混勻堆料機行走位置定位精度低的分析及改進

何超+++王紅偉+++蘇國金

摘 要：通過分析驗證玉鋼公司燒結廠混勻堆料機行走位置定位精度低的問題，找出了產生的原因，提出了相應的解決措施，取得了預期效果。

關鍵詞：混勻堆料機；行走位置；校驗點；編碼器；通信方式

混勻堆料機是在礦石勻化過程中按照人字形堆料方式連續地將礦石堆成料堆的設備，主要由行走結構、俯仰結構、帶式輸送機、尾車結構、電氣控制系統等組成，其作用是為了使礦石勻化充分，要求混勻堆料機連續地分層堆料，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，堆料層數一般為400-600層。行走位置定位的目的是將混勻堆料機設置為自動運行狀態，且能夠實時地自動檢測混勻堆料機所處位置，進而確定下一步行走動作指令。

1 混勻堆料機行走位置的定位方法

玉溪新興鋼鐵有限公司燒結廠的混勻堆料機行走結構由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。混勻堆料機控制系統通過比較工作任務初始時在PLC中設定的行走范圍的起點、終點位置與編碼器反饋的實際行走位置，從而確定其啟動及運行方向，如圖1所示。

混勻堆料機正常工作處于自動控制方式。當行走編碼器反饋的實際行走位置抵達設定的行走范圍的工作起點位置時，行走結構自動向反方向運行；當行走編碼器反饋的實際行走位置抵達設定的行走范圍終點位置時，行走結構自動正轉方向運行。校驗位的作用是混勻堆料機在多次行走后，其行走定位必然會產生誤差，此時混勻堆料機需要人為強制向正方向運動到校驗位，將PLC系統內的零位強制置零。

需要說明的是，混勻堆料機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動，采用柔性連接結構連接，編碼器每轉動一圈，輸出8個數字量脈沖信號通過屏蔽電纜接入PLC的8個輸入點，經PLC內的計數器累加，并與正常工作位置的設定值進行比較，從而確定混勻堆料機的下一步行走動作。

2 混勻堆料機行走裝置的存在問題

混勻堆料機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，僅供混勻堆料機在檢修、試車時使用，操作人員通過操作混勻堆料機的前進/后退操作手柄將混勻堆料機行走至規定的位置。自動控制方式，供混勻堆料機在作業過程中使用，自動控制時，機上需有人值班監護，并設有觸摸屏監控，操作人員可在觸摸屏上設置混勻堆料機行走位置的起點、終點位置范圍，設置完成后，混勻堆料機能在設置好的行走位置范圍內實現自動往返行走，從而完成堆料作業。

在自動堆料作業過程中，要求混勻堆料機的設定行走位置與實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在選擇自動控制方式時，設定的行走位置與實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的增加逐步增大，從而造成混勻堆料機堆出的混勻礦每層的量及每層料堆的長度都不一致，且質量成分波動較大，已不能滿足燒結生產對混勻礦質量的要求。

3 分析驗證產生的問題

在排除混勻堆料機無人為操作不當、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、通信方式及校驗位置的設置作了分析驗證，最終確定了導致行走定位誤差的原因如下。

3.1 編碼器精度低導致計數誤差

混勻堆料機現所使用的行走編碼器為TRD-NA1024PW，分辨率為1024dpi，設定行走位置為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的行走位置定位精度。

3.2 通信傳輸過程中信號丟失導致計數誤差

主要分析驗證行走編碼器發送的脈沖信號數與PLC接收到的脈沖信號數是否匹配，現場查看行走編碼器與PLC之間的通信方式固定為數字量通信方式，經多次試驗行走同一位置，比較行走編碼器發送的脈沖數與PLC接收到的脈沖數的值，發現PLC接收到的脈沖數比行走編碼器發送的脈沖數少約2%，見表2。

3.3校驗點設置位置不合理導致累計誤差

在混勻堆料機的行走校驗位是設置了電磁感應式限位開關，感應距離？芨30mm。校正時，限位開關瞬時輸出的點接入到PLC，對行走編碼器的位置進行校驗清零。這樣的設置方式存在一個致命的問題：混勻堆料機行走位置偏差校驗點安裝于行走軌道的頭部位置，不在混勻堆料機正常作業時的行走位置的范圍內，混勻堆料機只在每次作業前進行一次行走位置的校正，不能及時有效的消除作業過程中產生的行走位置偏差，這樣的校驗次數是非常有限的，導致行走位置產生累計偏差。

4 改進措施

4.1 合理選型編碼器，并改進通信方式

通過在現場更換安裝多個不同分辨率的編碼器加以驗證，當選擇更高分辨率達到8192dpi的編碼器作為混勻堆料機的行走編碼器時，混勻堆料機行走相同位置的單次往返的行走偏差值將從199mm降低至26mm，滿足了燒結生產對混勻礦質量的要求。為提高傳輸的可靠性及降低誤碼率，在PLC機柜中加裝了型號為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字量行走編碼器TRD-NA1024PW。

4.2 合理設置校驗點

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

5 結束語

混勻堆料機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，將校驗點位置設置在行走軌道的中部位置等措施后，提高了混勻堆料機行走位置的定位精度，使混勻堆料機順利實現了自動堆料作業，滿足了燒結生產對混勻礦質量的要求。