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ZNLK智能主令控制器在邯钢活性石灰竖炉中的应用

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摘要

介绍了新型智能主令控制器在活性石灰竖炉中的应用以及智能主令控制器的工作原理、性能特点、程序流程图以及使用效果。

1 主令控制器在石灰的应用

在 石灰竖炉生产中,给炉中送物料的上料小车的运行直接影响到了活性石灰的质量、产量和设备的使用寿命。小车的运行状况主要竖炉生产中的核心作用表现在上料的 时间周期、小车内的料是否完全倒入炉内、启动速度、停止速度、运行速度等等。其中是否及时把物料完全倒入炉内,是产品质量、产量的关键,而启动速度、停止 速度、运行速度、倒料限位设定则是缩短时间周期,保护设备的重要手段。所有这些运行状况要靠小车的精确、快速定位来保证。例如:快速设定精确的小车下料限 位,上升加速限位、上升减速限位,上倒料限位,下降加速限位,下降减速限位等。精确的上倒料限位,既可保证小车内的物料完全倒入炉内,又可保证小车不掉 轨,小车下料限位可保证经准确称量的物料准确进入小车内,小车的加速减速限位的精确调整,既能使小车启动,停止时不需过大转矩,精确停在上、下限位上,又 可使小车平滑运行,以最短的时间周期、最合适的速度完成输送物料的任务。

而所有这些限位的设定,都要依靠主令控制器来实现,因此可以这样说,主令控制器的优劣直接影响着活性石灰的质量、产量,也影响着设备的使用寿命,是石灰竖炉生产中的核心设备。

2 老式凸轮主令控制器的缺点

以前上料小车的定位,一般都采用传统的LK系列有触点凸轮主令控制器,在小车卷扬的辅助轴上带动凸轮旋转,在相应的机械位置依靠接通断开机械触点来控制设备的运行,这种主令存在着以下不可克服的严重缺点:

(1) 故障率高:石灰生产的现场环境以灰尘多而著称,高浓度的灰尘往往造成主令的接点闭合后而不导电,其机械部分长期在恶劣环境下运转而造成机械运转部分损坏而 不能使接点断开需闭合的不导电,需断开的不断开,它将造成卷扬的恶性事故,如矿车掉道、矿车坐底矿车入炉等,轻则设备损毁、影响产量,重则造成人身伤亡。 此类事故在国内曾有多例报导。

(2)分辨率低:LK系列主令靠一周内的凸轮运动而定位,对于几十米的矿车行程,凸轮轨迹的小小偏差,将造成矿车定位大距离的偏离,完全不能适应自动控制过程精确定位、精确控制的需要。

(3)调整不方便:在每次换钢丝绳之后,或生产过程中需要调整矿车位置,都必须对主令的凸轮定位重新进行调整。调整时必须停止上料,严重影响生产的正常进行。而且必须由很有经验的人员反复多次调整,才能定准位置。少则十几分钟,多则一个小时。

(4)在运行过程中不能很好地描述小车当前位置。

(5)不具有与远程控制、管理系统通讯功能,降低了整个系统的智能程度。目前许多竖炉都采用了自动化控制,旧式主令与其不配套是提高自动化生产水平的一大障碍。

3 新型智能主令控制器的特点

针对老式主令控制器的缺点,潜合自动化经过反复论证考察,研制了一种新型智能主令控制器,并成功地在活性石灰竖炉中得到推广应用。新型智能主令控制器选用 了以功能强大、响应速度快、抗干扰、耐震动、耐辐射而著称的西门子可编程序控制器,采用先进的西门子控制技术,从本质上改变了旧式主令的工作原理,形成了 一个新的自动化产品,具有运行可靠、故障率低、响应速度快、分辨率高、调试方便等突出特点。

运行可靠:该主令设计思想是用弱电控制强电,用PLC程序和无触点编码器代替机械触点的逻辑动作,这样就避免了许多机械故障,从而提高了主令运行的可靠性。

响应速度快:该智能主令由于采用可编程序控制器进行控制,因此其响应速度非常快,可达微秒级。

分辨率高:该主令的分辨率可以达到毫米级,能适用于需要精确定位和精确限位控制的场合。

调整方便快速:该主令调节时无需任何工具,只需对操作面板用手操作,即可达到调整的目的,熟练的操作者只需几秒钟即可完成并可在机械设备运行中调整,不必停车。与老式主令相比,可以节约时间,减小劳动强度,从而提高经济效益。

全数字显示:在小车运行期间可以方便地观察出其所处的位置。

通讯功能:令具有远程通讯功能,可以通过485接口直接和其它智能管理控制系统如PLC、DCS等连接。

无触点:可通过本主令的可编程序控制器的输出直接给控制系统提供小车限位信号,或在普通控制系统中,用PLC输出带动中间继电器,提供限位信号,达到弱电控制强电的功能。

停电自动记忆功能:系统停电后再次送电时料车原始位置的数码不变。大大提高了其可靠性。

更适合自动化生产:ZNLK智能主令能显示矿车移动过程的全部轨迹,并可通过点对点通讯或模拟量传输等方式将主令的各种信息进行传输、显示。

4 新型智能主令控制器的结构和工作原理

(1)组成结构

ZNLK智能主令控制器由主令传感器和主令控制箱两大部分构成,主令传感器箱由减速机构和绝对型编码器构成,主令控制箱由西门子PLC(可编程序控制器)和西门子操作面板构成的。

(2)工作原理

主 令传感器箱通过齿轮与主卷扬减速机低速轴相咬合,其安装位置和方法同旧主令相同。减速机带动卷扬滚筒转动,从而实现矿车上下移动,其低速轴将矿车移动的距 离同步传给主令减速机构并通过柔性联轴器带动编码器转动,编码器是一种无接触型的传感器,将矿车的位移转换成格雷码,其转换精度视现场需要而定,最大可形 成8000多个数码标志。

矿车位置的数码传输给控制箱内的PLC,PLC采用西门子S7200系列的CPU,CPU将格雷码进行译码、运算并对系统状态进行分析,给出矿车当前的各种动作信号,同时通过PPI通讯与西门子操作面板通讯,接受来自操作面板的指令和各种原始参数的设定,经CPU的程序处理进而实现矿车的精确定位。

(3)限位的设定

本主令采用西门子的操作面板直接修改设定PLC参数、数据。

首先,通过功能键选择需修改的信息数据,在文本信息窗口中显示出来(所能修改的信息系统初始时设定);用“ENTER”键使光标在欲修改的数字上闪烁。用上、下键使当前数字增加或减小,用“ENTER”键进行修改确认或用“ESC”键忽略修改退出。

本主令数字设定范围在-32768~+32768之间,可把任意实际位置设定为参考位置。使其显示数字为“0”,根据“0”位设定其它限位。当电子编码器旋转轴正方向旋转时,所对应编码数字增加,反方向时,则编码数字减少。

5 程序流程及模块

该 主令核心控制部分为西门子PLC,所用编程工具为STEP7MICRO/WIN V3.1编程软件,在PC机上运行,支持语句表、功能块图和梯形图编程方法,可运行于WINDOWS98、WINDOWS NT等操作系统平台,界面美观,操作方便,并可直接对西门子操作面板组态、设计。程序流程如图:

初始化模块→解码模块→控制模块

↑                                                        ↓

报警保护模块 ← 显示模块

图 程序流程图

初始化模块:初始化操作面板参数、组态设定操作功能,对电子编码器设定。

解码模块:对电子编码器的编码进行解码。

控制模块:对操作面板设定的参数、解码结果、系统运行状态进行分析,给出当前小车的停止、加速、减速等各种控制信号。

显示模块:将当前小车运行位置显示在操作面板上。

报警、保护模块:对异常事故分析并产生报警信号,进行安全处理。

6 使用效果

从 投产以来,该主令一直运行正常。到目前为止,从未因主令原因出现任何故障。据现场操作人员反应,调整限位相当方便,如在运行中微调某个限位,只需1-2秒 钟,不需停止其它设备;如需更换、维修相关设备(如电机、减速机、钢丝绳等)更换完成后最多只需30秒,即可把所有参数设定完成,进入正常运行。主令控制 器的可靠运行、精确定位、方便的参数修改,保证了小车正常及时地输送物料,缩短了上料周期,从而为产品的质量和产量的提高提供了条件,并延长了相关设备的 使用寿命。

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