絕對型編碼器在轉爐氧槍位置控制中的應用

趙明峰

（濟南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠 山東 濟南 250101）

0 概述

氧槍是轉爐冶煉中的關鍵設備，而槍位的精確控制將直接影響氧槍吹氧的質量?，F在被廣泛采用的測定氧槍位置聯鎖點和氧槍高度的方法是，用主令控制箱和脈沖發生器來完成。此種控制方式存在精確度低、調整復雜、故障率高的缺點，屬比較落后的控制方式。隨著冶煉工藝要求的提高，用絕對型多轉編碼器（以下簡稱編碼器）配合絕對型通用位移控制儀（以下簡稱控制儀）替代了主令控制箱及脈沖發生器。本文對濟鋼煉鋼廠四座轉爐氧槍槍位控制改造做了詳細的介紹。

1 工藝配置及位置控制點

氧槍在整個吹煉過程中需要給出六個位置聯鎖控制點。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。上變速位是氧槍升至此高度時就把速度降為半速，是一個保護點。待吹位是冶煉完成后，等待吹煉的位置，也是和轉爐聯鎖的工藝點，達到和超過此高度時允許轉爐轉動。低于此位置時，不允許轉爐轉動。下變速是氧槍降至此高度時速度自動變為半速，是一個保護點。吹煉位是正常吹煉時的高度。

每一位置點的標高見下表：

氧槍控制的全過程均與槍位有關，以上的各個聯鎖點在槍位控制過程中都很重要。

2 槍位控制檢測方法的比較

2.1 原控制方式

改造前，氧槍位置聯鎖點及實時高度顯示是用主令控制器和氧槍升降減速機通過嚙合齒輪相連接，通過減速機帶動主令控制器內的接點開閉給出槍位信號。實時高度顯示是用脈沖發生器和電機輸出軸通過軟管連接，再配合高度計數模塊給出實時高度值，此種控制方式存在以下幾個問題：（1）自動化程度低；（2）精確度低；（3）調整復雜；（4）故障率高；（5）維護困難等。

2.2 現控制方式

改造后，我們采用絕對型編碼器配合絕對型通用位移控制儀來測量氧槍的實時高度值并給出6個連鎖控制位置點。設備安裝示意圖如下：

設備安裝示意圖

在氧槍卷桶上做一輸出軸，將其和編碼器的輸出軸通過萬向連接軸連接起來，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線接到控制儀的輸入端子，再將控制儀的輸出信號線接到PLC的輸入模塊。

（1）硬件構成

絕對型通用位移控制儀配合德國海德漢的絕對型多轉編碼器（ROQ425），可廣泛應用于各種大量程高精度的位移檢測?？刂苾x采用工業級的大規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數碼管及四十段光柱顯示，所有控制參數都可在鍵盤上直接設定，具有數據自動掉電保護，且內置看門狗電路具有較強的抗干擾能力。控制儀直接從編碼器接受數據，經過處理完成各種運算之后送到顯示屏。同時輸出16路并行數據信號及8路開關量信號。控制儀還有一個置位端子，高電平有效，用此功能可使每次提槍到換槍位后自動校準為預置高度值，很實用，很方便。編碼器都具有掉電恢復后位置記憶保持功能，因此即使掉電再恢復后也不會出現位置高度錯亂的情況。

（2）軟件實現

根據實際氧槍走過的最大行程L=1800cm，

氧槍卷桶直徑R=40cm

算出走完全程轉過的圈數 L/R*π=1800/3.14*40=14.33取15圈

每圈走過的距離 H=L/15=1800/15=120cm

對控制儀進行曲線參數設定的幾個重要參數:

N——輸入曲線的點數

2d——每點對應的圈數

S——每圈量程S=120cm

1——曲線表第一點的值,即N=1時1=S*2d

2——曲線表第二點的值,即N=2時2=2*S*2d

氧槍升降走過的為直線距離,系統推薦值 N=2，最大轉數除以N=2并取其較大的2的冪次方的整數，此冪次方既是參數d。

所以 15/2=7.5，23=8, 得d=3

將N，d，1，2。參數通過控制儀操作面板分別輸入控制儀內，即可精確的反映量程范圍內的數據變化了。

氧槍升降時卷桶帶動編碼器轉動，編碼器將信號送入控制儀，經控制儀處理后變成16路并行數據推拉輸出至PLC輸入模塊。PLC將接收的信號經過程序內的傳送功能塊（BLKM）將其轉換為十六位二進制碼，再將其轉換成十進制數放到保持寄存器里面。得到的十進制數即為實時的氧槍高度值。通過PLC程序的比較功能塊（SUB）做出每一位置點的比較功能塊。這樣，在PLC程序內即可根據每一位置點的設定高度值和實時高度值相比較，很容易的得到每一位置聯鎖點的內部開關量輸出點，將其用做各種聯鎖控制就可以了。

在實際換槍位的位置裝一個接近開關，每次提槍到換槍位時接近開關給PLC一個輸入信號，PLC再輸出給控制儀的置位端子一個高電平，將控制儀的高度值置位為1722cm的標準設定高度。這樣，使校準槍位變的方便快捷，省去了改造前每次調整主令控制箱的麻煩。

經過PLC換算得出的十進制實時高度值可直接讀取到監控上位機畫面上顯示，同時還可用一模擬量輸出模塊輸出至數顯表供操作工使用。

3 應用效果

氧槍槍位控制軟硬件系統改造后經過使用感覺效果很好，能精確的顯示實時槍位，并能精確得到槍位聯鎖控制點。提高了氧槍的控制精度，進而提高了煉鋼質量，同時使調整變的方便快捷，贏得了生產時間。并使電氣維護工作量大大降低，即減輕了工人的勞動強度，也節約了備件成本。可以說絕對型多轉編碼器配合絕對型通用位移控制儀成功的取代了主令控制箱及脈沖發生器。此種方法的運用具有很高的推廣價值。