一種控制卷揚提升裝置

1、技術交底書1、名稱一種控制卷揚提升裝置2、所屬技術領域電氣3、現(xiàn)有技術卷揚上料小車是石灰豎窯的主要設備之一，廣泛應用于冶金、有色金屬等行業(yè)。該設備在整個系統(tǒng)中起著至關重要的作用，它能否正常運行直接影響豎窯爐況、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量?，F(xiàn)有卷揚上料小車走行的各位置點由電纜卷盤的主軸通過蝸輪蝸桿帶動凸輪開關來檢測，各凸輪開關的接點信號通過碳刷和電纜卷盤上的滑環(huán)再通過兩根扁平電纜送回地面上的控制盤。上料小車走行電機用繞線電機，靠切換電機轉(zhuǎn)子電阻來實現(xiàn)電機的起、停、調(diào)速控制。所需動力線和信號線都很多，因此使用了兩根扁平電纜。其中每根扁平電纜中有動力芯線3根，用于臺車行走馬達主回路的定、轉(zhuǎn)子接線?？刂菩緇5根。

2、由于采用機械式凸輪開關調(diào)整位置、因凸輪開關固有的機械特性其觸點部分故障較多，調(diào)整不便且運行精度低，直接影響到上料小車走行位置的檢測精度，嚴重的話甚至會造成小車失控等現(xiàn)象，對豎窯整個上料系統(tǒng)設備造成很大危害。走行電機用繞線電機，靠切換電機轉(zhuǎn)子電阻來實現(xiàn)電機的起、停、調(diào)速控制，會增加小車電機的故障發(fā)生率。4、發(fā)明目的本發(fā)明目的在于提供一種新的基于計算機控制卷揚上料小車裝置采用上位PC機利用工業(yè)監(jiān)控軟件組態(tài)王實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的監(jiān)控，PLC對變頻器實現(xiàn)控制，由變頻器控制小車拖動電動機上行過程實現(xiàn)低速啟動，高速運行，低速安全穩(wěn)定可靠停車，下行過程同樣實現(xiàn)低速啟動，高速運行，低速準確停車。5、技術方案

3、見圖55.1小車定位整個系統(tǒng)運行遵循設定曲線按慢-快-慢實現(xiàn)小車的上升、下降。起變速點由智能主令控制器控制現(xiàn)采用絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器組成的智能主令開關控制器控制，系統(tǒng)在控制小車上升、下降過程中需要6個點，即上加速、上減速、上到位、下加速、下減速、下到位，現(xiàn)在采用的方案是智能主令控制器與編碼器（PLC）結(jié)合對料車進行定位，通過數(shù)字面板來調(diào)整料車位置，如料車位置發(fā)生變化，只需在操作面板上改變料車位置的數(shù)值即可完成對料車的定位。小車定位信號送至中央控制器PLC，見圖1。5.2中央控制器 見圖35.2.1 PLC的選擇和配置來自小車定位信號見圖2 送至中央控制器PLC數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300

4、見圖3，能夠滿足工藝的需求。輸入點用來監(jiān)控小車的運行狀態(tài)和系統(tǒng)的運行情況，輸出點用來控制變頻器從而對小車實現(xiàn)控制。PLC單元配有通訊口，實施和上位機以及變頻器的通訊。5.2.2 軟件設計上位機既可以對PLC實現(xiàn)編程，又可以通過工業(yè)監(jiān)控軟件組態(tài)王對PLC實施監(jiān)測和控制。編程軟件使用WindowsNT2000環(huán)境下的Concept軟件進行編程。上位機選用美國Intellution公司iFIX作為開發(fā)軟件。5.3 變頻調(diào)速裝置 見圖4變頻器采用ATV-68C13N6 系列變頻器，用它來控制小車。電動機選用YTSZ-250M-4 55kw。交流電源采用工頻單相交流380 V。為使電動機準確停車，變頻器

5、配有外接制動器，采用能耗制動。變頻器的速度控制信號來自中央控制器程序處理模擬量輸出模塊140ACO13000輸出420MA，從而實現(xiàn)電動機的平穩(wěn)調(diào)速和準確停車。6、有益效果該裝置自運行以來，穩(wěn)定可靠，操作簡便、設備維護量小、功能齊全。不僅克服了老式主令因凸輪和觸點組成，觸點部分故障率高等缺點，而且通過上位PC機利用工業(yè)監(jiān)控軟件組態(tài)王實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的監(jiān)控，中央控制器對變頻器實現(xiàn)控制，由變頻器控制小車拖動電動機上行過程實現(xiàn)低速啟動，高速運行，低速安全穩(wěn)定可靠停車，在很大程度上避免了小車過頂、掉底等直接影響豎窯正常生產(chǎn)的重大故障。7、圖面說明圖1 上料小車定位結(jié)構(gòu)圖圖2 上料小車位置分布圖圖3

6、中央控制結(jié)構(gòu)圖圖4 變頻器接線圖圖5 系統(tǒng)總圖8、實施例81小車定位整個裝置控制點多，不但要求有位置檢測、數(shù)據(jù)處理、數(shù)值報警，而且控制精度要求較高?，F(xiàn)小車定位檢測由現(xiàn)場變送單元、連接電纜等主要部件組成?，F(xiàn)場變送單元結(jié)構(gòu)由機座、傳動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)編碼器組成;現(xiàn)場變送單元安裝在現(xiàn)場，與受控設備(小車卷揚電機)傳動軸鋼性連接，通過旋轉(zhuǎn)編碼器和連接電纜將現(xiàn)場小車位置信號送至主控單元，主控單元結(jié)構(gòu)由可編程控制器、輸出繼電器、控制電源等組成，主控單元與現(xiàn)場檢測變送單元通過連接電纜連接，共同組成智能主令控制器。如圖1所示。通過旋轉(zhuǎn)在主令工作時，由受控設備通過現(xiàn)場檢測變送單元的傳動機構(gòu)帶動編碼器一起旋轉(zhuǎn)，編碼器產(chǎn)

7、生一系列位置碼并送到可編程序（plc）的輸入端，在plc內(nèi)部進行數(shù)學運算處理，同時與操作面板中可調(diào)的設定參數(shù)相比較，在合適的位置發(fā)出相應的控制信號，從而達到控制動作目的。控制器小車在上下運行時，同步帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，反應到PLC的是一系列的編碼，小車在上下運行整個行程中任一位置都在PLC中有一個相對于“原點”的編碼，這些編碼都反應了小車的當前位置與“原點”的關系（碼數(shù)），也就是用數(shù)字反映了小車在斜橋上實際位置，通過精度（50mm/碼）可以計算出當前位置距原點位置的米數(shù)，見圖2。圖2中Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3引自小車定位現(xiàn)分別作為上料小車系統(tǒng)中的常閉下限位、常開上加速、常開下加速、常

8、閉上限位信號送至中央控制器參與上料小車啟動，加減速，停止。當小車上升時“當前位”編碼連續(xù)增加，當“當前位”編碼上升大于30以后“上加速”限位Q0.1對應接點接通，送至中央控制器數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300第一點，上升到大于700以后“上加速”Q0.1斷開，送至中央控制器數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300第二點，上升到大于820時，上限位Q0.3斷開，送至中央控制器數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300第三點；小車下降過程中，“當前位”小于800時，“下加速”限位Q0.2接通，送至中央控制器數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300第四點，“當前位”小于130時，Q0.2斷開，送至中央

9、控制器數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300第五點，下降到小于10時，“下限位”Q0.0斷開，送至中央控制器數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300第六點。82中央控制器系統(tǒng)組成系統(tǒng)控制采用以PLC為核心的計算機控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡采用工業(yè)以太網(wǎng)和設備網(wǎng),通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通訊；通過人機操作界面（HMI）完成工藝流程動態(tài)畫面顯示、傳動系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)設定、操作方式的選擇。信號處理方式：a.現(xiàn)場開關量信號全部經(jīng)過中間繼電器隔離進入PLC模板；b.PLC繼電器輸出信號全部經(jīng)過中間繼電器隔離后控制各設備；c.現(xiàn)場模擬量信號需要經(jīng)過隔離器后生成的420mA信號進入PLC模板。具體層次結(jié)構(gòu)如下：

10、0; 第一層：遠程I/O從站，使用同軸電纜的遠程I/O網(wǎng)，其通訊速度為1.544M波特率，通過協(xié)議為S908的主/從站接口通訊處理器與PLC相連進行通訊，完成數(shù)據(jù)的采集及設備控制。第二層：過程控制系統(tǒng)，主要是將PLC和HMI（人機接面）通過基于TCP/IP協(xié)議的100MB工業(yè)以太網(wǎng)相連，組成以TCP/IP協(xié)議為通訊基礎的工業(yè)控制以太網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)采集及設備運行狀態(tài)的監(jiān)視和控制。滿足過程監(jiān)視、控制及管理自動化的要求。硬件采用Quantum PLC，CPU采用140CPU53414A， 數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300 數(shù)字量輸出模塊140DAO85300 模擬量輸入模塊140ACI03000

11、 模擬量輸出模塊140ACO13000 遠程通訊模塊采用140CRP93100（Head）和140CRA93100（Drop），通過帶有RIO接口的主/從站接口通訊處理器連接RIO從站，完成數(shù)據(jù)采集及設備控制。所有模塊均可插于任何槽位，底板速度高達80M。編程軟件使用WindowsNT2000環(huán)境下的Concept軟件進行編程。上位機由兩臺工業(yè)控制機，選用美國Intellution公司iFIX作為開發(fā)軟件。當“當前位”編碼上升大于30以后“上加速”限位Q0.1對應接點接通，經(jīng)中央控制器程序處理模擬量輸出模塊140ACO13000輸出20MA，上升到大于700以后“上加速”Q0.1斷開，經(jīng)中央控

12、制器程序處理模擬量輸出模塊140ACO13000輸出12MA,上升到大于820時，上限位Q0.3斷開,經(jīng)中央控制器程序處理模擬量輸出模塊140ACO13000輸出4MA。同樣，小車下降過程中，“當前位”小于800時，“下加速”限位Q0.2接通，經(jīng)中央控制器程序處理模擬量輸出模塊140ACO13000輸出20MA，“當前位”小于130時，Q0.2斷開，經(jīng)中央控制器程序處理模擬量輸出模塊140ACO13000輸出12MA，下降到小于10時，“下限位”Q0.0斷開，經(jīng)中央控制器程序處理模擬量輸出模塊140ACO13000輸出4MA。8.3 變頻調(diào)速裝置變頻控制系統(tǒng)，是在中央控制器程序處理模擬量輸出模

13、塊140ACO13000送給變頻器420mA模擬量信號，用以調(diào)整交流電機的運轉(zhuǎn)速度，控制載料小車運行。變頻器運行的條件是接通正轉(zhuǎn)命令（K1閉合）或接通反轉(zhuǎn)命令（K2閉合），此命令由中央控制器根據(jù)運行約束條件輸出上升、下降點來控制。上述兩個條件具備后，逆變器就輸出可變頻率的電源，電機隨之平滑、無級調(diào)速運轉(zhuǎn)， 載料小車在上升或下降過程中，運行狀態(tài)分成三個階段:低速段、高速段、停止段。其中四個變速點(上升、下降各兩個)是通過小車定位系統(tǒng)中智能主令控制器發(fā)出信號給中央控制器PLC數(shù)字量輸入模塊 140DAI75300，隨后經(jīng)程序處理中央控制器模擬量輸出模塊140ACO13000輸出相應的模擬量信號42

14、0MA給變頻器，來實現(xiàn)低速高速低速的變換，見圖5。整個過程是“當前位”編碼上升大于30以后“上加速”限位Q0.1對應接點接通，經(jīng)程序處理中央控制器模擬量輸出模塊140ACO13000輸出20MA，此時變頻器AI2端口接到20MA,變頻器輸出50HZ給電機,電機以最高速度運轉(zhuǎn)；“當前位”上升到大于700以后“上加速”Q0.1斷開，經(jīng)程序處理中央控制器模擬量輸出模塊140ACO13000輸出12MA, 此時變頻器AI2端口接到12MA,變頻器輸出25HZ給電機,電機以中等速度運轉(zhuǎn)；“當前位”上升到大于820時，上限位Q0.3斷開，經(jīng)程序處理中央控制器模擬量輸出模塊140ACO13000輸出4MA，此時變頻器AI2端口接到4MA,變頻器輸出0HZ給電機,電機停止運轉(zhuǎn)；小車下降過程中，“當前位”小于800時，“下加速”限位Q0.2接通，經(jīng)程序處理中央控制器模擬量輸出模塊140ACO13000輸出20MA, 此時變頻器AI2端口接到20MA,變