快速校正高爐爐頂總線編碼器方法的應(yīng)用

楊峰

【摘 要】隨著總線檢測技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代冶金生產(chǎn)中越來越多的使用總線型編碼器，對運(yùn)轉(zhuǎn)精度要求較高的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢測；為了實(shí)現(xiàn)高爐爐頂布料設(shè)備檢測角度值快速校正，提高高爐布料系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，降低總線系統(tǒng)故障對高爐生產(chǎn)的影響；經(jīng)過對布料設(shè)備及工藝特點(diǎn)的研究，通過完善布料設(shè)備檢測角度校正自動(dòng)控制程序；實(shí)現(xiàn)快速校正高爐爐頂總線編碼器碼值的方法。

【關(guān)鍵詞】總線編碼器；高爐；節(jié)流閥；限位

0 引言

在高爐煉鐵生產(chǎn)工藝中，節(jié)流閥（也稱為料流調(diào)節(jié)閥，代號γ），布料器（運(yùn)動(dòng)方向分為傾動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，代號為α和β）都是實(shí)現(xiàn)爐頂多環(huán)布料的關(guān)鍵設(shè)備，其角度檢測系統(tǒng)直接影響著高爐環(huán)形布料的準(zhǔn)確度；探尺用來檢測高爐爐內(nèi)料面位置，作為高爐冶煉、上料及布料的重要參考數(shù)據(jù)，位置測量要求精準(zhǔn)可靠；高爐卷揚(yáng)料車行程檢測也是調(diào)速系統(tǒng)拖動(dòng)卷揚(yáng)料車上料的重要參考信號。

應(yīng)用總線式編碼器檢測在線運(yùn)行設(shè)備，該項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代冶金行業(yè)中較為廣泛的應(yīng)用，總線式編碼器在高爐爐頂設(shè)備檢測控制應(yīng)用中優(yōu)勢明顯，其檢測精度高，誤差范圍小，往往控制在0.1度左右；編碼器在采集過程中不受干擾，信號穩(wěn)定；通訊配置軟件直觀簡單，操作方便，配合圖形模式，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更加形象直觀。其缺點(diǎn)也很明顯，一旦總線設(shè)備發(fā)生故障，對系統(tǒng)影響面較大，恢復(fù)過程中，需要花費(fèi)大量時(shí)間與精力對編碼器碼值進(jìn)行校正工作，影響高爐正常復(fù)風(fēng)，對高爐生產(chǎn)產(chǎn)生影響。

由以上敘述可見，總線式編碼器在高爐生產(chǎn)中是一個(gè)非常重要的檢測設(shè)備，當(dāng)總線設(shè)備發(fā)生故障后，必須縮短故障處理時(shí)間，本文介紹酒鋼1#高爐卷揚(yáng)系統(tǒng)P+F總線型編碼器在Roclkwell系列PLC DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用中，如何實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)校正高爐爐頂總線編碼器碼值的技術(shù)問題

1 總線編碼器檢測計(jì)算方法

酒鋼1#高爐選用的P+F總線型編碼器為絕對值編碼器，該編碼器旋轉(zhuǎn)過程中每一個(gè)位置均有對應(yīng)的代碼（二進(jìn)制，BCD碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路，順勢針旋轉(zhuǎn)，碼值遞增（〈br〉順勢針旋轉(zhuǎn)，碼值遞減），單圈精度為8192，它有一個(gè)絕對零位代碼，過零位后，碼值重新記數(shù)。

1.1 米位距離檢測計(jì)算方法

爐頂系統(tǒng)中，探尺檢測爐內(nèi)料面深度及卷揚(yáng)料車行駛距離為米位行程檢測，計(jì)算方式為已知鋼絲繩轉(zhuǎn)鼓直徑D，電機(jī)與減速機(jī)減速比i，編碼器單圈量程精度8192，應(yīng)用圓周率計(jì)數(shù)公式，得出其行駛距離米位。

1.2 角度檢測計(jì)算方法

爐頂系統(tǒng)中，料流節(jié)流閥開關(guān)角度γ與布料器傾動(dòng)角度α為開度角度檢測，計(jì)算高爐爐頂布料器布料角度α角電機(jī)和料流速度節(jié)流γ角電機(jī)的實(shí)際角度：布料器布料角度α角電機(jī)有下限位角度α1與上限位角度α2，料流速度節(jié)流γ角電機(jī)有開限位角度γ1與關(guān)限位角度γ2，布料器布料角度α角電機(jī)和料流速度節(jié)流γ角電機(jī)的設(shè)備實(shí)際開度為測量量程內(nèi)開度與關(guān)限（或上限位）位角度之和。

2 使用中存在的問題

在酒鋼1#高爐爐頂總線系統(tǒng)中，南、北探尺與卷揚(yáng)料車選用單編碼器檢測，安裝于減速機(jī)測，與鋼絲繩轉(zhuǎn)鼓同軸；米位距離檢測顯示偏移時(shí)，需將設(shè)備運(yùn)行至探尺上限、料車到底（0米位處），對該位置米位數(shù)進(jìn)行重新置數(shù)，完成校正。料流節(jié)流閥開關(guān)角度γ與布料器傾動(dòng)角度α為雙編碼器主、備檢測，分別安裝于減速機(jī)換向器兩側(cè)；角度檢測校正時(shí)，需手動(dòng)將設(shè)備分別抬至開（下）、關(guān)（上）限位各一次，程序自動(dòng)記錄碼值，校角完畢后點(diǎn)擊校正確定按鈕，完成編碼器校正。

2.1 當(dāng)系統(tǒng)停電檢修或總線系統(tǒng)故障后，再次上電時(shí)，編碼器均默認(rèn)為順時(shí)針計(jì)數(shù)，編碼器碼值自動(dòng)復(fù)位，由于同軸的兩個(gè)編碼器分別安裝于兩側(cè)，導(dǎo)致工作時(shí)兩編碼器加減數(shù)方向相反，需工程師通過RsWorx For DeviceNet軟件，將計(jì)數(shù)方向錯(cuò)誤一測編碼器對應(yīng)站點(diǎn)的Code sequence clockwise 位置進(jìn)行置“0”，使該編碼器加減數(shù)方向反轉(zhuǎn)。

2.2 由于編碼器檢測量程限制，當(dāng)工作中編碼器運(yùn)行在臨界翻轉(zhuǎn)點(diǎn)處時(shí)，存在檢測碼值從最大與最小值范圍內(nèi)波動(dòng)，超出設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的檢測范圍，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。需工程師打開RsWorx For DeviceNet軟件，通過RSLinx選擇正確的總線路徑，上載該總線模板配置，上載需修改站點(diǎn)編碼器參數(shù)，通過對Position位進(jìn)行碼值置數(shù)，將編碼器當(dāng)期位置預(yù)設(shè)碼值進(jìn)行賦值，賦值完成點(diǎn)擊確認(rèn)保存，進(jìn)行賦值置數(shù)期間，要確保設(shè)備在停止位置。

以上兩步完成后，還需手動(dòng)對設(shè)備進(jìn)行校正，均無法由崗位操作人員獨(dú)立完成，嚴(yán)重將事故影響拖長，造成不必要的高爐休減風(fēng)事故。

3 快速校正高爐爐頂總線編碼器方法的應(yīng)用

為降低總線編碼器故障與校正時(shí)對檢測角度及米位造成的影響，完善爐頂總線編碼器校正自動(dòng)控制程序，采取如下措施。

3.1 料車及探尺一鍵快速校正

當(dāng)料車一側(cè)到底信號或探尺上限信號到達(dá)，設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)擊校正按鈕，通過Message對編碼器實(shí)際米位與編碼器碼值同步置數(shù)，消除了編碼器處于臨界翻轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，只對米位進(jìn)行置數(shù)時(shí)碼值翻轉(zhuǎn)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)米位顯示異?；虮Ｗo(hù)停機(jī)。

3.2 料流節(jié)流閥與布料器傾動(dòng)角度一鍵快速校正

原控制程序中規(guī)定下限位角度α1>上限位角度α2，開限位角度γ1>關(guān)限位角度γ2。設(shè)備下放與打開時(shí)編碼器碼值增大。為消除系統(tǒng)斷電重啟后，編碼器計(jì)數(shù)方向復(fù)位，碼值復(fù)位對角度檢測的影響，修改編碼器計(jì)數(shù)方向翻轉(zhuǎn)異常角度計(jì)算公式。該側(cè)編碼器計(jì)數(shù)在設(shè)備下放與打開時(shí)編碼器碼值減小。

通過該側(cè)角度計(jì)算公式，消除了系統(tǒng)系統(tǒng)上電后，一側(cè)編碼器計(jì)算角度相反的問題，同時(shí)編制一鍵快速校正角度程序，應(yīng)用Message指令，將所對應(yīng)的碼值置數(shù)于其對應(yīng)的總線編碼器中，同時(shí)將開關(guān)限位碼值傳給PLC對應(yīng)的限位碼值寄存器，用于角度計(jì)算。當(dāng)設(shè)備處于關(guān)（上）限位停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，點(diǎn)擊快速校正按鈕，一鍵完成節(jié)流閥與布料器傾動(dòng)角度校正。做到手動(dòng)校正角度與快速校角功能分離。實(shí)現(xiàn)總線編碼器上電即可工作，消除繁瑣的RsWorx For DeviceNet軟件通過編碼器加減數(shù)方向確定及修改工作，崗位操作工就可很快獨(dú)立完成角度校正，大大降低了故障影響。

4 結(jié)束語

快速校正高爐爐頂總線編碼器方法實(shí)施應(yīng)用以來，縮短了檢修或故障停電后校正編碼器的時(shí)間，降低總線系統(tǒng)故障處理時(shí)間較長對高爐冶煉生產(chǎn)的影響。解決因高爐爐頂總線設(shè)備故障發(fā)生后，手動(dòng)處理校正總線設(shè)備碼值，恢復(fù)爐頂總線系統(tǒng)正常工作耗時(shí)較長的問題，縮短卷揚(yáng)PLC系統(tǒng)總線硬件及相關(guān)模塊故障、編碼器故障、總線通訊故障的處理時(shí)間，從而降低對高爐生產(chǎn)的影響，減少高爐休減風(fēng)，確保高爐正常冶煉生產(chǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅克韋爾自動(dòng)化培訓(xùn)中心.ControlLogix系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)課程[K].

[2]倍加福.編碼器產(chǎn)品選型手冊[Z].2008.

[3]宋素華，王濤.CANopen絕對型編碼器在某輸送裝置控制中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2012，41（1）：30-33.

[責(zé)任編輯：田吉捷]