循環(huán)指針控制在中型加熱爐液壓站中的應(yīng)用

1.引言

萊鋼中型加熱爐液壓站采用東芝NV系列PLC進(jìn)行程序控制，考慮到液壓站泵的數(shù)量較多，在確?？刂乒δ艿那疤嵯?，又要實(shí)現(xiàn)程序控制的簡(jiǎn)單化，因此在編程時(shí)，采用指針循環(huán)執(zhí)行的控制方式來實(shí)現(xiàn)主副泵的選擇、更換和加載。該控制方式自2010年9月投入以來，運(yùn)行狀況良好。

2.系統(tǒng)概述

爐區(qū)液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)爐區(qū)機(jī)械設(shè)備的液壓動(dòng)力供應(yīng)，共有9個(gè)閥臺(tái)，液壓動(dòng)作17個(gè)，大小液壓缸25個(gè)。爐區(qū)機(jī)械設(shè)備工作時(shí)間長(zhǎng)，操作頻繁，工況惡劣，易出故障，保障連續(xù)充足的液壓動(dòng)力供應(yīng)，是保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的首要條件。由于系統(tǒng)內(nèi)未設(shè)加熱裝置，故在R-VS02、R-VS-O5、R-VS-06和R-VS-09四個(gè)閥臺(tái)上設(shè)有旁通閥，系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)泵進(jìn)行油路循環(huán)，以保證系統(tǒng)的溫度正常。

液壓站可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，泵的運(yùn)行控制流程見圖1（以1#泵為例）。自動(dòng)控制內(nèi)容如下：油泵啟停，加載電磁閥開閉，旁通閥開啟。信號(hào)報(bào)警：油溫高報(bào)警，油位低報(bào)警，油位極低，報(bào)警并同時(shí)自動(dòng)停泵，1#～9#吸口過濾器堵塞報(bào)警，1#、2#循環(huán)泵回油過濾器堵塞報(bào)警。各聯(lián)鎖條件如下：

(1)啟動(dòng)時(shí)油泵的聯(lián)鎖條件

油位不低、油溫小于55℃、升溫模式選擇正常狀態(tài)。

(2)運(yùn)行時(shí)油泵的聯(lián)鎖條件

油位小于1050mm、MCC正常、24V電源正常、PLC正常、遠(yuǎn)程I/O正常、電磁閥正常。

(3)旁通閥的條件

圖1 循環(huán)指針控制程序

4臺(tái)以上泵運(yùn)行、升溫模式選擇升溫狀態(tài)、24V電源正常、PLC正常、遠(yuǎn)程I/O正常、電磁閥正常。

(4)卸荷閥的聯(lián)鎖條件

相應(yīng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，與旁通間互鎖：開啟旁通時(shí)，強(qiáng)制加載；關(guān)閉旁通閥，正常操作。

(5)循環(huán)泵的條件

PLC正常、遠(yuǎn)程I/O正常、MCC正常、24V電源正常、電磁閥正常。

3.系統(tǒng)控制

3.1 主泵選擇控制

在液壓站的自動(dòng)控制中，為保證設(shè)備的正常動(dòng)作，需要設(shè)置主泵和副泵。主泵的設(shè)置方式基本有兩種：一種是通過現(xiàn)場(chǎng)操作箱的選擇開關(guān)進(jìn)行選擇，可以把其中的任意一臺(tái)作為主泵，其余則為副泵，采用這種方式的液壓站泵的數(shù)量一般較少；還有一種方式是通過程序判斷來實(shí)現(xiàn)，一般是按泵的啟動(dòng)順序進(jìn)行設(shè)置，啟動(dòng)的第一臺(tái)泵即為主泵，其余則為副泵，這種方式適用于泵數(shù)量較多的液壓站。本文介紹的加熱爐液壓站采用的就是程序判斷的方式，在程序中設(shè)置存儲(chǔ)主泵信息的寄存器，條件是當(dāng)液壓站所有泵處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，這時(shí)啟動(dòng)的第一臺(tái)泵即為主泵，主泵信息就會(huì)被保存到指定的寄存器中，而緊接著啟動(dòng)的泵都不會(huì)對(duì)主泵信息產(chǎn)生任何影響，只有當(dāng)所有泵停止時(shí)或進(jìn)行主泵的更換時(shí)，存儲(chǔ)主泵的寄存器信息才會(huì)被清零，并在更換主泵時(shí)重新記錄當(dāng)前的主泵信息。

3.2 主泵更換控制

由于液壓站的泵較多，為實(shí)現(xiàn)操作人員在不影響泵運(yùn)行的情況下更換主泵，決定采用順延選擇的方法（按照1#泵—9#泵的順序）來實(shí)現(xiàn)主泵的更換。當(dāng)1#泵為主泵時(shí)，這時(shí)進(jìn)行主泵的更換，操作人員需要停止主泵的運(yùn)行，控制系統(tǒng)就會(huì)按以下順序選擇主泵即2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#；當(dāng)2#為主泵，在進(jìn)行主泵的更換時(shí)，操作人員停止主泵的運(yùn)行，系統(tǒng)則會(huì)按以下順序選擇主泵即3#、4#……8#、9#、1#，同上當(dāng)9#為主泵，在進(jìn)行主泵的更換時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按以下順序選擇主泵即選1#、2#……8#、9#，依此類推。例如：?jiǎn)⒈玫捻樞蚣皵?shù)量為3#、8#、2#、7#、6#，那么3#泵就為主泵，其余則依次為副泵，如果這時(shí)更換主泵，在不啟動(dòng)其它泵的情況下，將3#泵停止，因?yàn)?#、5#泵沒有啟動(dòng)，那么按順延方式主泵就會(huì)變?yōu)?#泵；而如果在更換主泵之前先將4#或5#泵中任意一臺(tái)啟動(dòng)，那么在將3#主泵停止的時(shí)候，啟動(dòng)的4#泵或5#泵將變?yōu)橹鞅?。主泵和副泵的信息主要是通過程序中指針的循環(huán)執(zhí)行來不斷更新的，操作人員在更換主泵時(shí)，程序就會(huì)按照順延選擇的方式，將新的主泵及副泵信息及時(shí)傳送到寄存器中，保證了液壓設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.3 泵信息存儲(chǔ)

在液壓站的控制中，泵信息的準(zhǔn)確性對(duì)于泵的加載極為重要，為此在程序中采用數(shù)組對(duì)主副泵的信息進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，在泵啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)將啟動(dòng)的每臺(tái)泵信息傳輸?shù)綌?shù)組D4211_AR[XI]中，1#泵存在D4211_AR[0]中、2#泵存在D4211_AR[1]中，……9#泵存在D4211_AR[8]中，假設(shè)啟動(dòng)的第一臺(tái)泵為3#泵，在程序執(zhí)行掃描時(shí)就會(huì)將數(shù)組D4211_AR[2]中3#泵的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到數(shù)組D4221_AR[0]中，這時(shí)的3#泵即為主泵，存儲(chǔ)好主泵的信息后，數(shù)組指針XI就加1，程序掃描下一個(gè)D4211_AR[3]中的數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)就會(huì)存儲(chǔ)在D4221_AR[1]中，然后指針XI又加1，掃描下一個(gè)D4211_AR[4]中的數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)就會(huì)存儲(chǔ)在D4221_AR[2]中；但如果程序掃描D4211_AR[3]時(shí)數(shù)據(jù)為零，那么程序就會(huì)掃描D4211_AR[4]中的數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)就會(huì)存儲(chǔ)在D4221_AR[1]中。

3.4 循環(huán)指針控制

在爐區(qū)液壓站的程序控制中，數(shù)組循環(huán)指針D4211_AR[XI]、D4221_AR[XJ]是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過指針的不斷循環(huán)執(zhí)行，就會(huì)將泵的啟動(dòng)順序、運(yùn)行數(shù)量存儲(chǔ)到寄存器中，為泵的加載提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。循環(huán)指針控制程序如圖1。

3.5 液壓泵加載

3.5.1 液壓泵加載數(shù)量的計(jì)算

泵的加載數(shù)量是根據(jù)各個(gè)設(shè)備動(dòng)作時(shí)所需液壓流量計(jì)算得出，因?yàn)槊颗_(tái)設(shè)備動(dòng)作時(shí)所需要的流量是固定不變的，而每臺(tái)泵的加載能力也是一定的，所以通過計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作時(shí)所需總流量進(jìn)而得出泵的加載數(shù)量。

3.5.2 液壓泵加載順序的控制

在泵的加載順序控制中，主泵采取一直加載的方式，副泵則根據(jù)泵的啟動(dòng)順序及現(xiàn)場(chǎng)流量需求依次加載，先啟動(dòng)的副泵要先加載。

4.結(jié)束語

通過循環(huán)指針控制功能的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了加熱爐液壓系統(tǒng)工作的持續(xù)性、穩(wěn)定性，為爐區(qū)的設(shè)備動(dòng)作提供了強(qiáng)勁動(dòng)力，有較為廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值。

[1]TOSHIBA PC Online Data Gathering System ver 4.2.1 Instruction Manual October,2009.

[2]Uni fi ed Controller nv Engineering Tool4 Operationg Procedures(Basic)Jun 2009.