混勻堆料機(jī)行走位置定位精度低的分析及改進(jìn)

何超+++王紅偉+++蘇國金

摘 要：通過分析驗(yàn)證玉鋼公司燒結(jié)廠混勻堆料機(jī)行走位置定位精度低的問題，找出了產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的解決措施，取得了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：混勻堆料機(jī)；行走位置；校驗(yàn)點(diǎn)；編碼器；通信方式

混勻堆料機(jī)是在礦石勻化過程中按照人字形堆料方式連續(xù)地將礦石堆成料堆的設(shè)備，主要由行走結(jié)構(gòu)、俯仰結(jié)構(gòu)、帶式輸送機(jī)、尾車結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)等組成，其作用是為了使礦石勻化充分，要求混勻堆料機(jī)連續(xù)地分層堆料，料層間互相平行，上下重疊，每層物料的量及每層料堆的長度基本保持一致，堆料層數(shù)一般為400-600層。行走位置定位的目的是將混勻堆料機(jī)設(shè)置為自動運(yùn)行狀態(tài)，且能夠?qū)崟r地自動檢測混勻堆料機(jī)所處位置，進(jìn)而確定下一步行走動作指令。

1 混勻堆料機(jī)行走位置的定位方法

玉溪新興鋼鐵有限公司燒結(jié)廠的混勻堆料機(jī)行走結(jié)構(gòu)由4套5.5kW帶制動單元的傳動輪、6套從動輪、軌道及行走支架等部分組成?；靹蚨蚜蠙C(jī)控制系統(tǒng)通過比較工作任務(wù)初始時在PLC中設(shè)定的行走范圍的起點(diǎn)、終點(diǎn)位置與編碼器反饋的實(shí)際行走位置，從而確定其啟動及運(yùn)行方向，如圖1所示。

混勻堆料機(jī)正常工作處于自動控制方式。當(dāng)行走編碼器反饋的實(shí)際行走位置抵達(dá)設(shè)定的行走范圍的工作起點(diǎn)位置時，行走結(jié)構(gòu)自動向反方向運(yùn)行；當(dāng)行走編碼器反饋的實(shí)際行走位置抵達(dá)設(shè)定的行走范圍終點(diǎn)位置時，行走結(jié)構(gòu)自動正轉(zhuǎn)方向運(yùn)行。校驗(yàn)位的作用是混勻堆料機(jī)在多次行走后，其行走定位必然會產(chǎn)生誤差，此時混勻堆料機(jī)需要人為強(qiáng)制向正方向運(yùn)動到校驗(yàn)位，將PLC系統(tǒng)內(nèi)的零位強(qiáng)制置零。

需要說明的是，混勻堆料機(jī)的行走編碼器安裝在一套行走傳動輪上，輪子周長為1m，行走編碼器與行走車輪同步轉(zhuǎn)動，采用柔性連接結(jié)構(gòu)連接，編碼器每轉(zhuǎn)動一圈，輸出8個數(shù)字量脈沖信號通過屏蔽電纜接入PLC的8個輸入點(diǎn)，經(jīng)PLC內(nèi)的計數(shù)器累加，并與正常工作位置的設(shè)定值進(jìn)行比較，從而確定混勻堆料機(jī)的下一步行走動作。

2 混勻堆料機(jī)行走裝置的存在問題

混勻堆料機(jī)行走裝置的控制方式有：手動控制和自動控制兩種方式。手動控制方式，僅供混勻堆料機(jī)在檢修、試車時使用，操作人員通過操作混勻堆料機(jī)的前進(jìn)/后退操作手柄將混勻堆料機(jī)行走至規(guī)定的位置。自動控制方式，供混勻堆料機(jī)在作業(yè)過程中使用，自動控制時，機(jī)上需有人值班監(jiān)護(hù)，并設(shè)有觸摸屏監(jiān)控，操作人員可在觸摸屏上設(shè)置混勻堆料機(jī)行走位置的起點(diǎn)、終點(diǎn)位置范圍，設(shè)置完成后，混勻堆料機(jī)能在設(shè)置好的行走位置范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動往返行走，從而完成堆料作業(yè)。

在自動堆料作業(yè)過程中，要求混勻堆料機(jī)的設(shè)定行走位置與實(shí)際行走位置之間的位置偏差始終？芨±50mm。而玉鋼公司的混勻堆料機(jī)在選擇自動控制方式時，設(shè)定的行走位置與實(shí)際行走位置之間的偏差始終？芏±200mm，且位置偏差隨行走往返次數(shù)的增加逐步增大，從而造成混勻堆料機(jī)堆出的混勻礦每層的量及每層料堆的長度都不一致，且質(zhì)量成分波動較大，已不能滿足燒結(jié)生產(chǎn)對混勻礦質(zhì)量的要求。

3 分析驗(yàn)證產(chǎn)生的問題

在排除混勻堆料機(jī)無人為操作不當(dāng)、行走編碼器連接可靠且未受到電磁干擾的情況下，對編碼器的選型、通信方式及校驗(yàn)位置的設(shè)置作了分析驗(yàn)證，最終確定了導(dǎo)致行走定位誤差的原因如下。

3.1 編碼器精度低導(dǎo)致計數(shù)誤差

混勻堆料機(jī)現(xiàn)所使用的行走編碼器為TRD-NA1024PW，分辨率為1024dpi，設(shè)定行走位置為150000mm時，位置偏差為199mm，相對于高分辨率的編碼器位置偏差較大。

從表1可知，行走編碼器分辨率為1024dpi是造成行走位置定位精度低的原因之一，因此通過提高行走編碼器的分辨率能提高混勻堆料機(jī)的行走位置定位精度。

3.2 通信傳輸過程中信號丟失導(dǎo)致計數(shù)誤差

主要分析驗(yàn)證行走編碼器發(fā)送的脈沖信號數(shù)與PLC接收到的脈沖信號數(shù)是否匹配，現(xiàn)場查看行走編碼器與PLC之間的通信方式固定為數(shù)字量通信方式，經(jīng)多次試驗(yàn)行走同一位置，比較行走編碼器發(fā)送的脈沖數(shù)與PLC接收到的脈沖數(shù)的值，發(fā)現(xiàn)PLC接收到的脈沖數(shù)比行走編碼器發(fā)送的脈沖數(shù)少約2%，見表2。

3.3校驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置位置不合理導(dǎo)致累計誤差

在混勻堆料機(jī)的行走校驗(yàn)位是設(shè)置了電磁感應(yīng)式限位開關(guān)，感應(yīng)距離？芨30mm。校正時，限位開關(guān)瞬時輸出的點(diǎn)接入到PLC，對行走編碼器的位置進(jìn)行校驗(yàn)清零。這樣的設(shè)置方式存在一個致命的問題：混勻堆料機(jī)行走位置偏差校驗(yàn)點(diǎn)安裝于行走軌道的頭部位置，不在混勻堆料機(jī)正常作業(yè)時的行走位置的范圍內(nèi)，混勻堆料機(jī)只在每次作業(yè)前進(jìn)行一次行走位置的校正，不能及時有效的消除作業(yè)過程中產(chǎn)生的行走位置偏差，這樣的校驗(yàn)次數(shù)是非常有限的，導(dǎo)致行走位置產(chǎn)生累計偏差。

4 改進(jìn)措施

4.1 合理選型編碼器，并改進(jìn)通信方式

通過在現(xiàn)場更換安裝多個不同分辨率的編碼器加以驗(yàn)證，當(dāng)選擇更高分辨率達(dá)到8192dpi的編碼器作為混勻堆料機(jī)的行走編碼器時，混勻堆料機(jī)行走相同位置的單次往返的行走偏差值將從199mm降低至26mm，滿足了燒結(jié)生產(chǎn)對混勻礦質(zhì)量的要求。為提高傳輸?shù)目煽啃约敖档驼`碼率，在PLC機(jī)柜中加裝了型號為PTQPDPMV1的DP通信模塊，同時用支持DP通信的PAMM58C10-BF6XXR-4096/8192多圈絕對值編碼器替換原使用的普通數(shù)字量行走編碼器TRD-NA1024PW。

4.2 合理設(shè)置校驗(yàn)點(diǎn)

將混勻堆料機(jī)行走位置校驗(yàn)點(diǎn)位從行走軌道的左端調(diào)整至正常行走工作范圍的中間位置，保證其在每次作業(yè)過程中都能對行走位置偏差進(jìn)行一次校正，從而避免了累計誤差的增大，如圖2所示。

5 結(jié)束語

混勻堆料機(jī)行走位置定位精度低并非由單一的原因造成，通過采取選用高分辨率的行走編碼器，在行走編碼器與PLC之間搭建DP通信，將校驗(yàn)點(diǎn)位置設(shè)置在行走軌道的中部位置等措施后，提高了混勻堆料機(jī)行走位置的定位精度，使混勻堆料機(jī)順利實(shí)現(xiàn)了自動堆料作業(yè)，滿足了燒結(jié)生產(chǎn)對混勻礦質(zhì)量的要求。