【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及转炉炼钢，具体为一种用于氧枪精准定位的控制系统及方法。
技术介绍
1、氧枪是转炉的核心设备之一，在整个转炉冶炼过程中，枪位参数是一个非常重要的参数，也是炼钢工艺控制的关键所在。枪位控制的准确性关乎到炼钢的效率、钢水的质量、成本和能耗、设备的使用寿命、污染物的排放。后期开发的二级冶炼模型中的氧步控制，其基础条件就包含枪位的精准控制。
2、转炉氧枪定位控制工艺比较复杂、相关的联锁保护非常多、手动操作定位粗糙，氧枪枪位是炼钢造渣过程的重要控制参数，合理的枪位控制操作对于降低钢水喷溅和返干炉况的发生频率，提高钢的质量都具有十分重要的意义。现在大部分氧枪的定位都是靠人工操作摇柄控制，人观察操作界面的氧枪高度反馈进行干预，存在不确定性，定位的可靠性、稳定性、准确性都无法保证。现代化的转炉炼钢要求氧枪根据吹氧量的不同自动调整枪位，吹炼过程中枪位的准确性影响到冶炼周期和成品质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于氧枪精准定位的控制系统及方法，通过完善的硬件设计及软件处理，能够实现氧枪枪位的精准定位，以解决上述
技术介绍
提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种用于氧枪精准定位的控制系统，包括plc控制单元、氧枪变频器、氧枪变频电机、速度编码器、位置编码器以及校准传感器；所述plc控制单元安装在plc室内，并通过光纤连接低配室的氧枪变频器和现场的位置编码器；所述氧枪变频器安装在低压配电室的低压柜内，并配有
4、其中，plc控制单元用于获取位置编码器的反馈码值，并计算氧枪实际位置值，根据实际位置值与目标位置值的偏差计算出速度给定值，发送控制命令到氧枪变频器，在plc控制单元收到校准传感器信号时，自动校准氧枪实际位置值；
5、氧枪变频器在接收plc控制单元的控制命令时，驱动氧枪变频电机动作，并根据速度编码器的反馈值监测氧枪变频电机的动作状态；
6、氧枪变频电机作为执行机构经减速机、卷筒、钢丝绳拖动枪管升降，并在传动轴上安装有速度编码器；
7、速度编码器采用增量式编码器，作为氧枪变频电机转速的检测设备，反馈码值给氧枪变频器；
8、位置编码器采用多圈绝对值式编码器，用于检测氧枪实际位置，并反馈码值给plc控制单元；
9、校准传感器作为氧枪相对位置的基点，用于修正氧枪实际位置值偏差。
10、更进一步地，所述位置编码器通过profinet网络反馈码值给plc控制单元。
11、更进一步地，所述校准传感器每次收到校准信号时，plc控制单元置氧枪位置值为最高点h0，并记录当前位置编码器的码值m0。
12、更进一步地，所述plc控制单元根据码值增量与氧枪位置增量的线性比，计算氧枪的实际位置h，公式如下：
13、h＝h0-π*(2*r1+r2)*(m0-m1)/2n
14、其中：r1为卷筒半径，r2为钢丝绳半径，m1为位置编码器当前反馈码值，n为位置编码器单圈精度位数。
15、更进一步地，所述plc控制单元通过profinet网络发送控制命令给氧枪变频器，控制命令采用标准报文，含控制字和速度设定。
16、更进一步地，所述速度编码器用于监测氧枪变频电机的实际速度，并反馈给氧枪变频器，氧枪变频器对比速度的反馈值与设定值，诊断氧枪变频电机的运行状态。
17、更进一步地，所述速度设定指限定在氧枪变频电机最高转速内，根据氧枪位置实际值与目标值的偏差值采用分段控制。
18、更进一步地，分段控制方式如下：在偏差值大于设定阈值时，氧枪电机以最高转速运行；当偏差值小于设定阈值，大于设定死区时，速度设定采用比例控制，以一定系数乘以偏差值计算速度设定；当偏差值小于设定死区值时，氧枪电机停止运行。
19、本专利技术提供另一种技术方案：一种用于氧枪精准定位的控制方法，包括以下步骤：
20、s1：操作人员在plc控制单元的操作界面上设定一个氧枪位置的目标值，并给plc控制单元发送启动命令；
21、s2：plc控制单元根据计算公式实时计算氧枪实时位置值，并将实时位置值与目标值进行比对，计算出偏差值；
22、s3：plc控制单元通过标准报文st1，发送控制字及速度设定字给氧枪变频器，同时接收氧枪变频器反馈的状态字及速度反馈字；
23、s4：在偏差值大于设定阈值时，氧枪变频电机以最高转速运行，当偏差值小于设定阈值、大于设定死区时，速度设定采用比例控制，以一定系数乘以偏差值计算速度设定；当偏差值小于设定死区值时，氧枪变频电机停止运行。
24、更进一步地，氧枪变频电机运行过程中，通过速度编码器监测氧枪变频电机的实际速度，并反馈给氧枪变频器，氧枪变频器对比速度的反馈值与设定值，诊断氧枪变频电机的运行状态，相差大于阈值时，反馈报错信号给plc控制单元。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
26、本专利技术的用于氧枪精准定位的控制系统及方法，通过速度编码器实现氧枪变频电机的速度闭环控制，通过位置编码器实现氧枪实际位置的闭环控制，完善的硬件设计及软件处理，能够实现氧枪枪位的精准定位。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于，包括PLC控制单元、氧枪变频器、氧枪变频电机、速度编码器、位置编码器以及校准传感器；所述PLC控制单元安装在PLC室内，并通过光纤连接低配室的氧枪变频器和现场的位置编码器；所述氧枪变频器安装在低压配电室的低压柜内，并配有以太网适配器模块FENA-01及脉冲编码器接口模块FEN-31，其中，FENA-01连接西门子CPU1517 PN/DP，FEN-31连接速度编码器模块；所述氧枪变频电机安装在炼钢车间转炉设备的最高平台处，并通过减速机、卷筒、钢丝绳、动滑轮拖动氧枪管动作；所述速度编码器安装在氧枪变频电机的驱动轴上；所述位置编码器安装在氧枪卷筒的轴径上，并通过光纤连接到西门子CPU1517PN/DP；所述校准传感器安装在氧枪的换枪位处；
2.如权利要求1所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述位置编码器通过Profinet网络反馈码值给PLC控制单元。
3.如权利要求1所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述校准传感器每次收到校准信号时，PLC控制单元置氧枪位置值为最高点H0，并记录
4.如权利要求3所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述PLC控制单元根据码值增量与氧枪位置增量的线性比，计算氧枪的实际位置H，公式如下：
5.如权利要求1所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述PLC控制单元通过Profinet网络发送控制命令给氧枪变频器，控制命令采用标准报文，含控制字和速度设定。
6.如权利要求1所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述速度编码器用于监测氧枪变频电机的实际速度，并反馈给氧枪变频器，氧枪变频器对比速度的反馈值与设定值，诊断氧枪变频电机的运行状态。
7.如权利要求5所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述速度设定指限定在氧枪变频电机最高转速内，根据氧枪位置实际值与目标值的偏差值采用分段控制。
8.如权利要求7所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：分段控制方式如下：在偏差值大于设定阈值时，氧枪电机以最高转速运行；当偏差值小于设定阈值，大于设定死区时，速度设定采用比例控制，以一定系数乘以偏差值计算速度设定；当偏差值小于设定死区值时，氧枪电机停止运行。
9.一种用于氧枪精准定位的控制方法，基于权利要求1所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统实现，其特征在于：包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的一种用于氧枪精准定位的控制方法，其特征在于：氧枪变频电机运行过程中，通过速度编码器监测氧枪变频电机的实际速度，并反馈给氧枪变频器，氧枪变频器对比速度的反馈值与设定值，诊断氧枪变频电机的运行状态，相差大于阈值时，反馈报错信号给PLC控制单元。
...【技术特征摘要】
1.一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于，包括plc控制单元、氧枪变频器、氧枪变频电机、速度编码器、位置编码器以及校准传感器；所述plc控制单元安装在plc室内，并通过光纤连接低配室的氧枪变频器和现场的位置编码器；所述氧枪变频器安装在低压配电室的低压柜内，并配有以太网适配器模块fena-01及脉冲编码器接口模块fen-31，其中，fena-01连接西门子cpu1517 pn/dp，fen-31连接速度编码器模块；所述氧枪变频电机安装在炼钢车间转炉设备的最高平台处，并通过减速机、卷筒、钢丝绳、动滑轮拖动氧枪管动作；所述速度编码器安装在氧枪变频电机的驱动轴上；所述位置编码器安装在氧枪卷筒的轴径上，并通过光纤连接到西门子cpu1517pn/dp；所述校准传感器安装在氧枪的换枪位处；
2.如权利要求1所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述位置编码器通过profinet网络反馈码值给plc控制单元。
3.如权利要求1所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述校准传感器每次收到校准信号时，plc控制单元置氧枪位置值为最高点h0，并记录当前位置编码器的码值m0。
4.如权利要求3所述的一种用于氧枪精准定位的控制系统，其特征在于：所述plc控制单元根据码值增量与氧枪位置增量的线性比，计算氧枪的实际位置h，公式如下：
5.如权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：江世成，尹峰焰，李选令，
申请(专利权)人：中冶华天南京电气工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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