許金龍

[摘 ? ?要]通過對高爐主卷揚料車行程檢測智能主令控制系統(tǒng)存在問題的研究與實施，提出一種用于高爐主卷料車行程控制編碼器發(fā)生碼值錯誤后快速校正的方法和手段，解決了當(dāng)主卷料車行程控制編碼器由于控制參數(shù)丟失、異常斷電、機械接手松動、主卷電機鋼絲繩更換、編碼器更換等引起的料車行程檢測錯誤時快速校正編碼器的問題。實現(xiàn)了編碼器的一鍵校正，減少了故障處理時間，提高了維護(hù)效率，為高爐的連續(xù)性生產(chǎn)提供有力保障，同時減低了作業(yè)人員的安全風(fēng)險。

[關(guān)鍵詞]高爐;主卷揚;智能主令控制器;絕對值編碼器;一鍵校正

[中圖分類號]TF325 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]Based on the research and implementation of the problems in the intelligent master control system for blast furnace main hoisting car travel detection， a method and means for rapid correction after the code value error occurs in the blast furnace main hoisting car travel control encoder is proposed. It solves the problem of quickly correcting the encoder when the main coil material car travel control encoder is caused by the loss of control parameters， abnormal power failure， loose mechanical receiver， main coil motor wire rope replacement， encoder replacement， etc.， when the material car travel detection error occurs. The implementation of this topic has realized the one-key correction of the encoder， reduced troubleshooting time， improved maintenance efficiency， and provided a strong guarantee for the continuous production of the blast furnace， and at the same time reduced the safety risks for the operators.

[Keywords]blast furnace; main winch; intelligent master controller; absolute encoder; one-key calibration

1 概述

主卷揚料車上料系統(tǒng)是目前國內(nèi)大多煉鐵高爐采取的上料方式。作為料車行程檢測的重要組成部分，智能主令控制器因其運行可靠、響應(yīng)速度快、精度高等優(yōu)點代替老式凸輪主令控制器廣泛應(yīng)用于高爐主卷揚料車行程檢測系統(tǒng)中。

該系統(tǒng)雖然優(yōu)勢明顯，但是存在致命的缺點，即編碼器由于異常斷電、機械接手松動、主卷電機鋼絲繩更換、編碼器更換等都會引起車行程檢測錯誤，此時需要電氣維護(hù)人員拆開編碼器與電機軸連接端蓋，通過手動旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行校正，處理時間較長，對高爐的連續(xù)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響，并且存在很大的安全風(fēng)險。

本文以酒鋼2#高爐主卷揚料車行程控制系統(tǒng)為例，介紹針對上述存在的問題的具體解決方案，從控制程序著手，優(yōu)化編碼器碼值計算算法，最終實現(xiàn)編碼器的“一鍵校正”。

2 主卷料車行程控制系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)組成

酒鋼2#高爐主卷料車行程控制系統(tǒng)由兩套獨立的智能主令控制組成，稱為“1CK”“2CK”極限控制。該智能主令控制主要由S7-200處理器、西門子操作面板TD200以及旋轉(zhuǎn)編碼器組成。其中旋轉(zhuǎn)編碼器為8位格雷碼編碼的絕對值編碼器，單圈編碼范圍為0～255，具有反應(yīng)靈敏、精度高等特點。

2.2 控制原理

如圖1所示，料車在上行過程中有6個限位點依次為“到底”“一減”“二減”“二檢”“終端”“超限”。“一減”到之前為高速上行階段;“二減”到之前為中速上行階段，之后為低速上行階段;“二檢”點檢查高爐爐頂受料斗是否具備上料條件，不具備時，料車停在“二檢”點等待條件滿足時，低速上行至“終端”停車;具備條件時直接到“終端”停車。這六個極限點通過主卷減速機軸端絕對型編碼器反饋信號，經(jīng)過S7-200處理器運算出料車行程，從而精確控制料車的啟停及速度。

2.3 使用中存在的問題

ZNLK系列智能主令控制系統(tǒng)雖然具有運行可靠、響應(yīng)速度快、精度高等諸多優(yōu)點，但自上線以來，一直存在3個方面的問題：①對控制程序重新下載或處理器重新上電時，料車行程區(qū)間參數(shù)值丟失（全為0），必然導(dǎo)致料車行程檢測錯誤;②采用8位格雷碼編碼的絕對型編碼器因異?；蚓S護(hù)需要對其斷電后，若小車發(fā)生了位移變化，則當(dāng)恢復(fù)供電時，所檢測的料車行程將發(fā)生錯誤;③主卷電機編碼器接手松動、更換主卷揚鋼絲繩、編碼器更換等都會引起編碼器原點發(fā)生變化，也會導(dǎo)致料車行程檢測失準(zhǔn)。以上第一種情形發(fā)生時，需要電氣維護(hù)人員通過TD200面板將12個限位點區(qū)間參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定，前提是維護(hù)人員將之前的參數(shù)值做過記錄，否則就很難恢復(fù);后兩種情形發(fā)生時，需要電氣人員拆開編碼器與電機軸連接端蓋，通過手動旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行校正，處理時間平均2h/次，費時費力，處理效率低，嚴(yán)重影響高爐的連續(xù)性生產(chǎn)。

3 高爐主卷料車行程編碼器快速校正方法的實施

為了降低因編碼器引起的故障處理時間，提高設(shè)備的維護(hù)效率，保證高爐的穩(wěn)定順行，通過對控制程序中的參數(shù)初始化及編碼器碼值計算算法的優(yōu)化，實現(xiàn)編碼器“一鍵初始化”。

3.1 控制參數(shù)“一鍵初始化”

充分運用S7-200特殊功能區(qū)SM0.1的“首次掃描時執(zhí)行”功能，在PLC控制程序中增加由SM0.1觸發(fā)并只執(zhí)行一次的所有參數(shù)初始化功能。即料車在原點位置時，通過執(zhí)行初始化操作，復(fù)位編碼器圈數(shù)計數(shù)，修正編碼器原點碼值，并根據(jù)原點碼值計算出所有極限區(qū)間參數(shù)，徹底解決參數(shù)丟失后，人為通過TD200面板逐個設(shè)定的問題。

具體實施如下：根據(jù)圖1顯示的行程區(qū)間，假設(shè)料車在原點（“到底”）時碼值為VW100，則對應(yīng)6個極限限位參數(shù)設(shè)定計算，如表1所示。

參數(shù)初始化核心程序如圖2所示。

3.2 編碼器碼值算法優(yōu)化

考慮編碼器原點發(fā)生變化的因素，優(yōu)化編碼器碼值算法：，其中為累計碼值，為累計圈數(shù)，為編碼器轉(zhuǎn)碼后的當(dāng)前碼值，為料車在原點（到底）時編碼器的實際碼值。具體實現(xiàn)如圖3所示。

3.3 編碼器圈數(shù)累計算法優(yōu)化

優(yōu)化編碼器圈數(shù)累計算法，充分考慮程序在執(zhí)行中，同一個掃描周期內(nèi)格雷碼跳變過快引起的無法觸發(fā)圈數(shù)計數(shù)的問題。

如圖4所示，“網(wǎng)絡(luò)1”為調(diào)用的格雷碼轉(zhuǎn)自然二維碼子程序，將轉(zhuǎn)換后的值存入MW10的低8位，表示編碼器的當(dāng)前值;“網(wǎng)絡(luò)2”“網(wǎng)絡(luò)3”執(zhí)行原點初始化及計數(shù)器復(fù)位條件的觸發(fā)與恢復(fù);“網(wǎng)絡(luò)4”“網(wǎng)絡(luò)5”為編碼器圈數(shù)計數(shù)程序，當(dāng)MW10增大過程中，從255跳變到0時，MW0≤-200，觸發(fā)加計數(shù);當(dāng)MW10減小過程中，從0跳變到255時，MW0≥-200，觸發(fā)減計數(shù)。M4.0為特殊功能SM0.1觸發(fā)的編碼器圈數(shù)復(fù)位條件，控制器從第二個掃描周期開始，將其M4.0復(fù)位。

通過以上優(yōu)化方法的實施，徹底解決主卷料車行程控制編碼器由于極限區(qū)間參數(shù)丟失、異常斷電、機械接手松動、主卷電機鋼絲繩更換、編碼器更換等引起的料車行程檢測錯誤時如何快速校正的問題。當(dāng)1CK、2CK其中一套控制系統(tǒng)反饋的料車極限信號錯誤時，電氣維護(hù)人員只需要料車在單極限工作模式下，待其停在原點時，通過對控制器重新上電或者將控制器的開關(guān)從“Run”打到“Stop”，再打到“Run”的操作，實現(xiàn)編碼器的“一鍵校正在”。傻瓜式的操作，根本不需要工程師人員親自操作，只要會“斷電重啟”、會“撥處理器”開關(guān)，便可快速校正編碼器。

4 結(jié)束語

主卷料車行程控制編碼器快速校正方法實施以來，極大地縮短了因編碼器碼值錯誤引起的料車行程檢測故障的處理時間，提高了設(shè)備維護(hù)效率，保證了高爐的連續(xù)性生產(chǎn)，同時減少了維護(hù)人員與設(shè)備的直接接觸，降低了作業(yè)人員的安全風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

[2] 沈平，李新，邱明.ZNLK智能主令控制器在推焦車上的應(yīng)用[J].山東冶金，2005，27（1）：243.

[3] 楊凌波.格雷碼以及應(yīng)用[J].電子質(zhì)量，2004（3）：71，76.

[4] 張煒.石灰豎爐卷揚機采用智能主令控制器[J].電世界，2012，53（2）：15-16.