一種PLC變頻升降故障的分析與解決

段自強+田鴻志+丁力強+王愛雷

（1.河北鋼鐵集團邯鋼一煉鋼廠，河北邯鄲056000；2.河北鋼鐵集團 邯鋼自動化部，河北 邯鄲056015）

摘 要：煉鋼鐵水預處理的變頻控制系統，含提升電機、提升鏈條、噴槍小車架及噴槍和噴槍小車等，槍位由一臺KUEBLE絕對值編碼器反饋，有上下兩個極限，基于編碼器提供的信號，PLC通過VFD對噴槍的運行速度、位置進行自動控制，驅動鏈條帶動噴槍小車及粉劑管道等按工藝要求完成下降和提升。在成產過程中出現：離開噴吹點升降操作時報故障停機，此時噴槍無法提出，直接影響生產。向DANIELI CORUS外方工程師咨詢，認為是變頻器自身問題不屬于其服務范圍，未能給予解決。經過我廠技術人員跟蹤、統計，并對變頻器、控制回路、外方圖紙、程序研讀后綜合分析，找出了癥結并提出解決方案：改進外方原有控制程序，在編碼器位置參數反饋至PLC到PLC向變頻器發出動作啟動信號直至變頻器驅動動作開始之間，預設延時并根據實驗調整時長，優化變頻控制斜坡、抱閘等參數，調試和使用后圓滿解決，動作平順，位置準確。平穩運行至今已1年。

關鍵詞：變頻；編碼器；控制；參數；改進

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：Ｂ 1問題的產生

由于煉鋼廠鐵水預處理噴槍在使用中經常發生不確定性停機故障，到生產造成重大影響，為了減少停機事故，提高產品質量和產量，因此來解決此問題

2問題概述

鐵水預處理噴吹流程如下所示：

（1）2級HMI輸入工藝參數，運行模型得到所需的劑量；（2）目標值轉入一級PLC，點擊開始，噴槍下降至鐵水液面上方500mm時開始用170Nm3/hr的氮氣對噴槍嘴進行數秒吹掃；（3） 吹掃后，噴吹石灰開始，同時噴槍下降到最低位（距鐵水罐底300mm）；（4）噴槍到達最低位后，鎂—石灰復合噴吹開始并持續進行；（5）鎂粉噴吹完畢，依據模型設計繼續噴吹額外的石灰；（6）噴吹一定數量的石灰后，噴槍嘴提升到鐵水液面上方500mm；（7） 氮氣清掃開始，清掃時的氮氣流量約170Nm3/hr，進行3次開/關；（8）然后氮氣閥門關閉，噴槍提升到停槍位；（9） 操作人員對噴槍嘴進行檢查判斷能否進行下一次噴吹；（10）正常情況下噴槍壽命約為500分鐘。

通過對工藝流程的了解，經多爐次觀察和統計，問題集中表現為：噴槍離開吹掃位向噴吹點下降時開始噴吹粉劑時，槍體稍有下降報故障停車；噴吹結束，升至吹掃位完成吹掃后提出平臺時，槍體稍有上升報故障停車。綜合統計情況，以上情況非爐爐發生，出現概率約為25%，并且維護模式手動控制下，并不出現。故障情況下，因連鎖信號噴槍無法提出、鐵水車無法開出，若強制開車，將報廢噴槍，直接威脅生產連續。

3 問題的分析和方案的確定

根據統計現象經過討論后分析，可以結合維護模式下的多次升降停止等試驗，初步判斷單體設備運行正常；針對故障發生點集中于吹掃點附近，檢查噴槍位置編碼器及其反饋信號也未發現異常，用全新編碼器進行更換后再次試車，仍然會不定次發生這類故障。此時，向外方設計和工程技術人員進行求助，得到的回復是已經調試完成，試用期間運行正常，可能是變頻器本身的毛病，不屬于其服務范圍。

三座工位都出現相同的故障，并不能直接斷定是變頻器本身的問題，我們再次對圖紙、接線、信號、變頻器參數細致的排查未發現問題后，決定對尚未質疑的程序進行檢查。程序上，噴吹點只是一個位置信號，由編碼器提供，噴吹點反饋信號到達后輸出變頻器停止信號，然后變頻器停車，程序上并沒有問題，測試I/O信號正常。大家再次分析，覺得不經常發生，故障點集中在一個位置，動一下就停，會不會是位置信號和傳動之間配合上存在不足，再次查看程序，果然發現如果PLC輸出了變頻器啟動信號后，如果槍位沒有發生變化或變化太小，將超時并提示變頻器外部故障，現象就是故障停車，所以可以在程序上加入一個小的延時，調整變頻器斜坡、抱閘開啟等參數，避免變頻器啟動時間差造成編碼器位置信號變化慢或變化小，從而避免此故障的發生。對編碼器反饋噴槍位置，增加延時程序，其中計算和確定延時程序進行修改如圖1所示。

4方案的實施和效果

對以上分析和方案進行實施，經過對程序修改增加延時模塊、優化變頻器斜坡時間等參數，然后進行試用，多爐次生產統計顯示，此故障再次發生次數為0，故障圓滿排除，經1年的試用，至今未再發生。問題得到解決。

結語

通過改進外方原有控制程序，在編碼器位置參數反饋至PLC到PLC向變頻器發出動作啟動信號直至變頻器驅動動作開始之間，預設延時并根據實驗調整時長；同時優化變頻控制參數，調試和使用后圓滿解決，動作平順，位置準確。該問題的解決要點：對編碼器位置反饋信號進行合理延時，適配變頻器斜坡等參數。

參考文獻

[1]段剛?.PLC與變頻器應用技術項目教程[M] .北京：機械工業出版社，2010.

[2]達涅利鐵水預處理功能書[Z].

endprint

（1.河北鋼鐵集團邯鋼一煉鋼廠，河北邯鄲056000；2.河北鋼鐵集團 邯鋼自動化部，河北 邯鄲056015）

摘 要：煉鋼鐵水預處理的變頻控制系統，含提升電機、提升鏈條、噴槍小車架及噴槍和噴槍小車等，槍位由一臺KUEBLE絕對值編碼器反饋，有上下兩個極限，基于編碼器提供的信號，PLC通過VFD對噴槍的運行速度、位置進行自動控制，驅動鏈條帶動噴槍小車及粉劑管道等按工藝要求完成下降和提升。在成產過程中出現：離開噴吹點升降操作時報故障停機，此時噴槍無法提出，直接影響生產。向DANIELI CORUS外方工程師咨詢，認為是變頻器自身問題不屬于其服務范圍，未能給予解決。經過我廠技術人員跟蹤、統計，并對變頻器、控制回路、外方圖紙、程序研讀后綜合分析，找出了癥結并提出解決方案：改進外方原有控制程序，在編碼器位置參數反饋至PLC到PLC向變頻器發出動作啟動信號直至變頻器驅動動作開始之間，預設延時并根據實驗調整時長，優化變頻控制斜坡、抱閘等參數，調試和使用后圓滿解決，動作平順，位置準確。平穩運行至今已1年。

關鍵詞：變頻；編碼器；控制；參數；改進

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：Ｂ 1問題的產生

由于煉鋼廠鐵水預處理噴槍在使用中經常發生不確定性停機故障，到生產造成重大影響，為了減少停機事故，提高產品質量和產量，因此來解決此問題

2問題概述

鐵水預處理噴吹流程如下所示：

（1）2級HMI輸入工藝參數，運行模型得到所需的劑量；（2）目標值轉入一級PLC，點擊開始，噴槍下降至鐵水液面上方500mm時開始用170Nm3/hr的氮氣對噴槍嘴進行數秒吹掃；（3） 吹掃后，噴吹石灰開始，同時噴槍下降到最低位（距鐵水罐底300mm）；（4）噴槍到達最低位后，鎂—石灰復合噴吹開始并持續進行；（5）鎂粉噴吹完畢，依據模型設計繼續噴吹額外的石灰；（6）噴吹一定數量的石灰后，噴槍嘴提升到鐵水液面上方500mm；（7） 氮氣清掃開始，清掃時的氮氣流量約170Nm3/hr，進行3次開/關；（8）然后氮氣閥門關閉，噴槍提升到停槍位；（9） 操作人員對噴槍嘴進行檢查判斷能否進行下一次噴吹；（10）正常情況下噴槍壽命約為500分鐘。

通過對工藝流程的了解，經多爐次觀察和統計，問題集中表現為：噴槍離開吹掃位向噴吹點下降時開始噴吹粉劑時，槍體稍有下降報故障停車；噴吹結束，升至吹掃位完成吹掃后提出平臺時，槍體稍有上升報故障停車。綜合統計情況，以上情況非爐爐發生，出現概率約為25%，并且維護模式手動控制下，并不出現。故障情況下，因連鎖信號噴槍無法提出、鐵水車無法開出，若強制開車，將報廢噴槍，直接威脅生產連續。

3 問題的分析和方案的確定

根據統計現象經過討論后分析，可以結合維護模式下的多次升降停止等試驗，初步判斷單體設備運行正常；針對故障發生點集中于吹掃點附近，檢查噴槍位置編碼器及其反饋信號也未發現異常，用全新編碼器進行更換后再次試車，仍然會不定次發生這類故障。此時，向外方設計和工程技術人員進行求助，得到的回復是已經調試完成，試用期間運行正常，可能是變頻器本身的毛病，不屬于其服務范圍。

三座工位都出現相同的故障，并不能直接斷定是變頻器本身的問題，我們再次對圖紙、接線、信號、變頻器參數細致的排查未發現問題后，決定對尚未質疑的程序進行檢查。程序上，噴吹點只是一個位置信號，由編碼器提供，噴吹點反饋信號到達后輸出變頻器停止信號，然后變頻器停車，程序上并沒有問題，測試I/O信號正常。大家再次分析，覺得不經常發生，故障點集中在一個位置，動一下就停，會不會是位置信號和傳動之間配合上存在不足，再次查看程序，果然發現如果PLC輸出了變頻器啟動信號后，如果槍位沒有發生變化或變化太小，將超時并提示變頻器外部故障，現象就是故障停車，所以可以在程序上加入一個小的延時，調整變頻器斜坡、抱閘開啟等參數，避免變頻器啟動時間差造成編碼器位置信號變化慢或變化小，從而避免此故障的發生。對編碼器反饋噴槍位置，增加延時程序，其中計算和確定延時程序進行修改如圖1所示。

4方案的實施和效果

對以上分析和方案進行實施，經過對程序修改增加延時模塊、優化變頻器斜坡時間等參數，然后進行試用，多爐次生產統計顯示，此故障再次發生次數為0，故障圓滿排除，經1年的試用，至今未再發生。問題得到解決。

結語

通過改進外方原有控制程序，在編碼器位置參數反饋至PLC到PLC向變頻器發出動作啟動信號直至變頻器驅動動作開始之間，預設延時并根據實驗調整時長；同時優化變頻控制參數，調試和使用后圓滿解決，動作平順，位置準確。該問題的解決要點：對編碼器位置反饋信號進行合理延時，適配變頻器斜坡等參數。

參考文獻

[1]段剛?.PLC與變頻器應用技術項目教程[M] .北京：機械工業出版社，2010.

[2]達涅利鐵水預處理功能書[Z].

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（1.河北鋼鐵集團邯鋼一煉鋼廠，河北邯鄲056000；2.河北鋼鐵集團 邯鋼自動化部，河北 邯鄲056015）

摘 要：煉鋼鐵水預處理的變頻控制系統，含提升電機、提升鏈條、噴槍小車架及噴槍和噴槍小車等，槍位由一臺KUEBLE絕對值編碼器反饋，有上下兩個極限，基于編碼器提供的信號，PLC通過VFD對噴槍的運行速度、位置進行自動控制，驅動鏈條帶動噴槍小車及粉劑管道等按工藝要求完成下降和提升。在成產過程中出現：離開噴吹點升降操作時報故障停機，此時噴槍無法提出，直接影響生產。向DANIELI CORUS外方工程師咨詢，認為是變頻器自身問題不屬于其服務范圍，未能給予解決。經過我廠技術人員跟蹤、統計，并對變頻器、控制回路、外方圖紙、程序研讀后綜合分析，找出了癥結并提出解決方案：改進外方原有控制程序，在編碼器位置參數反饋至PLC到PLC向變頻器發出動作啟動信號直至變頻器驅動動作開始之間，預設延時并根據實驗調整時長，優化變頻控制斜坡、抱閘等參數，調試和使用后圓滿解決，動作平順，位置準確。平穩運行至今已1年。

關鍵詞：變頻；編碼器；控制；參數；改進

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：Ｂ 1問題的產生

由于煉鋼廠鐵水預處理噴槍在使用中經常發生不確定性停機故障，到生產造成重大影響，為了減少停機事故，提高產品質量和產量，因此來解決此問題

2問題概述

鐵水預處理噴吹流程如下所示：

（1）2級HMI輸入工藝參數，運行模型得到所需的劑量；（2）目標值轉入一級PLC，點擊開始，噴槍下降至鐵水液面上方500mm時開始用170Nm3/hr的氮氣對噴槍嘴進行數秒吹掃；（3） 吹掃后，噴吹石灰開始，同時噴槍下降到最低位（距鐵水罐底300mm）；（4）噴槍到達最低位后，鎂—石灰復合噴吹開始并持續進行；（5）鎂粉噴吹完畢，依據模型設計繼續噴吹額外的石灰；（6）噴吹一定數量的石灰后，噴槍嘴提升到鐵水液面上方500mm；（7） 氮氣清掃開始，清掃時的氮氣流量約170Nm3/hr，進行3次開/關；（8）然后氮氣閥門關閉，噴槍提升到停槍位；（9） 操作人員對噴槍嘴進行檢查判斷能否進行下一次噴吹；（10）正常情況下噴槍壽命約為500分鐘。

通過對工藝流程的了解，經多爐次觀察和統計，問題集中表現為：噴槍離開吹掃位向噴吹點下降時開始噴吹粉劑時，槍體稍有下降報故障停車；噴吹結束，升至吹掃位完成吹掃后提出平臺時，槍體稍有上升報故障停車。綜合統計情況，以上情況非爐爐發生，出現概率約為25%，并且維護模式手動控制下，并不出現。故障情況下，因連鎖信號噴槍無法提出、鐵水車無法開出，若強制開車，將報廢噴槍，直接威脅生產連續。

3 問題的分析和方案的確定

根據統計現象經過討論后分析，可以結合維護模式下的多次升降停止等試驗，初步判斷單體設備運行正常；針對故障發生點集中于吹掃點附近，檢查噴槍位置編碼器及其反饋信號也未發現異常，用全新編碼器進行更換后再次試車，仍然會不定次發生這類故障。此時，向外方設計和工程技術人員進行求助，得到的回復是已經調試完成，試用期間運行正常，可能是變頻器本身的毛病，不屬于其服務范圍。

三座工位都出現相同的故障，并不能直接斷定是變頻器本身的問題，我們再次對圖紙、接線、信號、變頻器參數細致的排查未發現問題后，決定對尚未質疑的程序進行檢查。程序上，噴吹點只是一個位置信號，由編碼器提供，噴吹點反饋信號到達后輸出變頻器停止信號，然后變頻器停車，程序上并沒有問題，測試I/O信號正常。大家再次分析，覺得不經常發生，故障點集中在一個位置，動一下就停，會不會是位置信號和傳動之間配合上存在不足，再次查看程序，果然發現如果PLC輸出了變頻器啟動信號后，如果槍位沒有發生變化或變化太小，將超時并提示變頻器外部故障，現象就是故障停車，所以可以在程序上加入一個小的延時，調整變頻器斜坡、抱閘開啟等參數，避免變頻器啟動時間差造成編碼器位置信號變化慢或變化小，從而避免此故障的發生。對編碼器反饋噴槍位置，增加延時程序，其中計算和確定延時程序進行修改如圖1所示。

4方案的實施和效果

對以上分析和方案進行實施，經過對程序修改增加延時模塊、優化變頻器斜坡時間等參數，然后進行試用，多爐次生產統計顯示，此故障再次發生次數為0，故障圓滿排除，經1年的試用，至今未再發生。問題得到解決。

結語

通過改進外方原有控制程序，在編碼器位置參數反饋至PLC到PLC向變頻器發出動作啟動信號直至變頻器驅動動作開始之間，預設延時并根據實驗調整時長；同時優化變頻控制參數，調試和使用后圓滿解決，動作平順，位置準確。該問題的解決要點：對編碼器位置反饋信號進行合理延時，適配變頻器斜坡等參數。

參考文獻

[1]段剛?.PLC與變頻器應用技術項目教程[M] .北京：機械工業出版社，2010.

[2]達涅利鐵水預處理功能書[Z].

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