一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法，包括以下幾個步驟：步驟一：設(shè)定氧槍的目標槍位；步驟二：當氧槍實際位置距離與目標槍位距離大于等于N時，根據(jù)氧槍實際位置所處的控制點，控制氧槍按照控制點區(qū)段設(shè)定速度勻速運行，并將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器；步驟三：當氧槍實際位置距離與目標槍位距離小于N大于等于S1或小于等于-S2大于-N時，進行變速運行；步驟四：當氧槍實際位置距離與目標槍位距離小于S1或大于-S2時，PLC控制系統(tǒng)采用位置滯環(huán)控制方法，對氧槍進行控制，此段為鎖定段，將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器；步驟五：當氧槍實際位置與氧槍設(shè)定位置一致時，發(fā)出停止指令給變頻器，變頻停止，結(jié)束任務(wù)。
【專利說明】一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法，屬于冶金自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]氧槍電氣傳動設(shè)備是轉(zhuǎn)爐煉鋼控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，它與吹氧系統(tǒng)有著最直接的聯(lián)系。而其電氣設(shè)備的速度控制與定位精度直接影響到冶煉周期和吹氧效率，因此如何自動快速精確地進行氧槍位置控制成為提高鋼產(chǎn)量及質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，針對氧槍電氣設(shè)備的控制要求，提出ー種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法，能夠自動快速精確地進行氧槍位置控制。
[0004]一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法，包括以下幾個步驟:
[0005]步驟ー:設(shè)定氧槍的目標槍位；
[0006]設(shè)定氧槍的目標槍位；
[0007]氧槍從最高點至最低點不同的高度位置上設(shè)有多個控制點，包括上極限點、工作上限點、換槍點、上變速點、等待點、開關(guān)氧閥點、吹煉點、下變速點、工作下限點、下極限點；
[0008]上極限點至上變速點區(qū)域采用低速升降，勻速運行；上變速點至等待點區(qū)域采用高速升降，勻速運行；等待點至下變速點區(qū)域采用高速升降，勻速運行；下變速點至氧槍的目標槍位點以上N位置區(qū)域采用低速升降，勻速運行，變頻器根據(jù)PLC控制系統(tǒng)給定速度對氧槍的速度進行控制；氧槍的目標槍位點不得低于下極限點；
[0009]低速與高速根據(jù)不同的氧槍エ藝條件在PLC控制系統(tǒng)中進行設(shè)定；
[0010]N位置為氧槍速度變速調(diào)節(jié)的位置起始點，其范圍需要根據(jù)不同的氧槍エ藝條件在PLC控制系統(tǒng)中進行設(shè)定；
[0011]步驟二:當氧槍實際位置距離與目標槍位距離大于等于N時，根據(jù)氧槍實際位置所處的控制點，控制氧槍按照控制點區(qū)段設(shè)定速度勻速運行，并將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器；
[0012]步驟三:當氧槍實際位置距離與目標槍位距離小于N大于等于SI或小于等于-S2大于-N時，根據(jù)公式(I)進行變速運行；
[0013]V=V0* A H/K (I)
[0014]其中:V:為變頻器的給定速度，即氧槍的運行速度；
[0015]V0:為進入變速運行段的初始速度；
[0016]AH:為氧槍的實際槍位與目標槍位的差值；
[0017]K:為降速斜率；
[0018]此段為變速運行段，并將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器；[0019]SI與-S2的范圍即為氧槍的位置滯環(huán)的范圍，需根據(jù)不同的氧槍電氣傳動設(shè)備在PLC控制系統(tǒng)中進行設(shè)定；
[0020]步驟四:當氧槍實際位置距離與目標槍位距離小于SI或大于-S2時，PLC控制系統(tǒng)采用位置滯環(huán)控制方法，對氧槍進行控制，此段為鎖定段，將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器；
[0021]步驟五:當氧槍實際位置與氧槍設(shè)定位置一致時，發(fā)出停止指令給變頻器，變頻停止，結(jié)束任務(wù)。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0023]1、分段控制與位置滯環(huán)控制結(jié)合。
[0024]2、快速與慢速結(jié)合、快中求穩(wěn)。
[0025]3、據(jù)此方法氧槍升降的控制精度可達到±lcm的范圍之內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是現(xiàn)有的氧槍電氣控制系統(tǒng)圖；
[0027]圖2是氧槍受力分析圖；
[0028]圖3是氧槍控制流程圖?！ぁ揪唧w實施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0030]本發(fā)明是一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法，針對氧槍電氣設(shè)備的控制要求，提供一種氧槍自動快速精確定位的控制方法。
[0031]如圖1所示，一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降的自動控制系統(tǒng)包括:氧槍1、升降小車
2、變頻驅(qū)動電機3、減速機構(gòu)4、旋轉(zhuǎn)編碼器5、變頻器6、PLC控制系統(tǒng)7。
[0032]氧槍I固定在升降小車2上，升降小車2通過鋼絲與變頻驅(qū)動電機3連接，變頻驅(qū)動電機3連接變頻器6，變頻器6通過Profibus總線和信號線連接PLC控制系統(tǒng)7，變頻驅(qū)動電機3通過鋼絲控制升降小車2升降，減速機構(gòu)4與變頻驅(qū)動電機3連接，對氧槍I的升降速度進行減速，旋轉(zhuǎn)編碼器5固定在減速機構(gòu)4尾部，檢測氧槍I的實際位置，旋轉(zhuǎn)編碼器5連接PLC控制系統(tǒng)7，氧槍I的實際位置輸出至PLC控制系統(tǒng)7，PLC控制系統(tǒng)7顯示氧槍I的實際位置，輸出氧槍I速度控制信號至變頻器6，進而通過變頻器6控制變頻驅(qū)動電機3運行，調(diào)整氧槍I的位置。
[0033]根據(jù)冶煉的工藝要求，同時為達到氧槍I準確定位和安全運轉(zhuǎn)的目的，在氧槍I從最高點至最低點不同的高度位置上設(shè)有多個控制點，包括:上極限點、工作上限點、換槍點、上變速點、等待點、開關(guān)氧閥點、吹煉點、下變速點、工作下限點、下極限點，由此將氧槍I的行程分割為多個區(qū)段。在不同的區(qū)段中對氧槍I的控制方式不同。
[0034]上極限點至上變速點區(qū)域為防止氧槍I上升過程之中由于速度過快而沖出軌道，故采用低速升降，勻速運行；上變速點至等待點區(qū)域采用高速升降，勻速運行；等待點至下變速點區(qū)域為節(jié)省時間，故采用高速升降，勻速運行；下變速點至氧槍I的目標槍位點以上N位置區(qū)域為防止氧槍I位置過低，也是采用低速升降，勻速運行。變頻器根據(jù)PLC給定速度對氧槍I的速度進行控制；氧槍I的目標槍位點不得低于下極限點。[0035]低速與高速根據(jù)不同的氧槍I工藝條件在PLC中由技術(shù)人員進行設(shè)定。
[0036]設(shè)定目標槍位，目標槍位位于工作上限點、工作下限點之間。
[0037]氧槍升降控制系統(tǒng)根據(jù)氧槍I的實際槍位以及氧槍I的目標槍位所處的區(qū)域?qū)ζ湫谐踢M行分段處理。
[0038]N位置為氧槍I速度變速調(diào)節(jié)的位置起始點，其值在PLC中進行設(shè)定，其取值范圍需要根據(jù)不同的氧槍工藝條件及調(diào)試過程中的測試效果確定，最終以達到迅速、穩(wěn)定地使氧槍I定位為目的。
[0039]當氧槍I實際位置距離與目標槍位距離大于等于N時，根據(jù)氧槍I實際位置所處的控制點，按照控制點區(qū)段運行，或高速或低速，勻速運行，稱其為勻速運行段。
[0040]當氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于N大于等于SI或小于等于-S2大于-N時，根據(jù)公式(I)進行變速運行，稱為變速運行段；
[0041]V=V0* Δ H/K (I)
[0042]其中:V:為變頻的給定速度，即氧槍I的運行速度；
[0043]V0:為進入變速區(qū)的初始速度；
[0044]Λ H:為氧槍I的實際槍位與目標槍位的差值；
[0045]K:為降速斜率。
[0046]SI與-S2的范圍 即為氧槍I的位置滯環(huán)的范圍，其值在PLC中進行設(shè)定，其取值范圍需要根據(jù)氧槍電氣傳動設(shè)備運行狀況及調(diào)試過程中的測試效果確定，最終以達到迅速、穩(wěn)定地使氧槍I定位為目的。
[0047]當氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于SI或大于等于-S2時，氧槍I到達目標槍位附近時，需要控制其穩(wěn)定定位，稱為鎖定段。
[0048]鎖定段部分的情況較為復(fù)雜，氧槍I的受力情況在不同的時期有所不同。在非吹煉過程中氧槍I基本上是受到重力(Fg)和拉力(Ft)的作用，氧槍小車對其的橫向支撐力和小車的摩擦力在垂直方向可以忽略不計。氧槍及其升降小車以及相關(guān)的附屬設(shè)備的重力(Fg)在升降過程中有百分之十幾的變換量，其方向為上升增加而下降減少。但在吹煉過程中，由于氧氣通過氧槍I噴射進轉(zhuǎn)爐8鋼水中，鋼水中產(chǎn)生的煙氣上浮，對氧槍I形成一個浮力(Fff)，其受力分析如圖2所示。由于氧氣及加入爐中的物料對鋼水的攪拌作用和化學反應(yīng)等各種因素，造成其所產(chǎn)生的煙氣狀態(tài)的不穩(wěn)定性，因而其對氧槍I的浮力也是極不穩(wěn)定的，處于不斷的波動之中，這也是造成氧槍I槍位控制不易穩(wěn)定的原因之一。針對這種狀況，在控制系統(tǒng)中需采用位置滯環(huán)控制的方法，以保證氧槍I槍位的準確調(diào)節(jié)。
[0049]氧槍I的槍位控制按照圖3所示流程進行:當氧槍I實際位置與氧槍I設(shè)定位置相距較遠(氧槍I實際位置距離與目標槍位距離大于等于N)時，通過程序進行勻速控制，并把相應(yīng)的速度給定發(fā)送給變頻器；當氧槍I實際位置與氧槍I設(shè)定位置接近(氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于N大于等于SI或小于等于-S2大于-N)時，通過程序進行變速控制，并把相應(yīng)的速度給定發(fā)給變頻器；當氧槍I實際位置到達氧槍I設(shè)定位置附近(氧槍I實際位置距離與目標槍位距離小于SI或大于等于-S2)時，通過程序進行位置滯環(huán)控制，并把相應(yīng)的控制給定發(fā)給變 頻器。當氧槍I實際位置與氧槍I設(shè)定位置一致時，發(fā)出停止指令給變頻器，變頻停止，結(jié)束任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍升降自動控制的方法，包括以下幾個步驟: 步驟一:設(shè)定氧槍的目標槍位； 設(shè)定氧槍的目標槍位； 氧槍從最高點至最低點不同的高度位置上設(shè)有多個控制點，包括上極限點、工作上限點、換槍點、上變速點、等待點、開關(guān)氧閥點、吹煉點、下變速點、工作下限點、下極限點； 上極限點至上變速點區(qū)域采用低速升降，勻速運行；上變速點至等待點區(qū)域采用高速升降，勻速運行；等待點至下變速點區(qū)域采用高速升降，勻速運行；下變速點至氧槍的目標槍位點以上N位置區(qū)域采用低速升降，勻速運行，變頻器根據(jù)PLC控制系統(tǒng)給定速度對氧槍的速度進行控制；氧槍的目標槍位點不得低于下極限點； 低速與高速根據(jù)不同的氧槍工藝條件在PLC控制系統(tǒng)中進行設(shè)定； N位置為氧槍速度變速調(diào)節(jié)的位置起始點，其范圍需要根據(jù)不同的氧槍工藝條件在PLC控制系統(tǒng)中進行設(shè)定； 步驟二:當氧槍實際位置距離與目標槍位距離大于等于N時，根據(jù)氧槍實際位置所處的控制點，控制氧槍按照控制點區(qū)段設(shè)定速度勻速運行，并將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器； 步驟三:當氧槍實際位置距離與目標槍位距離小于N大于等于SI或小于等于-S2大于-N時，根據(jù)公式(I)進行變速運行； V=V0* AH/K (I) 其中:V:為變頻器的給定速 度，即氧槍的運行速度； V0:為進入變速運行段的初始速度； AH:為氧槍的實際槍位與目標槍位的差值； K:為降速斜率； 此段為變速運行段，并將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器； SI與-S2的范圍即為氧槍的位置滯環(huán)的范圍，需根據(jù)不同的氧槍電氣傳動設(shè)備在PLC控制系統(tǒng)中進行設(shè)定； 步驟四:當氧槍實際位置距離與目標槍位距離小于SI或大于-S2時，PLC控制系統(tǒng)采用位置滯環(huán)控制方法，對氧槍進行控制，此段為鎖定段，將相應(yīng)的給定速度發(fā)送給變頻器；步驟五:當氧槍實際位置與氧槍設(shè)定位置一致時，發(fā)出停止指令給變頻器，變頻停止，結(jié)束任務(wù)。
【文檔編號】C21C5/30GK103589821SQ201310628777
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】王代先, 余巖, 王雷, 徐俊 申請人:北京金自天正智能控制股份有限公司