高爐開鐵口機的控制系統(tǒng)設(shè)計

1 概述

為適應(yīng)高爐出鐵場自動化和高性能運行的需求，現(xiàn)新建大型高爐出鐵場系統(tǒng)采用電液比例閥?；诎踩煽亢筒僮鞣奖愕脑瓌t設(shè)計了“S7-300+電液比例閥+遙控器+MP277”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。開口機的操作臺主令控制器或開口機的遙控器向PLC發(fā)送指令，PLC根據(jù)操作臺、遙控器、旋轉(zhuǎn)編碼器、液壓站溫度、系統(tǒng)壓力等信號結(jié)合現(xiàn)場編碼器反饋值經(jīng)分析確定開口機的位置再向控制開口機電液閥發(fā)送運動方向信號和速度給定值。在開口機操作臺上安裝觸摸屏MP277，操作人員可以通過觸摸屏MP277控制出鐵場液壓系統(tǒng)的油泵等液壓站內(nèi)設(shè)備。此外還能實時監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對各種故障情況進行提示和報警。

電液比例閥接受PLC的模擬量信號，根據(jù)PLC給定信號的大小控制開口機運行速度。

2 硬件組成

2.1 PLC部分硬件構(gòu)成

結(jié)合實際情況本系統(tǒng)采用一臺西門子SIMATIC S7-300 PLC，并能通過工業(yè)以太網(wǎng)與西門子觸摸屏MP277構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，實時監(jiān)視系統(tǒng)運行的狀態(tài)。圖1給出系統(tǒng)的硬件組態(tài)，本系統(tǒng)設(shè)置PLC的IP地址為192.168.1.22，觸摸屏MP277的IP地址為192.168.1.23。

PLC系統(tǒng)的組成主要為電源模塊PS3207，CPU314，四塊32點DI模塊（DC24V），四塊32點DO模塊（DC24V）、兩塊編碼器模塊SM338，四塊8路AI模塊和四塊8路AO模塊。

2.2 編碼器

編碼器和SM338模塊是整個系統(tǒng)正常運行的核心部件，其作用是根據(jù)編碼傳送過來的數(shù)值確定開口機的位置和開口機實際速度。系統(tǒng)中采用TR公司CE100-M旋轉(zhuǎn)編碼器，安裝在開口機的轉(zhuǎn)動軸上。SM338模塊與CE100-M采用SSI協(xié)議，接線方法如圖2所示。

通過校正可以使開口機每次到達同一點為同一個編碼值。在運行中根據(jù)單位時間內(nèi)編碼器反饋數(shù)值差又可以得到開口機的實際速度，本系統(tǒng)把周期設(shè)為50ms。計算出開口機的到實際速度和位移以后，可以對運行中一些狀態(tài)作去判斷，如過慢、超速等等。

2.3 電液比例閥

系統(tǒng)采用力士樂電液比例閥，開口機采用油缸驅(qū)動，電液比例閥為一體式比例閥（比例閥與電控比例板在一起），其中比例板的1#端子為24V+，2#端子為0V，3#為4-20mA輸入信號+，4#端子為信號-。3#、4#端子通過PLC的AO模塊給定。

3 S曲線速度給給定

為了提高提升機的舒適性和減少對機械部分的沖擊，本系統(tǒng)中借助于PLC實現(xiàn)開口機速度的S曲線變化。使用S曲線可以讓開口機在加、減速過程中速度變化平滑，S曲線設(shè)計如圖3所示。

4 總結(jié)

PLC控制的出鐵場系統(tǒng)的突出優(yōu)點如下：

4.1 基于PLC結(jié)構(gòu)的比例閥調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計功能完善，運行安全可靠。

4.2 S曲線速度給定使用電液比例閥能夠控制開口機平滑運行，減少機械沖擊，大大提高操作人員的簡易性。觸摸屏上顯示了開口機位置，速度（給定速度、實際速度）、系統(tǒng)狀態(tài)等，方便操作人員操作和觀察。

參考文獻

[1]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

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