趙明峰

（濟(jì)南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠 山東 濟(jì)南 250101）

0 概述

氧槍是轉(zhuǎn)爐冶煉中的關(guān)鍵設(shè)備，而槍位的精確控制將直接影響氧槍吹氧的質(zhì)量?，F(xiàn)在被廣泛采用的測(cè)定氧槍位置聯(lián)鎖點(diǎn)和氧槍高度的方法是，用主令控制箱和脈沖發(fā)生器來(lái)完成。此種控制方式存在精確度低、調(diào)整復(fù)雜、故障率高的缺點(diǎn)，屬比較落后的控制方式。隨著冶煉工藝要求的提高，用絕對(duì)型多轉(zhuǎn)編碼器（以下簡(jiǎn)稱編碼器）配合絕對(duì)型通用位移控制儀（以下簡(jiǎn)稱控制儀）替代了主令控制箱及脈沖發(fā)生器。本文對(duì)濟(jì)鋼煉鋼廠四座轉(zhuǎn)爐氧槍槍位控制改造做了詳細(xì)的介紹。

1 工藝配置及位置控制點(diǎn)

氧槍在整個(gè)吹煉過(guò)程中需要給出六個(gè)位置聯(lián)鎖控制點(diǎn)。分別是：（1）上限位；（2）換槍位；（3）上變速位；（4）待吹位；（5）下變速位；（6）吹煉位。上限位是氧槍允許提升的最高高度，到此高度后即報(bào)警并且不允許再向上提槍。換槍位是左右槍互換的高度位置，此位置氧槍小車可以移動(dòng)。上變速位是氧槍升至此高度時(shí)就把速度降為半速，是一個(gè)保護(hù)點(diǎn)。待吹位是冶煉完成后，等待吹煉的位置，也是和轉(zhuǎn)爐聯(lián)鎖的工藝點(diǎn)，達(dá)到和超過(guò)此高度時(shí)允許轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動(dòng)。低于此位置時(shí)，不允許轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動(dòng)。下變速是氧槍降至此高度時(shí)速度自動(dòng)變?yōu)榘胨伲且粋€(gè)保護(hù)點(diǎn)。吹煉位是正常吹煉時(shí)的高度。

每一位置點(diǎn)的標(biāo)高見(jiàn)下表：

氧槍控制的全過(guò)程均與槍位有關(guān)，以上的各個(gè)聯(lián)鎖點(diǎn)在槍位控制過(guò)程中都很重要。

2 槍位控制檢測(cè)方法的比較

2.1 原控制方式

改造前，氧槍位置聯(lián)鎖點(diǎn)及實(shí)時(shí)高度顯示是用主令控制器和氧槍升降減速機(jī)通過(guò)嚙合齒輪相連接，通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)主令控制器內(nèi)的接點(diǎn)開(kāi)閉給出槍位信號(hào)。實(shí)時(shí)高度顯示是用脈沖發(fā)生器和電機(jī)輸出軸通過(guò)軟管連接，再配合高度計(jì)數(shù)模塊給出實(shí)時(shí)高度值，此種控制方式存在以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）自動(dòng)化程度低；（2）精確度低；（3）調(diào)整復(fù)雜；（4）故障率高；（5）維護(hù)困難等。

2.2 現(xiàn)控制方式

改造后，我們采用絕對(duì)型編碼器配合絕對(duì)型通用位移控制儀來(lái)測(cè)量氧槍的實(shí)時(shí)高度值并給出6個(gè)連鎖控制位置點(diǎn)。設(shè)備安裝示意圖如下：

設(shè)備安裝示意圖

在氧槍卷桶上做一輸出軸，將其和編碼器的輸出軸通過(guò)萬(wàn)向連接軸連接起來(lái)，要保證可靠連接，編碼器的安裝即完成了。然后將編碼器的輸出信號(hào)線接到控制儀的輸入端子，再將控制儀的輸出信號(hào)線接到PLC的輸入模塊。

（1）硬件構(gòu)成

絕對(duì)型通用位移控制儀配合德國(guó)海德漢的絕對(duì)型多轉(zhuǎn)編碼器（ROQ425），可廣泛應(yīng)用于各種大量程高精度的位移檢測(cè)?？刂苾x采用工業(yè)級(jí)的大規(guī)模集成芯片做為中央控制單元，具有靈活的輸入輸出接口能力。采用六位高亮度LED數(shù)碼管及四十段光柱顯示，所有控制參數(shù)都可在鍵盤上直接設(shè)定，具有數(shù)據(jù)自動(dòng)掉電保護(hù)，且內(nèi)置看門狗電路具有較強(qiáng)的抗干擾能力。控制儀直接從編碼器接受數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理完成各種運(yùn)算之后送到顯示屏。同時(shí)輸出16路并行數(shù)據(jù)信號(hào)及8路開(kāi)關(guān)量信號(hào)?？刂苾x還有一個(gè)置位端子，高電平有效，用此功能可使每次提槍到換槍位后自動(dòng)校準(zhǔn)為預(yù)置高度值，很實(shí)用，很方便。編碼器都具有掉電恢復(fù)后位置記憶保持功能，因此即使掉電再恢復(fù)后也不會(huì)出現(xiàn)位置高度錯(cuò)亂的情況。

（2）軟件實(shí)現(xiàn)

根據(jù)實(shí)際氧槍走過(guò)的最大行程L=1800cm，

氧槍卷桶直徑R=40cm

算出走完全程轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù) L/R*π=1800/3.14*40=14.33取15圈

每圈走過(guò)的距離 H=L/15=1800/15=120cm

對(duì)控制儀進(jìn)行曲線參數(shù)設(shè)定的幾個(gè)重要參數(shù):

N——輸入曲線的點(diǎn)數(shù)

2d——每點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圈數(shù)

S——每圈量程S=120cm

1——曲線表第一點(diǎn)的值,即N=1時(shí)1=S*2d

2——曲線表第二點(diǎn)的值,即N=2時(shí)2=2*S*2d

氧槍升降走過(guò)的為直線距離,系統(tǒng)推薦值 N=2，最大轉(zhuǎn)數(shù)除以N=2并取其較大的2的冪次方的整數(shù)，此冪次方既是參數(shù)d。

所以 15/2=7.5，23=8, 得d=3

將N，d，1，2。參數(shù)通過(guò)控制儀操作面板分別輸入控制儀內(nèi)，即可精確的反映量程范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)變化了。

氧槍升降時(shí)卷桶帶動(dòng)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器將信號(hào)送入控制儀，經(jīng)控制儀處理后變成16路并行數(shù)據(jù)推拉輸出至PLC輸入模塊。PLC將接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)程序內(nèi)的傳送功能塊（BLKM）將其轉(zhuǎn)換為十六位二進(jìn)制碼，再將其轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)放到保持寄存器里面。得到的十進(jìn)制數(shù)即為實(shí)時(shí)的氧槍高度值。通過(guò)PLC程序的比較功能塊（SUB）做出每一位置點(diǎn)的比較功能塊。這樣，在PLC程序內(nèi)即可根據(jù)每一位置點(diǎn)的設(shè)定高度值和實(shí)時(shí)高度值相比較，很容易的得到每一位置聯(lián)鎖點(diǎn)的內(nèi)部開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)，將其用做各種聯(lián)鎖控制就可以了。

在實(shí)際換槍位的位置裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，每次提槍到換槍位時(shí)接近開(kāi)關(guān)給PLC一個(gè)輸入信號(hào)，PLC再輸出給控制儀的置位端子一個(gè)高電平，將控制儀的高度值置位為1722cm的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定高度。這樣，使校準(zhǔn)槍位變的方便快捷，省去了改造前每次調(diào)整主令控制箱的麻煩。

經(jīng)過(guò)PLC換算得出的十進(jìn)制實(shí)時(shí)高度值可直接讀取到監(jiān)控上位機(jī)畫面上顯示，同時(shí)還可用一模擬量輸出模塊輸出至數(shù)顯表供操作工使用。

3 應(yīng)用效果

氧槍槍位控制軟硬件系統(tǒng)改造后經(jīng)過(guò)使用感覺(jué)效果很好，能精確的顯示實(shí)時(shí)槍位，并能精確得到槍位聯(lián)鎖控制點(diǎn)。提高了氧槍的控制精度，進(jìn)而提高了煉鋼質(zhì)量，同時(shí)使調(diào)整變的方便快捷，贏得了生產(chǎn)時(shí)間。并使電氣維護(hù)工作量大大降低，即減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也節(jié)約了備件成本?？梢哉f(shuō)絕對(duì)型多轉(zhuǎn)編碼器配合絕對(duì)型通用位移控制儀成功的取代了主令控制箱及脈沖發(fā)生器。此種方法的運(yùn)用具有很高的推廣價(jià)值。