副槍旋轉機構穩定性的控制方法

2023-06-15 09:43:41

副槍旋轉機構穩定性的控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法，依靠副槍旋轉機構本身的減速機軸作為支撐點承載整個旋轉機構，不增加其他任何機械支撐設備或固定，只是在控制迴路中通過PLC內部計算方法和變頻器計算方法兩種計算方法的結合運用，實現了副槍旋轉機構的穩定運轉。本發明提供的副槍旋轉機構穩定性的控制方法，在能夠保證機構穩定運轉的同時，由於不需要增加其他任何機械支撐設備或固定，因此能夠降低設備的維護量、節約成本，節省設備使用空間。
【專利說明】副槍旋轉機構穩定性的控制方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及煉鋼副槍控制【技術領域】，特別涉及一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法。
【背景技術】
[0002]副槍旋轉機構包括驅動電機、減速機、槍體負載及結構框架，副槍旋轉機構整體坐落在旋轉小車上，由減速機軸作為支撐點來承載整個旋轉機構。參見圖1，作為負載的副槍槍體到支撐點的距離為702.46mm，而電機驅動力到支撐點距離為156.8mm。由於作為負載的副槍槍體相對較重且到支撐點距離較長，而電機驅動力到支撐點距離較短，這種情況下，副槍旋轉機構在運行過程中穩定性較差。目前一般此種形式的副槍旋轉機構通常採用在長杆重載的一端增加支撐架及旋轉軌道，這樣就有兩個支撐點，並且在負載端設置的支撐隨著副槍一起旋轉，這就需要很大的空間來設計旋轉軌道，目前的這種機械設計對實際環境空間要求有較大的空間，並且對環形軌道的支撐要求也較高，又由於支撐軌道難於調平等因素的影響，使得副槍旋轉機構無法平穩停車，因此在實際生產中考慮在控制計算方法上實現穩定無晃動停車。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法，以實現副槍旋轉機構平穩無晃動停車。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法，該方法不需要增加其他機械支撐設備，只是在控制迴路中通過控制計算方法實現副槍旋轉機構的穩定運轉，所述控制迴路包括:
[0005]位置編碼器，採集位置信號給PLC，計算速度給出時刻和速度給定值，並傳送給變頻器；
[0006]速度編碼器，反饋現場實際設備運行速度給變頻器，通過變頻器傳送給PLC，進行軟體計算；
[0007]變頻器，實現電機變頻調速，同時進行設備間的數據傳輸；
[0008]PLC，採集位置、速度、轉矩信號，進行內部計算，然後控制變頻器輸出；
[0009]接近開關，副槍旋轉機構在測量位與連接位的停止信號；
[0010]所述控制迴路中的計算方法控制為PLC內部計算方法控制和變頻器計算方法控制的結合運用，
[0011] 其中，所述PLC內部計算方法控制包括:對變頻器進行速度給定，並在連接位進行位置編碼器標定，設定副槍從133開始以頻率50HZ高速旋轉，然後在減速區間以頻率從50HZ到5HZ逐級減速旋轉，再在低速區間以頻率5HZ低速旋轉，最後停止限位於1354位置；所述減速區間範圍的兩端值之差為425，所述低速區間範圍的兩端值之差不低於65 ；
[0012]所述變頻器計算方法控制包括:在變頻器內採集直流母線電壓，對減速區間的直流母線電壓進行計算，確保減速區間內副槍旋轉頻率從50HZ到5HZ的減速過程中變頻器直流母線電壓始終控制在1V波動範圍內，並在變頻器內採集停止時刻的限位信號、輸出轉矩和轉速，對停止位置進行人為轉矩幹預控制，將輸出轉矩絕對值取為原來的1/2，作為副槍旋轉速度的給定。
[0013]進一步地，所述對變頻器進行速度給定是根據速度公式8000-7000*(實際位置-設定的減速起點位置)/(設定的減速終點位置-設定的減速起點位置)給定的。
[0014]進一步地，所述副槍減速旋轉的減速區間為從864至1289，所述副槍低速旋轉的低速區間為從1289至1354。
[0015]進一步地，所述副槍在減速區間內減速旋轉是按照程序循環周期時間及編碼器計數開始逐級減速。
[0016]進一步地，所述副槍在減速區間內逐級減速的實際速度計算公式為:8000-7000*(實際位置-設定的減速起點位置)/(設定的減速終點位置-設定的減速起點位置)。
[0017]進一步地，所述在變頻器內採集停止時刻的輸出轉矩後，再次由變頻器輸出副槍旋轉給定速度，使副槍二次運行停止。
[0018]進一步地，所述副槍二次運行停止是副槍運行0.3S-0.5S停止。
[0019]本發明提供的一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法，依靠副槍旋轉機構本身的減速機軸作為支撐點來承載整個旋轉機構，不需要增加其他任何機械支撐設備或固定，只是在控制迴路中通過控制計算方法，實現了副槍旋轉機構長期保持平穩無晃動停車，降低了設備的維護量、節約了成本，節省了設備使用空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例提供的副槍旋轉機構的簡單結構示意圖。
[0021]圖2為本發明實施例提供的副槍旋轉機構穩定性的控制方法的原理圖。
【具體實施方式】
[0022]參見圖2，本發明實施例提供的一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法，依靠副槍旋轉機構本身的減速機軸作為支撐點承載整個旋轉機構，不增加其他任何機械支撐設備或固定，只是在控制迴路中通過控制計算方法實現副槍旋轉機構的穩定運轉，其控制迴路包括:
[0023]位置編碼器，用於採集位置信號給PLC，計算速度給出時刻和速度給定值，並傳送給變頻器；
[0024]速度編碼器，用於反饋現場實際設備運行速度給變頻器，通過變頻器傳送給PLC，進行軟體計算；
[0025]變頻器，用於實現電機變頻調速，同時進行設備間的數據傳輸；
[0026]PLC，用於採集位置、速度、轉矩信號，進行內部計算，然後控制變頻器輸出；
[0027]接近開關，用於副槍旋轉機構在測量位與連接位的停止信號。
[0028]在副槍旋轉機構運行過程中，需要採集副槍旋轉過程中的位置信號，通過PLC進行位置計算，給出速度信號到變頻器，當副槍旋轉到測量位限位後，則不由PLC進行位置計算給出變頻器速度，而是採集旋轉過程中的實際速度信號和轉矩信號給變頻器，同時變頻器把實際速度和轉矩再傳送給PLC，經過計算後，為變頻器速度提供附加速度給定，採用這種控制方法可以使副槍旋轉到測量位後平穩無晃動停止。這種控制方法中的計算方法具體如下:
[0029]1.PLC內部計算方法
[0030]按PLC程序中的速度公式8000-7000* (實際位置-設定的減速起點位置)/ (設定的減速終點位置-設定的減速起點位置)，由PLC通過與變頻器的通訊，對變頻器進行速度給定，8000對應的副槍旋轉頻率為50HZ。並在連接位進行位置編碼器標定，設定副槍從133開始以旋轉頻率為50HZ的速度進入高速區間高速旋轉，當計數到864時開始從高速區間進入減速區間減速旋轉，當計數到1289時開始從減速區間進入低速區間低速旋轉，最後停止限位定於1354位置。由於副槍旋轉有時間限定，因此將副槍高速旋轉的高速區間設定為從133至864、在這個高速區間內副槍以50HZ的頻率高速旋轉。從連接位到測量位，為保證變頻器直流母線1V電壓穩定波動，將副槍減速旋轉的減速區間設定為從864至1289，在此減速區間內，副槍旋轉的速度由50HZ逐級減速到5HZ，為了保證電機在此減速區間內由50HZ逐級減速為5HZ時，能夠使得變頻器直流母線電壓控制在1V波動範圍內，副槍減速旋轉的減速區間的兩端值之差425要保持不變，即計數1289和864可以一起前後移動位置，但計數的兩端值之差必須 為425保持不變。根據副槍運行周期時間的限制，為保證從低速區到測量位的最短穩定運行，將副槍低速旋轉的低速區間設定為從1289至1354，在此低速區間內副槍旋轉以頻率為5HZ的速度低速旋轉，低速區間兩端值之差1354-1289 = 65為低速區的最小範圍，即低速區間的兩端值之差不能低於65。
[0031]並且副槍在減速區間內按照程序循環周期時間及編碼器計數開始逐級減速，即程序每循環運行一次，編碼器計數增加一次。副槍在減速區間內逐級減速的實際速度按公式:8000-7000* (實際位置-設定的減速起點位置)/ (設定的減速終點位置-設定的減速起點位置)，進行計算確定。這樣可以確保副槍旋轉機構能夠平穩無晃動停車。
[0032]2.變頻器計算方法
[0033]在變頻器內採集直流母線電壓，對減速區間的直流母線電壓進行計算，在從864至1289的減速區間範圍內，當副槍旋轉速度從頻率50HZ減速到5HZ的過程中，能夠確保變頻器直流母線電壓始終控制在1V波動範圍內。
[0034]並且，在變頻器內採集停止時刻的限位信號、輸出轉矩、轉速。一般在停止位變頻器會根據PI調節進行停車，但由於位置編碼器運行過程中不可避免會稍有偏差，一般經過PI調節只能穩定3至5天，無法實現長時間的穩定無晃動停車，嚴重製約了煉鋼生產。因此對停止位置進行人為的轉矩幹預控制，把停止時刻的瞬時輸出轉矩採集後傳送給PLC，由PLC對實際晃動速度的方向進行判定,根據實際速度方向把轉矩方向判定後輸出，將輸出轉矩絕對值取為原來的1/2，作為旋轉速度的給定，此時PLC將不再對變頻器進行速度給定。這樣可以使設備穩定停車，並保持長期穩定。
[0035]並且，當副槍運行到達測量位限位時，限位為直徑3釐米的接近開關，PLC停止對變頻器的速度給定，此時副槍停止在限位即接近開關的邊緣，容易因外界因素產生輕微晃動，致使副槍晃出接近開關的範圍，使得副槍到達測量位限位的信號消失。為避免這種現象的發生，此時由變頻器採集輸出轉矩再經過變頻器的內部參數設定，使得採集到的輸出轉矩作為變頻器的速度附加給定，再次由變頻器輸出給定副槍旋轉速度，使副槍運行0.3S至
0.5S後就能停止，保證副槍能夠停止在測量位限位的中間位置，這樣即使外界有輕微晃動，也不會使得接近開關的信號消失。
[0036]本發明提供的一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法，通過PLC內部計算方法和變頻器計算方法這兩種計算方法結合運用，可以使副槍旋轉機構能夠長期保持平穩無晃動停車。而不必再增加其他支撐設備，從而可以降低設備的維護量、節約成本。
[0037] 最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種副槍旋轉機構穩定性的控制方法，其特徵在於，該方法在控制迴路中通過控制計算方法實現副槍旋轉機構的穩定運轉，所述控制迴路包括: 位置編碼器，採集位置信號給PLC，計算速度給出時刻和速度給定值，並傳送給變頻器； 速度編碼器，反饋現場實際設備運行速度給變頻器，通過變頻器傳送給PLC，進行軟體計算; 變頻器，實現電機變頻調速，同時進行設備間的數據傳輸； PLC，採集位置、速度、轉矩信號，進行內部計算，然後控制變頻器輸出； 接近開關，副槍旋轉機構在測量位與連接位的停止信號； 所述控制迴路中的計算方法控制為PLC內部計算方法控制和變頻器計算方法控制的結合運用， 其中，所述PLC內部計算方法控制包括:對變頻器進行速度給定，並在連接位進行位置編碼器標定，設定副槍從133開始以頻率50HZ高速旋轉，然後在減速區間以頻率從50HZ到5HZ逐級減速旋轉，再 在低速區間以頻率5HZ低速旋轉，最後停止限位於1354位置；所述減速區間範圍的兩端值之差為425，所述低速區間範圍的兩端值之差不低於65 ； 所述變頻器計算方法控制包括:在變頻器內採集直流母線電壓，對減速區間的直流母線電壓進行計算，確保減速區間內副槍旋轉頻率從50HZ到5HZ的減速過程中變頻器直流母線電壓始終控制在1V波動範圍內，並在變頻器內採集停止時刻的限位信號、輸出轉矩和轉速，對停止位置進行人為轉矩幹預控制，將輸出轉矩絕對值取為原來的1/2，作為副槍旋轉速度的給定。
2.根據權利要求1所述的副槍旋轉機構穩定性的控制方法，其特徵在於:所述對變頻器進行速度給定是根據速度公式8000-7000* (實際位置-設定的減速起點位置)/ (設定的減速終點位置-設定的減速起點位置)和固定頻率50HZ給定的。
3.根據權利要求1所述的副槍旋轉機構穩定性的控制方法，其特徵在於:所述副槍減速旋轉的減速區間為從864至1289，所述副槍低速旋轉的低速區間為從1289至1354。
4.根據權利要求3所述的副槍旋轉機構穩定性的控制方法，其特徵在於:所述副槍在減速區間內減速旋轉是按照程序循環周期時間及編碼器計數開始逐級減速。
5.根據權利要求4所述的副槍旋轉機構穩定性的控制方法，其特徵在於:所述副槍在減速區間內逐級減速的實際速度計算公式為:8000-7000* (實際位置-設定的減速起點位置)/(設定的減速終點位置-設定的減速起點位置)。
6.根據權利要求1所述的副槍旋轉機構穩定性的控制方法，其特徵在於:所述在變頻器內採集停止時刻的輸出轉矩後，再次由變頻器輸出副槍旋轉給定速度，使副槍二次運行停止。
7.根據權利要求6所述的副槍旋轉機構穩定性的控制方法，其特徵在於:所述副槍二次運行停止是副槍運行0.3S-0.5S停止。
【文檔編號】C21C5/46GK104032070SQ201410275797
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】王景娟, 楊林, 呂永學, 劉瑞林, 史良, 劉向金, 李珊珊, 陳曉偉 申請人:首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司