一種料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法
2023-05-06 08:25:36
專利名稱：一種料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種行程控制裝置，尤其涉及一種煉鐵高爐用料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法。
背景技術：
在高爐煉鐵車間，卷揚料車及探尺的行程控制為高爐上料控制的核心內容。對於料車來說，傳統的位置檢測採用機械式凸輪控制器(有觸點)或電子式凸輪控制器(無觸點)進行，但經過一段時間運行後，由於鋼絲繩的鬆弛以及凸輪的機械誤差，所有需檢測的位置將發生偏移，使得工作人員不得不對凸輪內部的旋轉片重新進行調整。
對於維護人員來說，該項工作耗時長且不易掌握，需通過料車反覆的實際運行才能重新定位，特別是當停車位調整不當時，容易造成料車運行到軌道分歧點的上方或在槽下側不能準確停在中間料倉下料口位置，嚴重影響料車正常運行。
對於探尺來說，傳統的位置檢測也採用機械式凸輪控制器或電子式凸輪控制器進行，但當高爐料線改變時，需重新調整主令的各個位置點，不能滿足動態調整料線的要求，即使採用編碼器將信號送入計算機來檢測時，也需要工程師通過修改程序及畫面來實現，給後期的設備運行維護造成了不便。發明內容
本發明的目的在於提出一種獨立的料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法，以克服現有單一的電子式或機械式凸輪控制器調試繁瑣、精度較低、以及使用維護不便的問題。
為實現上述目的，本發明的一種料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法的具體技術方案為:
—種料車或探尺的行程控制裝置，包括PLC控制器、人機界面和安裝於現場的編碼器，編碼器的連接軸與料車或探尺的電機變速箱的一端相連，編碼器的通訊埠連接到PLC控制器，人機界面與PLC控制器相連，用於界面操作。
一種上述料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，包括以下步驟:將料車或探尺的行程控制裝置安裝到操作現場，並進行初始數據採集；選定料車或探尺的行程「零點」，並將編碼器檢測到的每一脈衝數值或編碼值轉化為「相對位移量」；計算「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量，並找出料車或探尺的「限位區間」;將該「限位區間」存儲到PLC控制器(I)中，並設定該「限位區間」的作用。
相比現有技術，本發明的料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法的優點在於:
(I)外部檢測設備採用增量型或絕對值型編碼器均可；可同時接入多路編碼器信號；多個直接的無源開關量位置輸出；可根據用戶要求定製位置檢測程序並將其固化在其中，通過操作面板修改參數即可滿足不同用戶的要求；可與其他PLC系統進行通訊。
(2)在操作面板上可以顯示操作信息、故障信息、維護信息，用戶菜單等，維護方便；結構緊湊，外殼堅固，高電磁兼容性，防護等級IP65 (正面)，可在現場單獨就地安裝。
(3)可廣泛應用於高爐料車卷揚行程檢測、探尺位置檢測、轉爐傾動位置檢測、氧槍提升位置檢測，也可應用於其他位置檢測點實時變化的重要場所。
圖1為本發明的料車或探尺的行程控制裝置的結構簡圖2為本發明的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法的流程框圖3為本發明的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法中的零點校正程序框圖。
具體實施方式
為了更好的了解本發明的目的、結構及功能，下面結合附圖，對本發明的一種料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法做進一步詳細的描述。
如圖1所示，本發明的料車或探尺的行程控制裝置包括小型化的PLC控制器1(可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller)、微型人機界面3 (HMI)、以及安裝於現場的編碼器2。其中，PLC控制器I帶有集成通訊功能接口 PROFIBUS DP或其他總線埠，以及帶有集成的I/O單元端埠，可直接加掛帶有高速計數功能的計數器模塊；微型人機界面3的面板為LED顯示，觸摸式按鍵。
進一步，參見圖1，本發明的料車或探尺的行程控制裝置的具體設置形式為:編碼器2的連接軸通過法蘭盤或軸套連接到料車或探尺的電機變速箱(圖中未示)的一端；當編碼器2為絕對值形式時，其通訊埠通過現場總線連接到PLC控制器I的DP埠或相同類型的其他通訊埠，當編碼器為增量型時，其接線埠通過屏蔽電纜連接到PLC控制器的計數功能模塊輸入端，以實現編碼器信號的傳輸；人機界面3與PLC控制器I相連，用於界面操作。
下面參見圖2，本發明的料車或探尺的行程控制裝置的操作步驟為:
首先，將本發明的料車或探尺的行程控制裝置安裝到操作現場，並進行初始數據米集。
當料車或探尺移動時，現場的電機變速箱會帶動編碼器2 —起旋轉，編碼器2將料車或探尺的位移轉化為格雷碼或同步脈衝數，並輸送到PLC控制器I內的寄存器中。當採用增量型編碼器時，PLC控制器I上增設高速計數模板，以獲得同步脈衝數；而當採用絕對值編碼器時，PLC控制器I直接通過現場總線獲得格雷碼編碼值。
其次，選定料車或探尺的行程「零點」，並將編碼器檢測到的每一脈衝數值或編碼值轉化為「相對位移量」。
料車或探尺的整個移動過程時，編碼器2會採集到連續的一系列編碼值或脈衝數，並將其存儲到PLC控制器I內部的寄存器當中。根據具體情況，可將料車或探尺行程中的某一特定位置定義為「零點」，相當於料車或探尺的移動參考點。
確定了 「零點」之後，料車或探尺在整個行程中的任一位置都具有一個相對於「零點」的唯一的編碼值或脈衝數，稱之為「相對位移量」。「相對位置量」通過編碼器檢測到的料車或探尺在行程中該位置的數值減去「零點」對應的數值而獲得。
然後，計算「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量，並找出料車或探尺的「限位區間」。
「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量可通過下述方法計算得出:找出編碼器2初始數據採集中的相對於「零點」的下極限值和上極限值，並以下極限值和上極限值所對應的脈衝數或編碼值為橫坐標，下極限值和上極限值所對應的實際行程為縱坐標，計算通過兩點的直線斜率，即是「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量。
由於各種增量型編碼器的最小解析度為1024 ;絕對值編碼器的單圈最小解析度為8192。對於通過鋼絲繩牽引捲筒帶動的料車或探尺而言，一般料車或探尺的行程在幾米到幾十米的範圍內，所以當編碼器應用於以上設備時，其「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量將控制在幾毫米到幾十毫米(mm)範圍以內。
因此，「相對位移量」的數值每變化一位，料車或探尺便僅移動幾個到幾十個毫米。而對於要檢出料車或探尺的以米為單位的檢出點(料車或探尺停靠點)來說，每個檢出點都會有一定區段內的「相對位移量」滿足精度要求，而該區段內的「相對位移量」即構成了料車或探尺的「限位區間」。
最後，將該「限位區間」存儲到PLC控制器I中，並設定為當料車或探尺在行程中某一位置處的「相對位移量」處於該「限位區間」時，PLC控制器I對料車或探尺進行相應的控制操作，如加速、減速、鎖定等。
基於上述內容可知本發明的一種料車或探尺的行程控制裝置可以有效避免機械凸輪或普通電子凸輪(接近開關發訊)控制器位置檢測精度不高的問題。
另外，對於本發明的料車或探尺等鋼絲繩牽引控制設備還可編制「零點」校正程序，檢修維護人員可通過人機界面3校正行程控制裝置的「零點」偏差，以消除設備運行一段時間後造成的位置偏差，提高了設備運行維護的安全性及可操作性。
下面參見圖3具體說明本發明的料車或探尺的行程控制裝置中的「零點」校正的具體步驟:
PLC控制器I實時監控料車或探尺的預設「零點」的編碼值與料車或探尺到達「零點」位置時的實際編碼值。如果預設「零點」的編碼值與到達「零點」位置時的實際編碼值的偏差小於「允許糾偏值」(根據工程需要具體設定)，則繼續按照預設過程進行料車或探尺的運行控制；而如果預設「零點」的編碼值與到達「零點」位置時的實際編碼值的偏差大於「允許糾偏值」，則啟動「零點」校正程序。
此時，本發明的料車或探尺的行程控制裝置將重新對料車或探尺的整個移動過程進行數據採集，具體是編碼器2隨電機變速箱一起旋轉，將料車或探尺的位移轉化為格雷碼或同步脈衝數，並輸送到PLC控制器I內的寄存器中。接著PLC控制器I重新計算料車或探尺在任一位置時相對於「零點」的「相對位移量」。然後根據「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量，重新找出料車或探尺的「限位區間」並存儲到PLC控制器I中，由此完成料車或探尺的「零點」校正。
本發明的料車或探尺的行程控制裝置可在設備旁的機旁箱上安裝或無臺面超緊湊安裝，能在最有限的空間中實現單機設備的控制要求，實際應用時只需將編制好的通用程序固化到PLC控制器的內存中即可使用。
以上藉助具體實施例對本發明做了進一步描述，但是應該理解的是，這裡具體的描述，不應理解為對本發明的實質和範圍的限定，本領域內的普通技術人員在閱讀本說明書後對上述實施例做出的各種修改，都屬於本發明所保護的範圍。
權利要求
1.一種料車或探尺的行程控制裝置，其特徵在於，包括PLC控制器(I)、人機界面(3)和安裝於現場的編碼器(2)，編碼器(2)的連接軸與料車或探尺的電機變速箱的一端相連，編碼器(2 )的通訊埠連接到PLC控制器(I)，人機界面(3 )與PLC控制器(I)相連，用於界面操作。
2.根據權利要求1所述的料車或探尺的行程控制裝置，其特徵在於，編碼器(2)為增量型編碼器，PLC控制器(I)上設有計數模板，編碼器(2)的接線埠通過屏蔽電纜與PLC控制器(I)的計數模板相連，以將同步脈衝數傳輸至PLC控制器(I);或者編碼器(2)為絕對值編碼器，編碼器(2)直接通過現場總線與PLC控制器(I)相連，以將格雷碼編碼值傳輸至PLC控制器(I)。
3.—種如權利要求1中所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，包括以下步驟: 將料車或探尺的行程控制裝置安裝到操作現場，並進行初始數據採集； 選定料車或探尺的行程「零點」，並將編碼器檢測到的每一脈衝數值或編碼值轉化為「相對位移量」; 計算「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量，並找出料車或探尺的「限位區間」； 將該「限位區間」存儲到PLC控制器(I)中，並設定該「限位區間」的作用。
4.根據權利要求3所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，初始數據採集包括:當料車或探尺移動時，現場的電機變速箱帶動編碼器(2) —起旋轉，編碼器(2)將料車或探尺的位移轉化為格雷碼或同步脈衝數，並輸送到PLC控制器(I)。
5.根據權利要求4所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，料車或探尺行程中的某一位置處的「相對位移量」通過編碼器檢測到的料車或探尺在該位置處的數值減去「零點」對應的數值獲得。
6.根據權利要求5所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量通過下述方法計算得出:找出編碼器(2)初始數據採集中的相對於「零點」的下極限值和上極限值，並以下極限值和上極限值所對應的脈衝數或編碼值為橫坐標，下極限值和上極限值所對應的實際行程為縱坐標，計算通過兩點的直線斜率，該直線斜率即是「 相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量。
7.根據權利要求6所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，「限位區間」為滿足料車或探尺檢出點的精度要求的「相對位移量」的一定區段。
8.根據權利要求3或7所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，PLC控制器(I)實時監控料車或探尺的預設「零點」的編碼值與料車或探尺到達「零點」位置時的實際編碼值。
9.根據權利要求8所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，如果預設「零點」的編碼值與到達「零點」位置時的實際編碼值的偏差小於「允許糾偏值」，繼續按照預設過程進行料車或探尺的運行控制；如果預設「零點」的編碼值與到達「零點」位置時的實際編碼值的偏差大於「允許糾偏值」，啟動「零點」校正程序。
10.根據權利要求9所述的料車或探尺的行程控制裝置的操作方法，其特徵在於，「零點」校正程序包括:重新對料車或探尺的整個移動過程進行數據採集，並重新計算料車或探尺在任一位置時相對於「零點」的「相對位移量」，根據「相對位移量」的每一單位值所代表的實際行程量，重新 找出料車或探尺的「限位區間」並存儲到PLC控制器(I)中。
全文摘要
本發明公開了一種料車或探尺的行程控制裝置及其操作方法，該行程控制裝置包括PLC控制器(1)、人機界面(3)和安裝於現場的編碼器(2)，編碼器(2)的連接軸與料車或探尺的電機變速箱的一端相連，編碼器(2)的通訊埠連接到PLC控制器(1)，人機界面(3)與PLC控制器(1)相連，用於界面操作。本發明的料車或探尺的行程控制裝置在操作面板上可以顯示操作信息、故障信息、維護信息，用戶菜單等，維護方便；結構緊湊，外殼堅固，高電磁兼容性，防護等級IP65(正面)，可在現場單獨就地安裝。
文檔編號C21B5/00GK103175414SQ20131011708
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月7日 優先權日2013年4月7日
發明者李小健 申請人:中冶東方工程技術有限公司