專利名稱：一種高爐布料溜槽傾動的變頻控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐溜槽布料控制方法，尤其是針對高爐布料系統(tǒng)溜槽傾動采用的一種變頻自動控制方法。
背景技術(shù)：
無料鐘高爐把冶煉的爐料從料罐采用一定的方式落入高溫高壓的爐體里面的過程稱為布料，無料鐘布料過程是爐料通過一種稱為溜槽的設(shè)備按一定規(guī)律布到高爐內(nèi)部的，溜槽一般成圓弧狀，長條形，爐料就沿著溜槽流入爐體內(nèi)部，溜槽的動作分兩個過程，一個是沿中心做圓周運動，保證爐料在爐內(nèi)曾圓形分布，俗稱:旋轉(zhuǎn)；另一個過程是沿中心做上下運行，保證爐料在爐內(nèi)不同在不同的直徑的圓弧面，俗稱:傾動。高爐布料過程理想狀態(tài)就是爐料在爐內(nèi)是不同直徑的圓形的排列，但是因為傾倒過程是在旋轉(zhuǎn)不停止的情況下動作的，而且不肯能一下到位，所以爐料分布就像大樹的年輪一樣連續(xù)。所以布料過程，傾動動作的快慢，直接影響到布料的效果，如果傾動動作慢，那么在兩個不同角度的變換過程就很長，不能保證爐料在需要直徑圓環(huán)上，而落到了兩個不同直徑的圓環(huán)之間。對高爐的冶煉影響非常大。而傾動和旋轉(zhuǎn)是由不同的兩個電機控制的，通常用變頻器控制電機的轉(zhuǎn)動，而改變角度或者旋轉(zhuǎn)著。因為傾動過程要求快速，準(zhǔn)確，所以目前控制傾動的方式有兩種:1、用主令控制器的出軸和傾動的一個機械出軸相連接，溜槽傾動時，主令控制器也一起動作，不同的觸點固定好對應(yīng)不同的傾動角度，通常分為12檔，在平常布料時直接選擇其中的檔位，例如選擇2檔和5擋，就是變頻器控制電機旋轉(zhuǎn)從而帶動溜槽傾動動作，當(dāng)主令控制器第二副觸點動作時，就表明傾動到位，在這個角度旋轉(zhuǎn)到設(shè)定的圈數(shù)時，傾動繼續(xù)動作，向第五檔動作，第五檔觸點動作后，按照設(shè)定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)布料……依次類推完成整個動作過程。2、通常通過客戶端設(shè)定不同的傾動角度和對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，其傾動角度由和傾動軸相連接的光電編碼器反饋給PLC系統(tǒng)，整個過程由PLC控制，當(dāng)進行布料時，PLC發(fā)出運行指令，控制變頻器，驅(qū)動電機動作，帶動溜槽傾動動作，編碼器隨動，當(dāng)?shù)皆O(shè)定角度時，PLC停止輸出。這兩種傾動的控制方式都有一個非常大的缺陷，為了追求傾動換環(huán)的速度，總是讓變頻器輸出的速度很大，這樣到設(shè)定角度時，在進行停車，容易出現(xiàn)超過設(shè)定角度，再向回調(diào)整，換環(huán)過程中有I 2次的往復(fù)的機會，如果變頻器給定速度慢，則換環(huán)時間較長，要溜槽旋轉(zhuǎn)270 480°左右，根據(jù)工藝要求:溜槽傾動的精度要是控制在±0.2°，并且一次換環(huán)成功，換環(huán)時間必須減少，保證換環(huán)溜槽旋轉(zhuǎn)必須控制在180°以內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:提供一種對高爐布料系統(tǒng)溜槽傾動采用的一種變頻自動控制方法，主要解決現(xiàn)有傾動控制方式在停車時容易超過設(shè)計角度的技術(shù)問題。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明把溜槽傾動系統(tǒng)配置成標(biāo)準(zhǔn)的速度閉環(huán)的控制系統(tǒng)，即由變頻器、測速編碼器、電機組成。傾倒角度反饋由絕對值編碼器送入PLC系統(tǒng)。
溜槽傾動系統(tǒng)有兩種控制方式:1、速度給定方式，主要用于手動操作、客戶端畫面檢修操作時使用；2、模擬量轉(zhuǎn)矩給定的方式，主要用于全自動布料的情況，也是本發(fā)明的關(guān)鍵。分析一下溜槽傾動的動作要求就會明白，傾動動作需要快速的動作，高速運行，但是到設(shè)定角度時，又必須快速停車，準(zhǔn)確定位。從傳動控制來講，這兩個過程是矛盾的，要準(zhǔn)確定位就不能高速運行，高速運行的設(shè)備運動慣量非常大，突然停車不可能，而且對設(shè)備的沖擊損害非常大，就必須慢慢停車。按照這樣的邏輯，啟動時高速運行，在接近設(shè)定角度時，速度變的很低，當(dāng)?shù)皆O(shè)定角度時，變頻器停止輸出，電機的機械抱閘抱死，同時在高速啟動到停止過程中，機械慣性的吸收。按照上述研究分析，反復(fù)試驗后，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種高爐布料溜槽傾動的變頻控制方法，采用分級控制:a:在設(shè)定角度和實際角度差值大于等于2°時，啟動大力矩恒給定，即給出18毫安的模擬量轉(zhuǎn)矩給定；在傾動系統(tǒng)動作前，設(shè)定角度和實際角度差值大于2 ° ,當(dāng)傾動動作后，從角差大于2 °運行到設(shè)定角度和實際角度差值小于2°時，進入慣性吸收和減速間斷，采用公式給定:/set = 4x^4bs^ + Ai。(Iset為輸出設(shè)定、Abs a為傾動設(shè)定角度和實際角度之間差值的絕對值、A i表示一個可調(diào)控常數(shù)值)。b:如果傾動一開始動作時設(shè)定角度和實際角度差值就小于2°時，則給一個初始12毫安的轉(zhuǎn)矩給定(其目的是在角差比較小時，根據(jù)公式計算出來的給定比較小，不能克服傾動系統(tǒng)的靜摩擦力，導(dǎo)致傾動不能動作)，給定時間是實際角度變化0.3°后,立即進入公式給定:/set = 4xl>sa + Ai。( Iset為輸出設(shè)定、Abs a為傾動設(shè)定角度和實際角度之間差值的絕對值、a表示設(shè)定角度和實際角度之間的差值、Ai表示一個可調(diào)控常數(shù)值)。C、當(dāng)絕對值角差小于0.2。時，輸出給定為4毫安，封鎖給定，使溜槽傾動系統(tǒng)按慣性停車，這樣就可以保證設(shè)定角度和實際角度的統(tǒng)一。本發(fā)明的有益效果是:使變頻器對高爐溜槽傾動系統(tǒng)的動作實現(xiàn)快速切換，動作迅速，停車準(zhǔn)確，無往復(fù)調(diào)整，實現(xiàn)角度誤差在±0.1°，一次換環(huán)成功，換壞控制在180°以內(nèi)。


圖1溜槽傾動系統(tǒng)控制方式流程圖。
具體實施例方式參照圖1，在高爐上料過程中，當(dāng)滿足布料條件時，PLC系統(tǒng)發(fā)出溜槽傾動運行指令，變頻器得到運行指令；同時，PLC系統(tǒng)對傾動設(shè)定角度和現(xiàn)場絕對值編碼器反饋回來的數(shù)據(jù)(實際數(shù)據(jù))進行比較，當(dāng)設(shè)定角度大于實際角度，溜槽傾動方向向下，設(shè)定角度小于實際角度，溜槽傾動方向向上，PLC就會輸出溜槽傾動方向指令；用設(shè)定角度減去實際數(shù)據(jù)，然后取差值的絕對值。對差值絕對值進行判斷，a:當(dāng)差值絕對值大于2。時，PLC模擬量輸出模塊輸出18毫安的轉(zhuǎn)矩給定電流，該電流給定加上PLC輸出的運行信號，變頻器在接受到運行信號、方向指令、轉(zhuǎn)矩給定后，驅(qū)動電機運行，溜槽開始向規(guī)定的方向運行。溜槽在漸漸向設(shè)定角度運行時，設(shè)定角度和實際角度之間的差值絕對值也一點點變小，當(dāng)設(shè)定角度和實際角度之間的差值絕對值小于2°時，PLC輸出的轉(zhuǎn)矩給定電流不是恒定的18毫安，而是切換成公式給定:/set = 4xJbsa + Ai。( Iset為輸出設(shè)定、Abs a為傾動設(shè)定角度和實際角度之間差值的絕對值、a表示設(shè)定角度和實際角度之間的差值、△ i表示一個可調(diào)控常數(shù)值)。在實際調(diào)試中，只要改變改變Ai和Absa前面的常數(shù)就可以達(dá)到快速運行和穩(wěn)定停車的效果。b:當(dāng)差值絕對值小于2°并大于0.2°時，則給一個初始12毫安的轉(zhuǎn)矩給定，該給定維持時間為角度的變化值為0.3°，其目的是給電機一個大的啟動轉(zhuǎn)矩以克服溜槽傾動系統(tǒng)的靜摩擦力，防止角差過小，按結(jié)算公式輸出的轉(zhuǎn)矩給定太小，電機提供的轉(zhuǎn)矩不能克服靜摩擦力而導(dǎo)致系統(tǒng)不能轉(zhuǎn)動的后果。在12毫安給定輸出結(jié)束后，同樣按公式輸出轉(zhuǎn)矩給定:/set = 4x Jbsa+Al (Iset為輸出設(shè)定、Absa為傾動設(shè)定角度和實際角度之間差值的絕對值、a表示設(shè)定角度和實際角度之間的差值、A i表示一個可調(diào)控常數(shù)值)。 C、當(dāng)絕對值角差小于0.2°時，PLC輸出轉(zhuǎn)矩給定為4毫安(很多變頻器在低于4毫安報給定檢測故障)，封鎖所有PLC給定，溜槽傾動系統(tǒng)因為速度降到很低，留下0.2°的角差空隙，給電機的抱閘反應(yīng)時間，這樣溜槽傾動系統(tǒng)依剩余的慣性繼續(xù)運行，在變頻器停止輸出后，電機抱閘得到抱緊指令到最后抱死，這樣的配合剛好可以在0.2°的區(qū)間之內(nèi)，達(dá)到理想的控制效果。
權(quán)利要求
1.一種高爐布料溜槽傾動的變頻控制方法，其特征是采用分級控制: a:在設(shè)定角度和實際角度差值大于等于2°時，啟動大力矩恒給定；在傾動系統(tǒng)動作前，設(shè)定角度和實際角度差值大于2° ,當(dāng)傾動動作后，從角差大于2°運行到設(shè)定角度和實際角度差值小于2°時，進入慣性吸收和減速間斷，采用公式給定:/set = 4xjbsa + Ai ； Iset為輸出設(shè)定、Abs a為傾動設(shè)定角度和實際角度之間差值的絕對值、A i表示一個可調(diào)控常數(shù)值； b:如果傾動一開始動作時設(shè)定角度和實際角度差值就小于2°時，則給一個初始轉(zhuǎn)矩給定，給定時間是實際角度變化0.3°后，立即進入公式給定:iSet = 4xJbS￡l； + Ai ； Iset為輸出設(shè)定、Absa為傾動設(shè)定角度和實際角度之間差值的絕對值、a表示設(shè)定角度和實際角度之間的差值、A i表示一個可調(diào)控常數(shù)值； c:當(dāng)絕對值角差小于0.2°時，輸出封鎖給定，使溜槽傾動系統(tǒng)按慣性停車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐布料溜槽傾動的變頻控制方法，其特征是所述的大力矩恒給定為給出18毫安的模擬量轉(zhuǎn)矩給定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐布料溜槽傾動的變頻控制方法，其特征是所述的初始轉(zhuǎn)矩給定為12毫安的轉(zhuǎn)矩給定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐布料溜槽傾動的變頻控制方法，其特征是所述的封鎖給定為4毫安封 鎖給定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高爐溜槽布料控制方法，主要解決現(xiàn)有傾動控制方式在停車時容易超過設(shè)計角度的技術(shù)問題。技術(shù)方案為采用分級控制a在設(shè)定角度和實際角度差值大于等于2°時，啟動大力矩恒給定，在傾動系統(tǒng)動作前，設(shè)定角度和實際角度差值大于2°，當(dāng)傾動動作后，從角差大于2°運行到設(shè)定角度和實際角度差值小于2°時，進入慣性吸收和減速間斷，采用公式給定。b如果傾動一開始動作時設(shè)定角度和實際角度差值就小于2°時，則給一個初始12毫安的轉(zhuǎn)矩給定，給定時間是實際角度變化0.3°后，立即進入公式給定。c、當(dāng)絕對值角差小于0.2°時，輸出給定為4毫安，封鎖給定，使溜槽傾動系統(tǒng)按慣性停車。
文檔編號C21B7/20GK103160628SQ20111041132
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者季益龍 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司