專利名稱：噴槍定位控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種噴槍定位控制裝置。
技術(shù)背景
氧氣頂吹熔煉法是現(xiàn)代化有色金屬熔池熔煉工藝，可用于銅和鉛等的一次和二次 熔煉，以及銅鎳熔煉和銅吹煉。由于它具有基建和作業(yè)成本低、節(jié)能環(huán)保、原料和燃料靈活、 粉塵少等優(yōu)點，因此目前獲得了廣泛的應(yīng)用。而氧氣頂吹噴槍是氧氣頂吹爐的核心設(shè)備，主 要是將混氧和重油燃料高速鼓入熔池，使熔池處于劇烈攪動狀態(tài)，為物料反應(yīng)創(chuàng)造良好的 條件。傳統(tǒng)的噴槍控制系統(tǒng)采用以DCS為開發(fā)平臺，DCS系統(tǒng)相比PLC系統(tǒng)來說，響應(yīng)速度 慢、實時性差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是提出了一種噴槍定位控制直ο
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提出一種噴槍定位控制裝置，包括目標(biāo)位置設(shè)定 模塊，所述目標(biāo)位置設(shè)定模塊設(shè)置噴槍的目標(biāo)位置；位置檢測模塊，所述位置檢測模塊檢測 所述噴槍的當(dāng)前位置；計算模塊，所述計算模塊與所述目標(biāo)位置設(shè)定模塊和位置檢測模塊 相連，所述計算模塊根據(jù)所述目標(biāo)位置和當(dāng)前位置計算所述噴槍當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的高 度差及高差變化率；定位算法控制模塊，所述定位算法控制模塊與所述計算模塊相連，所述 定位算法控制模塊根據(jù)所述高度差和高差變化率確定所述噴槍的給定速度；速度檢測模 塊，所述速度檢測模塊檢測所述噴槍的當(dāng)前速度；速度PID控制模塊，所述速度PID控制 模塊與所述定位算法控制模塊和所述速度檢測模塊相連，所述速度PID控制模塊根據(jù)所述 噴槍的當(dāng)前速度和所述給定速度計算速度調(diào)整量；和執(zhí)行模塊，所述執(zhí)行模塊與所述速度 PID控制模塊相連，所述執(zhí)行模塊根據(jù)所述速度調(diào)整量對所述噴槍進行調(diào)整。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述位置檢測模塊包括噴槍高度檢測編碼器，所述噴 槍高度檢測編碼器根據(jù)所述噴槍的高度輸出脈沖信號；并經(jīng)信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為所述噴槍 的當(dāng)前位置。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述執(zhí)行模塊為變頻執(zhí)行模塊。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述速度PID控制模塊通過以下公式根據(jù) 所述噴槍的當(dāng)前速度和給定速度對所述噴槍進行調(diào)整AV(t) = v(t)-v(t)‘；v(t) = K^v(t) + T1 f + Td ^^ , φ, v(t)為給定速度，v(t)'為當(dāng)前速度，Kp 為比 例系數(shù)、Ti為積分系數(shù)、Td為微分系數(shù)。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述速度檢測模塊為高分辨率增量型編碼器。
本發(fā)明實施例通過模糊控制算法的思想根據(jù)噴槍的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的 高度差和高差變化率不斷地調(diào)整噴槍的給定速度，同時采用變頻速度閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而自動控制變頻執(zhí)行器的實際速度輸出。因此本發(fā)明不僅能夠保證噴槍速度調(diào)節(jié)的平滑性，而且 還提高了噴槍定位的準(zhǔn)確性，有利于延長噴槍的使用壽命。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中
圖1為本發(fā)明實施例的噴槍定位控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
如圖1所示，為本發(fā)明實施例的噴槍定位控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。該裝置包括目標(biāo)位 置設(shè)定模塊100、位置檢測模塊200、計算模塊300、定位算法控制模塊400、速度檢測模塊 500、速度PID控制模塊600和執(zhí)行模塊700。其中，目標(biāo)位置設(shè)定模塊100用于設(shè)置噴槍的 目標(biāo)位置。在本發(fā)明的實施例中，噴槍的目標(biāo)位置需要根據(jù)爐體的具體狀況及控制模式進 行設(shè)定。位置檢測模塊200用于檢測噴槍的當(dāng)前位置。在本發(fā)明的一個實施例中，位置檢 測模塊200包括噴槍高度檢測編碼器210和信號轉(zhuǎn)換模塊220。噴槍高度檢測編碼器210 根據(jù)噴槍的高度輸出脈沖信號。信號轉(zhuǎn)換模塊220與噴槍高度檢測編碼器210相連，信號 轉(zhuǎn)換模塊220讀取噴槍高度檢測編碼器210的脈沖信號，并轉(zhuǎn)換為噴槍的當(dāng)前位置。在本 發(fā)明中通過信號轉(zhuǎn)換模塊進行當(dāng)前位置的檢測，有利于提高噴槍的檢測精度。
其中，計算模塊300與目標(biāo)位置設(shè)定模塊100和位置檢測模塊200相連，計算模塊 300根據(jù)目標(biāo)位置和當(dāng)前位置計算噴槍當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的高度差及高差變化率。具體 地，將目標(biāo)位置的高度減去當(dāng)前位置的高度即可得到高度差，同時將采樣周期內(nèi)噴槍行進 高度的變化作為高差變化率。
其中，定位算法控制模塊400與計算模塊300相連，定位算法控制模塊400根據(jù)高 度差和高差變化率確定噴槍的給定速度。本發(fā)明的噴槍精確定位控制算法采用了模糊控制 的思想，通過不斷比較當(dāng)前位置距離目標(biāo)位置的高度差和高差變化率來自動調(diào)節(jié)噴槍的給 定速度。具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，可采用查表的方式，通過噴槍控制經(jīng)驗制定對 應(yīng)不同高差和高差變化率的速度選擇表，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前高差和前周期高差變化率通過 查詢方式即可得到不同噴槍的給定速度。
其中，速度檢測模塊500檢測噴槍的當(dāng)前速度。在本發(fā)明的一個實施例中，速度檢 測模塊500為高分辨率增量型編碼器，從而提高速度的檢測精度。
速度PID控制模塊600與定位算法控制模塊400和速度檢測模塊500相連，速度 PID控制模塊600根據(jù)噴槍的當(dāng)前速度和給定速度計算速度調(diào)整量。在本發(fā)明的一個實施 例中，所述速度PID控制模塊通過以下公式根據(jù)所述噴槍的當(dāng)前速度和給定速度對所述噴槍進行調(diào)整
權(quán)利要求
1.一種噴槍定位控制裝置，其特征在于，包括目標(biāo)位置設(shè)定模塊，所述目標(biāo)位置設(shè)定模塊設(shè)置噴槍的目標(biāo)位置； 位置檢測模塊，所述位置檢測模塊檢測所述噴槍的當(dāng)前位置； 計算模塊，所述計算模塊與所述目標(biāo)位置設(shè)定模塊和位置檢測模塊相連，所述計算模 塊根據(jù)所述目標(biāo)位置和當(dāng)前位置計算所述噴槍當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的高度差及高差變化 率；定位算法控制模塊，所述定位算法控制模塊與所述計算模塊相連，所述定位算法控制 模塊根據(jù)所述高度差和高差變化率確定所述噴槍的給定速度； 速度檢測模塊，所述速度檢測模塊檢測所述噴槍的當(dāng)前速度； 速度PID控制模塊，所述速度PID控制模塊與所述定位算法控制模塊和所述速度檢測 模塊相連，所述速度PID控制模塊根據(jù)所述噴槍的當(dāng)前速度和所述給定速度計算速度調(diào)整 量；禾口執(zhí)行模塊，所述執(zhí)行模塊與所述速度PID控制模塊相連，所述執(zhí)行模塊根據(jù)所述速度 調(diào)整量對所述噴槍進行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的噴槍定位控制裝置，其特征在于，所述位置檢測模塊包括噴槍高度檢測編碼器，所述噴槍高度檢測編碼器根據(jù)所述噴槍的高度輸出脈沖信號， 并經(jīng)信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成噴槍高度信號。
3.如權(quán)利要求1所述的噴槍定位控制裝置，其特征在于，所述執(zhí)行模塊為變頻執(zhí)行模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的噴槍定位控制裝置，其特征在于，所述速度PID控制模塊通過以 下公式根據(jù)所述噴槍的當(dāng)前速度和給定速度對所述噴槍進行調(diào)整
5.如權(quán)利要求1所述的噴槍定位控制裝置，其特征在于，所述速度檢測模塊為高分辨率增量型編碼器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種噴槍定位控制裝置，包括目標(biāo)位置設(shè)定模塊；位置檢測模塊；計算模塊計算噴槍當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的高度差及高差變化率；定位算法控制模塊根據(jù)高度差和高差變化率確定噴槍的給定速度；速度檢測模塊；速度PID控制模塊根據(jù)噴槍的當(dāng)前速度和給定速度計算速度調(diào)整量；和執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊根據(jù)速度調(diào)整量對所述噴槍進行調(diào)整。本發(fā)明實施通過模糊控制算法的思想根據(jù)噴槍的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的高度差和高差變化率不斷調(diào)整噴槍的給定速度，同時采用變頻速度閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而自動控制變頻執(zhí)行器的速度輸出。因此本發(fā)明不僅能夠保證噴槍速度調(diào)節(jié)的平滑性，而且還提高了噴槍定位的準(zhǔn)確性，有利于延長噴槍的使用壽命。
文檔編號F27D19/00GK102042768SQ20101060899
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者于淼, 劉立峰, 邵曉鋼 申請人:中國恩菲工程技術(shù)有限公司