140t/h干熄焦控制系統(tǒng)及故障淺析

付正等

0 概述

140t/h干熄焦作為安鋼六米焦?fàn)t的配套工程，是安鋼推行清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要舉措之一。提升機(jī)是用于干熄焦重要設(shè)備，它的任務(wù)是將熄焦車上裝滿950～1050℃紅焦的焦罐提升并運(yùn)行到干熄爐頂，再與裝入裝置配合，將紅焦裝入干熄爐內(nèi)，然后將裝完紅焦的空焦罐運(yùn)回熄焦車，如此循環(huán)往復(fù)的工作。

1 提升機(jī)的工作特點(diǎn)和要求

常規(guī)情況為單機(jī)運(yùn)行，無備用車，特殊的工況要求它必須具有高的可靠性和好的可維修性：在煉焦工藝采用干熄焦技術(shù)時，通常以濕熄作為備用，要想減少對環(huán)境的污染就要盡可能少地啟用濕熄裝置，其辦法只有一個就是提高系統(tǒng)的可靠性，特殊的工藝要求使提升機(jī)具有如下特點(diǎn)：（1）工作特別頻繁，提升機(jī)的年工作日在340天以上，每天連續(xù)工作約21.5小時，完成一個工作循環(huán)的時間通常為6至8分鐘，每次滿負(fù)荷工作，且無備用設(shè)備，這種要求是其它任何一種起重機(jī)所沒有的。（2）提升速度高，控制性能好，定位精度高，提升速度高速為20至30m/min。（3）設(shè)備與生產(chǎn)過程聯(lián)動控制，全自動運(yùn)行。

2 控制系統(tǒng)介紹

提升機(jī)控制系統(tǒng)采用了西門子400系列PLC，綜合考慮系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計中采用了Profibus-DP總線結(jié)構(gòu)形式。雙CPU熱備，PLC-PLC遠(yuǎn)程控制器雙纜備份。冗余實(shí)現(xiàn)原理：系統(tǒng)運(yùn)行過程中兩個CPU同時啟動和運(yùn)行，但是在正常運(yùn)

行時只有主CPU發(fā)出控制命令，而從CPU檢測主CPU狀態(tài)和記錄主CPU發(fā)出的命令，當(dāng)主CPU發(fā)生故障時能夠延續(xù)當(dāng)時的實(shí)際狀態(tài)接替主CPU發(fā)出執(zhí)行命令。與主CPU通信的同步模塊處于正常狀態(tài)時從CPU能訪問I/0模塊。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生特定故障時，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)主從切換，從站接替主站繼續(xù)運(yùn)行。

電源模塊PS407分別配置于底板槽號1、10，主CPU配置于底板槽號：2，3，從CPU配置于底板槽號：11，12，Profibus-DP雙總線下掛三組ET200M從站，最后由Y耦合器接至調(diào)速裝置，即1#提升逆變，2#提升逆變，1#走行逆變，2#走行逆變，三組ET200M從站通過RS485中繼器與車上ET200M從站進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)交換與現(xiàn)場控制。

PLC與逆變器之間采用總線的方式，速度的給定，參數(shù)的切換、變頻器狀態(tài)的讀取都是通過總線通訊的方式完成的，這種形式保證了控制系統(tǒng)高精度的速度給定和速度控制，同時極大地方便了控制的聯(lián)鎖、保護(hù)、現(xiàn)場的維護(hù)。

主回路電源采用380V供電系統(tǒng)，電氣傳動系統(tǒng)采用西門子MASTERDRIVE 6SE7系列整流回饋裝置與逆變器控制方式，提升機(jī)構(gòu)采用兩臺交流380V/355kW變頻電機(jī)作為正常提升電機(jī)，走行機(jī)構(gòu)采用兩臺交流380V/37kW變頻電機(jī)作為正常走行電機(jī)，當(dāng)提升或走行電機(jī)中的任何一臺電機(jī)有故障時，操作人員可以隨時通過提升機(jī)地面配電室的觸摸屏完成單電機(jī)運(yùn)行切換，保證干熄焦的穩(wěn)定及為維修人員搶修贏得時間。配套的斷路器、接觸器、繼電器和凹槽接近開關(guān)等均采用西門子和施耐德等廠家的高品質(zhì)產(chǎn)品。電纜小車上的柔性電纜采用德國和日本進(jìn)口的具有極好的耐磨、耐腐蝕、抗油性、抗扭曲及適宜露天采用的拖鏈專用電纜。

由于電氣控制設(shè)備放置于地面，PLC需要與車上諸如限位開關(guān)、超速開關(guān)有大量的連接。為了減少電纜的施工，將大量的檢測信號在車上集中處理，設(shè)計中在提升機(jī)上設(shè)置了PLC的遠(yuǎn)端模塊，該遠(yuǎn)端模塊將提升機(jī)上所有的控制信號集中采集，通過總線與地面PLC CPU進(jìn)行信號傳輸，大大減少了現(xiàn)場電纜施工、連接的工作量，同時也提供了控制系統(tǒng)的緊密性和可靠性。

提升機(jī)是一個與干熄焦系統(tǒng)密切相關(guān)的工藝設(shè)備，與系統(tǒng)之間在運(yùn)行時間、變速、安全聯(lián)鎖等方面有著很重要的聯(lián)系，正確理解并處理好這些聯(lián)系是關(guān)系到干熄焦系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行的關(guān)鍵所在，也是我們需要優(yōu)先關(guān)注的問題。

提升機(jī)PLC和系統(tǒng)EI之間的控制信號采用開關(guān)量（PLC繼電器輸出），例如：Q0.0，供EI提升機(jī)進(jìn)線電源通；Q0.1，供EI提升機(jī)進(jìn)線電源斷；Q1.1，供EI提升機(jī)上升過待機(jī)位；Q2.2，供EI打開裝入裝置等總共47個提升機(jī)供中央PLC信號；另外，I8.0，EI預(yù)存上料位；I8.4，EI提升塔處自動提升等總共17個來自中央PLC的信號；前者參與到干熄焦系統(tǒng)聯(lián)鎖，后者參與到提升機(jī)自身系統(tǒng)聯(lián)鎖。

控制電路中，總接觸器啟停條件：AK1允許合閘、AK2提升、走行超極限、AK3緊急限位開關(guān)測試、AK4急停，四個繼電器均處于吸合狀態(tài)下，方可啟動總接。此四處加上重錘限位的閉點(diǎn)均在控制電路中串聯(lián)，同時在程序中參與聯(lián)鎖。

程序組成：第一部分：操作方式選擇程序塊，包括：車上單動FC1，換繩操作FC2，車上自動FC3，中央自動FC4。相應(yīng)程序塊中有滿足各自操作條件的聯(lián)鎖控制。第二部分：數(shù)據(jù)采集FC5：采集來自提升、走行編碼器的數(shù)據(jù)，分別實(shí)現(xiàn)提升和走行的位置檢測與速度控制，供中央PLC FC6：主要包括提升機(jī)與EI系統(tǒng)聯(lián)鎖信號的具體控制，通訊控制FC7：集中處理變頻器數(shù)據(jù)的讀入與寫出，實(shí)現(xiàn)變頻器與PLC數(shù)據(jù)交換，公共部分FC8：動力電源、控制電源等信號的狀態(tài)聯(lián)鎖，以及提升、走行制動器檢測監(jiān)視等。為維護(hù)方便，制作FC9在線監(jiān)測功能塊，利用SR塊、C塊，將影響提升機(jī)自動運(yùn)行和導(dǎo)致總接觸器斷電的因素顯示出來。可以實(shí)現(xiàn)故障記錄和累積故障次數(shù)的功能，具體包括：提升、走行超極限、重錘限位、旋轉(zhuǎn)限位等25處。

3 故障舉例

3.1 2#焦罐車對好位、夾緊焦罐后，提升機(jī)自動不動作，操作工轉(zhuǎn)入現(xiàn)場手動，提升機(jī)仍然不動作

原因分析及處理：檢查提升機(jī)各處線路及焦罐車、電機(jī)車、APS信號傳送狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)，2#焦罐車“焦罐有無”信號未到，現(xiàn)場檢查看到該限位掉落，恢復(fù)后，轉(zhuǎn)入中央自動后，恢復(fù)正常。

3.2 提升機(jī)提升到上限位后，自動停

原因分析及處理：提升至上限后，旋轉(zhuǎn)限位上極限動作，進(jìn)線電源斷，說明旋轉(zhuǎn)限位上極限調(diào)整距離不合適，重新調(diào)整后，正常。限位感應(yīng)片位置不合適，至上限位時，感應(yīng)片松動撞彎，導(dǎo)致上限位信號丟失。走行右限位極限常閉觸頭氧化，右極限信號丟失。

3.3 提升機(jī)進(jìn)線電源斷

原因分析及處理：提升機(jī)提升或下降過程中進(jìn)線電源斷。程序FC9中風(fēng)速報警動作，暫時在程序中對FC6＼FC4＼FC3的風(fēng)速報警進(jìn)行延時處理，延時10s后，轉(zhuǎn)入中央自動操作，恢復(fù)正常，同時，通知儀表維修風(fēng)速報警器。

3.4 提升機(jī)自動停

原因分析及處理：提升機(jī)在走行的過程中，自動停止，伴隨裝入裝置誤動作。操作人員手動操作一爐，但手動操作不能走行，中控畫面焦罐運(yùn)行狀態(tài)不顯，提升機(jī)畫面走行左定位、左停止不顯，經(jīng)電工送假信號處理，轉(zhuǎn)入車上手動后，一切恢復(fù)正常，查找原因，發(fā)現(xiàn)走行旋轉(zhuǎn)編碼器可能存在故障，暫時在程序中FC4功能塊上，刪除編碼器聯(lián)鎖控制點(diǎn)，轉(zhuǎn)入中央自動后，恢復(fù)正常。

4 結(jié)語

干熄焦提升機(jī)PLC控制系統(tǒng)采用的熱備配置和通訊雙通道配置有效降低了設(shè)備的故障率，在維護(hù)過程中，我們應(yīng)充分發(fā)揮PLC編程靈活、查找故障方便的優(yōu)點(diǎn)，確保干熄焦系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：劉展]