW1型限位開關(guān)由于技術(shù)落后,特別是由于一些備件的加工精度較差,在更換使用后經(jīng)常發(fā)生位置信號移位的故障,有時還會因開關(guān)觸點接觸不良發(fā)生檢測不到位置信號的嚴重事故。因此采用一種新的控制模式以及新的控制元器件勢在必行;
4)采用現(xiàn)行的控制技術(shù)已不能完全滿足生產(chǎn)工藝的需求,隨著生產(chǎn)節(jié)奏的加快,由于推鋼機故障事故的頻頻產(chǎn)生,原來那些控制技術(shù)落后的設(shè)備已不能適應現(xiàn)行的需要;
5)在爐區(qū)設(shè)備中運行著大量的需要精確定位的電氣設(shè)備,比如出料爐門,出料機行走,出料機抬起,挑料機等設(shè)備。這些設(shè)備的運行現(xiàn)狀和推鋼機一樣存在著諸如此類的問題,采取何種控制模式對這些設(shè)備進行控制技術(shù)的改造,成為一個新的課題。
針對以上問題,我們決定采取新的控制技術(shù)利用新的控制元器件,對推鋼機的自動,精確定位進行適應生產(chǎn)的改造,同時讓該控制技術(shù)成為一種成熟的可以大范圍利用的新控制模式。
2 技術(shù)方案
2.1 總體技術(shù)思路
帶鋼車間加熱爐推鋼機自動定位電氣控制系統(tǒng)主要組成為:西門子S7300PLC,ET200M,西門子6SE6430-2UD42-5GB0型變頻器,CD4045B型制動單元,ABB公司GJE-2型每轉(zhuǎn)600碼旋轉(zhuǎn)編碼器,歐姆龍公司H7CY型雙路計數(shù)器,YZR200L-8,13kW型交流電機等設(shè)備。
GJE-2型旋轉(zhuǎn)編碼器通過軟連接方式直接與電機軸連接,該編碼器每轉(zhuǎn)輸出600碼,實際檢測推鋼機行程為2.28m,在該行程中編碼器共輸出55200碼,則其檢測精度計算為:2280mm/55200=0.04mm/個,即旋轉(zhuǎn)編碼器每個脈沖實際控制精度保證在0.1m級。
在保證6SE6430-2UD42-5GB0型變頻控制器與CD4045B型制動單元等設(shè)備安全運行的情況下,調(diào)整變頻器的制動時間為0.3s,即推鋼機電機可以在0.3s內(nèi)完成制動停止。該交流電機為YZR200L-8,13kW型,其轉(zhuǎn)速為748r/min。在0.3s制動時間內(nèi)編碼器實際輸出脈沖為:0.3X12.6X600=2268個,在實際預置計數(shù)器值時減去該值以修正實際行程值。
在推鋼機形成為1.7m時,計數(shù)器的第2路預值輸出信號作為電機的減速信號,控制變頻器輸出頻率為40Hz,保證電機在比較低的轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)可靠減速,到達極限位時PLC輸出控制機械式液壓抱閘器抱死,從而使其在規(guī)定時間內(nèi)完全停止運行,消除誤差。
2.2 技術(shù)方案實現(xiàn)
2.2.1 控制技術(shù)
本系統(tǒng)中PLC通過DP網(wǎng)絡(luò)與變頻器通訊,通過編碼器定位實現(xiàn)對電機的速度控制。其控制精度與定位精度都達到了很好的效果。其原理圖如圖1,圖2所示。
將GJE-2型旋轉(zhuǎn)編碼器的A路輸出信號,分別接在H7CX型雙路計數(shù)器的2個計數(shù)輸入端。將計數(shù)器的第1個預值設(shè)為推鋼機的實際行程,將第2個預值設(shè)定為其行程的減速點,計數(shù)器的第1路輸出信號輸入操作臺內(nèi)ET200M模塊中,作為PLC程序中推鋼機“前限位I”和“推鋼機后限位I”在程序中組成推鋼機自動運行系統(tǒng)。PLC通過DP網(wǎng)絡(luò)控制變頻器的運行,即變頻器在PLC的速度給定下以設(shè)定的第1工作頻率50HZ驅(qū)動推鋼機電機前進;當推鋼機前進至減速點位置時,計數(shù)器第2路預值達到,使其驅(qū)動電機在40Hz頻率下減速運行。電機減速運行到形成限位時,計數(shù)器的第1路預值輸出即“前限位I”輸入PLC內(nèi),程序運行輸出前進停止信號,變頻器在0.3s內(nèi)停止電機運行。計數(shù)器的第1路預值輸出即“前限位I”作為計數(shù)器的復位,清零信號。同理推鋼機在后退時依然會按照設(shè)定的行程實現(xiàn)自動定位。
圖1
2.2.2 安全技術(shù)保障
在實際使用中為6SE6430-2UD42-5GB0型變頻控制器加裝一塊速度PG采集卡,其作用為:1)將編碼器的B路脈沖信號輸入到該卡,監(jiān)控編碼器輸出信號是否正常,一旦編碼器信號異常,該卡會立即輸出信號,停止變頻器運行;2)該卡同時可以監(jiān)控電機速度是否異常,保證電機不發(fā)生失速故障,行程不受控;3)作為計數(shù)器的清零,復位輸出信號的組成部分。
3 實施效果及結(jié)論
此項目的創(chuàng)新點在于研究推鋼機自動定位控制系統(tǒng),保證了系統(tǒng)的準確定位,控制精度得到了可靠的提升,為快節(jié)奏的生產(chǎn)提供了可靠的保障。相比較改造前推鋼機由于定位不準確造成的粘鋼事故,以及影響出鋼機出鋼節(jié)奏,調(diào)整機械限位等故障時間,可以說改造效果十分顯著。同時維護人員的工作量大為降低,每次機械維護人員在更換出料桿或者是維護出料桿,需要重新微調(diào)推鋼機行程時只要在控制柜內(nèi)改變計數(shù)器的第1預值即可。進而使調(diào)整限位工作變得十分簡單可靠,同時避免了過去必須在設(shè)備開動的情況下工作而易造成的人身傷害事故。
圖2
帶鋼車間加熱爐推鋼機自動定位系統(tǒng)的應用與開發(fā)項目實施后,在提高區(qū)域設(shè)備運行可靠性的同時創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益,帶鋼車間加熱爐推鋼機自動定位系統(tǒng)的應用與開發(fā)投入正常的生產(chǎn)使用,各項功能與技術(shù)參數(shù)指標均達到了改造的預期目的,實現(xiàn)了高效,可靠,先進的自動定位控制系統(tǒng)。帶鋼車間加熱爐推鋼機自動定位系統(tǒng)通過對帶鋼車間加熱爐推鋼機自動定位系統(tǒng)的應用與開發(fā),大幅度提高設(shè)備的控制精度,降低設(shè)備故障停機時間,達到了生產(chǎn)工藝的要求。
參考文獻
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