高爐爐頂探尺的雙閉環(huán)控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高爐爐頂系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別涉及高爐爐頂探尺的雙閉環(huán)控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]探尺是用來探尺高爐內(nèi)部礦石和焦炭的料面實際位置的重要設(shè)備，它能夠準確探測料面，并在重錘到達料面后跟隨料面，從而提供準確而直觀的數(shù)據(jù)供冶煉操作人員準確了解爐內(nèi)料面情況和爐況，以便很好地掌握布料時間和布料品種。因此，探尺的可靠運行是高爐順利運行的前提保障。基于探尺的上述動作過程，對探尺的控制提出非常嚴格的要求:探尺的放尺過程一定要平穩(wěn)，探尺在探測和跟隨料面過程中，不能出現(xiàn)倒尺和埋尺現(xiàn)象。
[0003]目前，探尺的主流控制方式為交流變頻矢量的探尺控制方式，放尺過程的探尺控制是整個探尺控制的核心，如何確保探尺平穩(wěn)探測到料面，不倒垂，精確跟隨料面，并減小對探尺本身的機械沖擊，一直是探尺控制的重點和難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種高爐爐頂探尺的雙閉環(huán)控制方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)放尺過程的快速平穩(wěn)，沖擊小，不倒垂，捕捉料面準確，克服摩擦擾動和鏈條重量補償以實時跟隨料面，實現(xiàn)對探尺的精確控制。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:一種高爐爐頂探尺的雙閉環(huán)控制方法，其特征在于:它包括以下步驟:
[0006]S1、速度控制模式下放尺:
[0007]在探尺滿足放尺條件時，變頻器切換至速度控制模式，當(dāng)探尺重錘的深度小于深度設(shè)定值時，采用速度閉環(huán)的方式控制勻速放尺，速度設(shè)定為第一速度設(shè)定值Vsrtl，待探尺重錘的深度達到深度設(shè)定值，速度設(shè)定值設(shè)定為第二速度設(shè)定值Vsrt2;其中V set2<vsetl；
[0008]S2、捕捉料面:
[0009]開始放尺N秒后，實時判斷電機的轉(zhuǎn)矩電流是否發(fā)生突變，若電機轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生突變減小，則變頻器切換至轉(zhuǎn)矩控制模式，否則一直采用速度控制模式；
[0010]S3、轉(zhuǎn)矩控制模式下扶尺和浮尺:
[0011 ] (I)根據(jù)料面深度對探尺鏈條的重量進行補償，實時計算得到力矩設(shè)定值Tsrtl和Tsrt2，其中Tsrtl為防倒垂力矩，T srt2為浮尺力矩；T srtl和T srt2滿足以下關(guān)系:
[0012]Tsetl>重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力，
[0013]下放的鏈條重量-摩擦阻力<Tset2<重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力；
[0014](2)在進入轉(zhuǎn)矩控制模式后，首先將力矩給定值設(shè)定為Tsrtl，作用時間為h，用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設(shè)定為Tsrt2，探尺開始跟隨料面；
[0015](3)在浮尺力矩Tsrt2的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計算料面的下降速度，若探尺長時間沒有下降速度，則適當(dāng)減小Tsrt2的作用力大??；待探尺開始下降后，將Tsrt2按照⑴中的公式恢復(fù)；
[0016](4)實時判斷料面的下降速度是否超過速度閾值，若超過則回到SI ;
[0017]S4、當(dāng)探尺到達設(shè)定料線并收到布料指令，或者探尺達到下極限，則停止放尺，準備提尺。
[0018]按上述方法，所述的S2電機轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生突變減小的標志為轉(zhuǎn)矩電流〈0.1OAo
[0019]一種高爐爐頂探尺的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:它包括以下模塊:
[0020]速度控制模式下放尺模塊，用于在探尺滿足放尺條件時，變頻器切換至速度控制模式，當(dāng)探尺重錘的深度小于深度設(shè)定值時，采用速度閉環(huán)的方式控制勻速放尺，速度設(shè)定為第一速度設(shè)定值VsertI,待探尺重錘的深度達到深度設(shè)定值，速度設(shè)定值設(shè)定為第二速度設(shè)定值V
set2 ? 其中V set2 <Vsetl；
[0021]捕捉料面模塊，用于開始放尺N秒后，實時判斷電機的轉(zhuǎn)矩電流是否發(fā)生突變，若電機轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生突變減小，則變頻器切換至轉(zhuǎn)矩控制模式，否則一直采用速度控制模式；
[0022]轉(zhuǎn)矩控制模式下扶尺和浮尺模塊，
[0023]停止模塊，用于當(dāng)探尺到達設(shè)定料線并收到布料指令，或者探尺達到下極限，則停止放尺，準備提尺；
[0024]其中轉(zhuǎn)矩控制模式下扶尺和浮尺模塊包括:
[0025]重量補償模塊，用于根據(jù)料面深度對探尺鏈條的重量進行補償，實時計算得到力矩設(shè)定值Tsrtl和T srt2，其中Tsrtl為防倒垂力矩，T srt2為浮尺力矩；T srtl和T srt2滿足以下關(guān)系:
[0026]Tsetl>重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力，
[0027]下放的鏈條重量-摩擦阻力<Tset2<重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力；
[0028]跟隨模塊，用于在進入轉(zhuǎn)矩控制模式后，首先將力矩給定值設(shè)定為Tsrtl，作用時間為，用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設(shè)定為Tsrt2，探尺開始跟隨料面；
[0029]力矩調(diào)整模塊，用于在浮尺力矩1；&的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計算料面的下降速度，若探尺長時間沒有下降速度，則適當(dāng)減小Tsrt2的作用力大小；待探尺開始下降后，將Tsrt2按照重量補償模塊中的公式恢復(fù)；
[0030]速度控制模塊，用于實時判斷料面的下降速度是否超過速度閾值，若超過則回到速度控制模式下放尺模塊。
[0031]按上述系統(tǒng)，所述的S2電機轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生突變減小的標志為轉(zhuǎn)矩電流〈0.1OAo
[0032]本發(fā)明的有益效果為:(1)采用速度閉環(huán)控制的方式實現(xiàn)勻速放尺，通過切換放尺速度，探尺沖擊料面，避免倒垂；(2)結(jié)合料面深度和鏈條的重量，采用實時修改防倒垂力矩和浮尺力矩設(shè)定值的變力矩控制的方式完成探尺防倒垂控制和跟隨料面控制，通過對速度的閉環(huán)檢測，判斷摩擦力的大小而調(diào)整浮尺力矩的作用大小，保證探尺不倒垂且實時跟隨料面。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明一實施例的裝置總體架構(gòu)圖。
[0034]圖2是本發(fā)明一實施例的控制方法流程圖。
[0035]圖中，1:探尺重錘；2:探尺鏈條；3:探尺滾筒；4:減速機；5:聯(lián)軸器和制動器；6:變頻電機；7:絕對值編碼器；8:增量型編碼器；9:PLC控制器；10:矢量變頻器。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合具體實例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0037]高爐探尺控制裝置，包括探尺重錘1、探尺鏈條2、探尺滾筒3、減速機4、聯(lián)軸器和制動器5、變頻電機6、絕對值編碼器7、增量型編碼器8、PLC控制器9和矢量變頻器10。變頻電機6的軸承經(jīng)聯(lián)軸器和制動器5與減速機4機械相連，減速機4與探尺滾筒3同軸連接，探尺滾筒3通過探尺鏈條2連接探尺重錘1，變頻電機6與變頻器通過動力變頻電纜連接；增量型編碼器8與變頻電機6同軸連接，用以測量電機轉(zhuǎn)速，增量型編碼器8通過硬接線的方式連接到矢量變頻器10，以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制；絕對值型編碼器7與減速機4同軸連接，絕對值編碼器7通過總線或硬接線連接到PLC控制器9，PLC控制器9讀取絕對值編碼器7的數(shù)據(jù)，計算得出探尺重錘I的實際深度；PLC控制器通過硬接線或總線連接到矢量變頻器8，可實時獲得矢量變頻器10的轉(zhuǎn)矩電流、輸出頻率等參數(shù)，可實時向矢量變頻器下發(fā)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令、切換速度力矩模式指令，寫入速度和力矩的給定值，完成PLC控制器9和矢量變頻器10對探尺探頭I的控制。
[0038]本實施例提供一種高爐爐頂探尺的雙閉環(huán)控制方法，包括以下步驟:
[0039]S1、速度控制模式下放尺:
[0040]在探尺滿足放尺條件時，變頻器切換至速度控制模式，當(dāng)探尺重錘的深度小于深度設(shè)定值(本實施例取Im)時，采用速度閉環(huán)的方式控制勻速放尺，速度設(shè)定為第一速度設(shè)定值Vsrtl (取0.3m/s左右)，待探尺重錘的深度達到深度設(shè)定值，速度設(shè)定值設(shè)定為第二速度設(shè)定值Vset2 (取0.15m/s左右)；其中Vsrt2〈Vsrtl;
[0041]S2、捕捉料面:
[0042]開始放尺N秒(本實施例取5秒)后，實時判斷電機的轉(zhuǎn)矩電流是否發(fā)生突變，若電機轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生突變減小(本實施例取:轉(zhuǎn)矩電流〈0.1OA為突變減小的標志)，則變頻器切換至轉(zhuǎn)矩控制模式，否則一直采用速度控制模式；
[0043]S3、轉(zhuǎn)矩控制模式下扶尺和浮尺:
[0044](I)根據(jù)料面深度對探尺鏈條的重量進行補償，實時計算得到力矩設(shè)定值Tsrtl和Tsrt2，其中Tsrtl為防倒垂力矩，T srt2為浮尺力矩；T srtl和T srt2滿足以下關(guān)系:
[0045]Tsetl>重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力，
[0046]下放的鏈條重量-摩擦阻力<Tset2<重錘重量+下放的鏈條重量-摩擦阻力；
[0047](2)在進入轉(zhuǎn)矩控制模式后，首先將力矩給定值設(shè)定為Tsrtl，作用時間為h (取300ms)，用于拉直重錘和鏈條，隨后將力矩給定值設(shè)定為Tset2，探尺開始跟隨料面；
[0048](3)在浮尺力矩Tsrt2的作用下，探尺隨料面下降，記錄料面深度，計算料面的下降速度，若探尺長時間沒有下降速度，則適當(dāng)減小Tsrt2的作用力大??；待探尺開始下降后，將Tsrt2按照⑴中的公式恢復(fù)；
[0049](4)實時判斷料面的下降速度是否超過速度閾值(取0.5m/s)，若超過則回到SI ;
[0050]S4、當(dāng)探尺到達設(shè)定料線并收到布料指令，或者探尺達到下極限(4m)，則停止