ZNLK智能主令控制器在邯鋼活性石灰豎爐中的應用

摘要

介紹了新型智能主令控制器在活性石灰豎爐中的應用以及智能主令控制器的工作原理、性能特點、程序流程圖以及使用效果。

1 主令控制器在石灰的應用

在 石灰豎爐生產中，給爐中送物料的上料小車的運行直接影響到了活性石灰的質量、產量和設備的使用壽命。小車的運行狀況主要豎爐生產中的核心作用表現(xiàn)在上料的 時間周期、小車內的料是否完全倒入爐內、啟動速度、停止速度、運行速度等等。其中是否及時把物料完全倒入爐內，是產品質量、產量的關鍵，而啟動速度、停止 速度、運行速度、倒料限位設定則是縮短時間周期，保護設備的重要手段。所有這些運行狀況要靠小車的精確、快速定位來保證。例如：快速設定精確的小車下料限 位，上升加速限位、上升減速限位，上倒料限位，下降加速限位，下降減速限位等。精確的上倒料限位，既可保證小車內的物料完全倒入爐內，又可保證小車不掉 軌，小車下料限位可保證經準確稱量的物料準確進入小車內，小車的加速減速限位的精確調整，既能使小車啟動，停止時不需過大轉矩，精確停在上、下限位上，又 可使小車平滑運行，以最短的時間周期、最合適的速度完成輸送物料的任務。

而所有這些限位的設定，都要依靠主令控制器來實現(xiàn)，因此可以這樣說，主令控制器的優(yōu)劣直接影響著活性石灰的質量、產量，也影響著設備的使用壽命，是石灰豎爐生產中的核心設備。

2 老式凸輪主令控制器的缺點

以前上料小車的定位，一般都采用傳統(tǒng)的LK系列有觸點凸輪主令控制器，在小車卷揚的輔助軸上帶動凸輪旋轉，在相應的機械位置依靠接通斷開機械觸點來控制設備的運行，這種主令存在著以下不可克服的嚴重缺點：

（1） 故障率高：石灰生產的現(xiàn)場環(huán)境以灰塵多而著稱，高濃度的灰塵往往造成主令的接點閉合后而不導電，其機械部分長期在惡劣環(huán)境下運轉而造成機械運轉部分損壞而 不能使接點斷開需閉合的不導電，需斷開的不斷開，它將造成卷揚的惡性事故，如礦車掉道、礦車坐底礦車入爐等，輕則設備損毀、影響產量，重則造成人身傷亡。 此類事故在國內曾有多例報導。

（2）分辨率低：LK系列主令靠一周內的凸輪運動而定位，對于幾十米的礦車行程，凸輪軌跡的小小偏差，將造成礦車定位大距離的偏離，完全不能適應自動控制過程精確定位、精確控制的需要。

（3）調整不方便：在每次換鋼絲繩之后，或生產過程中需要調整礦車位置，都必須對主令的凸輪定位重新進行調整。調整時必須停止上料，嚴重影響生產的正常進行。而且必須由很有經驗的人員反復多次調整，才能定準位置。少則十幾分鐘，多則一個小時。

（4）在運行過程中不能很好地描述小車當前位置。

（5）不具有與遠程控制、管理系統(tǒng)通訊功能，降低了整個系統(tǒng)的智能程度。目前許多豎爐都采用了自動化控制，舊式主令與其不配套是提高自動化生產水平的一大障礙。

3 新型智能主令控制器的特點

針對老式主令控制器的缺點，潛合自動化經過反復論證考察，研制了一種新型智能主令控制器，并成功地在活性石灰豎爐中得到推廣應用。新型智能主令控制器選用 了以功能強大、響應速度快、抗干擾、耐震動、耐輻射而著稱的西門子可編程序控制器，采用先進的西門子控制技術，從本質上改變了舊式主令的工作原理，形成了 一個新的自動化產品，具有運行可靠、故障率低、響應速度快、分辨率高、調試方便等突出特點。

運行可靠：該主令設計思想是用弱電控制強電，用PLC程序和無觸點編碼器代替機械觸點的邏輯動作，這樣就避免了許多機械故障，從而提高了主令運行的可靠性。

響應速度快：該智能主令由于采用可編程序控制器進行控制，因此其響應速度非?？欤蛇_微秒級。

分辨率高：該主令的分辨率可以達到毫米級，能適用于需要精確定位和精確限位控制的場合。

調整方便快速：該主令調節(jié)時無需任何工具，只需對操作面板用手操作，即可達到調整的目的，熟練的操作者只需幾秒鐘即可完成并可在機械設備運行中調整，不必停車。與老式主令相比，可以節(jié)約時間，減小勞動強度，從而提高經濟效益。

全數字顯示：在小車運行期間可以方便地觀察出其所處的位置。

通訊功能：令具有遠程通訊功能，可以通過485接口直接和其它智能管理控制系統(tǒng)如PLC、DCS等連接。

無觸點：可通過本主令的可編程序控制器的輸出直接給控制系統(tǒng)提供小車限位信號，或在普通控制系統(tǒng)中，用PLC輸出帶動中間繼電器，提供限位信號，達到弱電控制強電的功能。

停電自動記憶功能：系統(tǒng)停電后再次送電時料車原始位置的數碼不變。大大提高了其可靠性。

更適合自動化生產：ZNLK智能主令能顯示礦車移動過程的全部軌跡，并可通過點對點通訊或模擬量傳輸等方式將主令的各種信息進行傳輸、顯示。

4 新型智能主令控制器的結構和工作原理

（1）組成結構

ZNLK智能主令控制器由主令傳感器和主令控制箱兩大部分構成，主令傳感器箱由減速機構和絕對型編碼器構成，主令控制箱由西門子PLC（可編程序控制器）和西門子操作面板構成的。

（2）工作原理

主 令傳感器箱通過齒輪與主卷揚減速機低速軸相咬合，其安裝位置和方法同舊主令相同。減速機帶動卷揚滾筒轉動，從而實現(xiàn)礦車上下移動，其低速軸將礦車移動的距 離同步傳給主令減速機構并通過柔性聯(lián)軸器帶動編碼器轉動，編碼器是一種無接觸型的傳感器，將礦車的位移轉換成格雷碼，其轉換精度視現(xiàn)場需要而定，最大可形 成8000多個數碼標志。

礦車位置的數碼傳輸給控制箱內的PLC，PLC采用西門子S7200系列的CPU，CPU將格雷碼進行譯碼、運算并對系統(tǒng)狀態(tài)進行分析，給出礦車當前的各種動作信號，同時通過PPI通訊與西門子操作面板通訊，接受來自操作面板的指令和各種原始參數的設定，經CPU的程序處理進而實現(xiàn)礦車的精確定位。

（3）限位的設定

本主令采用西門子的操作面板直接修改設定PLC參數、數據。

首先，通過功能鍵選擇需修改的信息數據，在文本信息窗口中顯示出來（所能修改的信息系統(tǒng)初始時設定）；用“ENTER”鍵使光標在欲修改的數字上閃爍。用上、下鍵使當前數字增加或減小，用“ENTER”鍵進行修改確認或用“ESC”鍵忽略修改退出。

本主令數字設定范圍在-32768～+32768之間，可把任意實際位置設定為參考位置。使其顯示數字為“0”，根據“0”位設定其它限位。當電子編碼器旋轉軸正方向旋轉時，所對應編碼數字增加，反方向時，則編碼數字減少。

5 程序流程及模塊

該 主令核心控制部分為西門子PLC，所用編程工具為STEP7MICRO/WIN V3.1編程軟件，在PC機上運行，支持語句表、功能塊圖和梯形圖編程方法，可運行于WINDOWS98、WINDOWS NT等操作系統(tǒng)平臺，界面美觀，操作方便，并可直接對西門子操作面板組態(tài)、設計。程序流程如圖：

初始化模塊→解碼模塊→控制模塊

↑                                                        ↓

報警保護模塊 ← 顯示模塊

圖 程序流程圖

初始化模塊：初始化操作面板參數、組態(tài)設定操作功能，對電子編碼器設定。

解碼模塊：對電子編碼器的編碼進行解碼。

控制模塊：對操作面板設定的參數、解碼結果、系統(tǒng)運行狀態(tài)進行分析，給出當前小車的停止、加速、減速等各種控制信號。

顯示模塊：將當前小車運行位置顯示在操作面板上。

報警、保護模塊：對異常事故分析并產生報警信號，進行安全處理。

6 使用效果

從 投產以來，該主令一直運行正常。到目前為止，從未因主令原因出現(xiàn)任何故障。據現(xiàn)場操作人員反應，調整限位相當方便，如在運行中微調某個限位，只需1-2秒 鐘，不需停止其它設備；如需更換、維修相關設備（如電機、減速機、鋼絲繩等）更換完成后最多只需30秒，即可把所有參數設定完成，進入正常運行。主令控制 器的可靠運行、精確定位、方便的參數修改，保證了小車正常及時地輸送物料，縮短了上料周期，從而為產品的質量和產量的提高提供了條件，并延長了相關設備的 使用壽命。