快速校正高爐爐頂總線編碼器方法的應用

楊峰

【摘 要】隨著總線檢測技術的突飛猛進，現代冶金生產中越來越多的使用總線型編碼器，對運轉精度要求較高的設備狀態進行檢測；為了實現高爐爐頂布料設備檢測角度值快速校正，提高高爐布料系統運行穩定性，降低總線系統故障對高爐生產的影響；經過對布料設備及工藝特點的研究，通過完善布料設備檢測角度校正自動控制程序；實現快速校正高爐爐頂總線編碼器碼值的方法。

【關鍵詞】總線編碼器；高爐；節流閥；限位

0 引言

在高爐煉鐵生產工藝中，節流閥（也稱為料流調節閥，代號γ），布料器（運動方向分為傾動和旋轉，代號為α和β）都是實現爐頂多環布料的關鍵設備，其角度檢測系統直接影響著高爐環形布料的準確度；探尺用來檢測高爐爐內料面位置，作為高爐冶煉、上料及布料的重要參考數據，位置測量要求精準可靠；高爐卷揚料車行程檢測也是調速系統拖動卷揚料車上料的重要參考信號。

應用總線式編碼器檢測在線運行設備，該項技術在現代冶金行業中較為廣泛的應用，總線式編碼器在高爐爐頂設備檢測控制應用中優勢明顯，其檢測精度高，誤差范圍小，往往控制在0.1度左右；編碼器在采集過程中不受干擾，信號穩定；通訊配置軟件直觀簡單，操作方便，配合圖形模式，使得整個網絡更加形象直觀。其缺點也很明顯，一旦總線設備發生故障，對系統影響面較大，恢復過程中，需要花費大量時間與精力對編碼器碼值進行校正工作，影響高爐正常復風，對高爐生產產生影響。

由以上敘述可見，總線式編碼器在高爐生產中是一個非常重要的檢測設備，當總線設備發生故障后，必須縮短故障處理時間，本文介紹酒鋼1#高爐卷揚系統P+F總線型編碼器在Roclkwell系列PLC DeviceNet網絡中的應用中，如何實現快速自動校正高爐爐頂總線編碼器碼值的技術問題

1 總線編碼器檢測計算方法

酒鋼1#高爐選用的P+F總線型編碼器為絕對值編碼器，該編碼器旋轉過程中每一個位置均有對應的代碼（二進制，BCD碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路，順勢針旋轉，碼值遞增（〈br〉順勢針旋轉，碼值遞減），單圈精度為8192，它有一個絕對零位代碼，過零位后，碼值重新記數。

1.1 米位距離檢測計算方法

爐頂系統中，探尺檢測爐內料面深度及卷揚料車行駛距離為米位行程檢測，計算方式為已知鋼絲繩轉鼓直徑D，電機與減速機減速比i，編碼器單圈量程精度8192，應用圓周率計數公式，得出其行駛距離米位。

1.2 角度檢測計算方法

爐頂系統中，料流節流閥開關角度γ與布料器傾動角度α為開度角度檢測，計算高爐爐頂布料器布料角度α角電機和料流速度節流γ角電機的實際角度：布料器布料角度α角電機有下限位角度α1與上限位角度α2，料流速度節流γ角電機有開限位角度γ1與關限位角度γ2，布料器布料角度α角電機和料流速度節流γ角電機的設備實際開度為測量量程內開度與關限（或上限位）位角度之和。

2 使用中存在的問題

在酒鋼1#高爐爐頂總線系統中，南、北探尺與卷揚料車選用單編碼器檢測，安裝于減速機測，與鋼絲繩轉鼓同軸；米位距離檢測顯示偏移時，需將設備運行至探尺上限、料車到底（0米位處），對該位置米位數進行重新置數，完成校正。料流節流閥開關角度γ與布料器傾動角度α為雙編碼器主、備檢測，分別安裝于減速機換向器兩側；角度檢測校正時，需手動將設備分別抬至開（下）、關（上）限位各一次，程序自動記錄碼值，校角完畢后點擊校正確定按鈕，完成編碼器校正。

2.1 當系統停電檢修或總線系統故障后，再次上電時，編碼器均默認為順時針計數，編碼器碼值自動復位，由于同軸的兩個編碼器分別安裝于兩側，導致工作時兩編碼器加減數方向相反，需工程師通過RsWorx For DeviceNet軟件，將計數方向錯誤一測編碼器對應站點的Code sequence clockwise 位置進行置“0”，使該編碼器加減數方向反轉。

2.2 由于編碼器檢測量程限制，當工作中編碼器運行在臨界翻轉點處時，存在檢測碼值從最大與最小值范圍內波動，超出設備正常運轉時的檢測范圍，影響設備正常運轉。需工程師打開RsWorx For DeviceNet軟件，通過RSLinx選擇正確的總線路徑，上載該總線模板配置，上載需修改站點編碼器參數，通過對Position位進行碼值置數，將編碼器當期位置預設碼值進行賦值，賦值完成點擊確認保存，進行賦值置數期間，要確保設備在停止位置。

以上兩步完成后，還需手動對設備進行校正，均無法由崗位操作人員獨立完成，嚴重將事故影響拖長，造成不必要的高爐休減風事故。

3 快速校正高爐爐頂總線編碼器方法的應用

為降低總線編碼器故障與校正時對檢測角度及米位造成的影響，完善爐頂總線編碼器校正自動控制程序，采取如下措施。

3.1 料車及探尺一鍵快速校正

當料車一側到底信號或探尺上限信號到達，設備停止運行時，點擊校正按鈕，通過Message對編碼器實際米位與編碼器碼值同步置數，消除了編碼器處于臨界翻轉點時，只對米位進行置數時碼值翻轉，設備運行時米位顯示異常或保護停機。

3.2 料流節流閥與布料器傾動角度一鍵快速校正

原控制程序中規定下限位角度α1>上限位角度α2，開限位角度γ1>關限位角度γ2。設備下放與打開時編碼器碼值增大。為消除系統斷電重啟后，編碼器計數方向復位，碼值復位對角度檢測的影響，修改編碼器計數方向翻轉異常角度計算公式。該側編碼器計數在設備下放與打開時編碼器碼值減小。

通過該側角度計算公式，消除了系統系統上電后，一側編碼器計算角度相反的問題，同時編制一鍵快速校正角度程序，應用Message指令，將所對應的碼值置數于其對應的總線編碼器中，同時將開關限位碼值傳給PLC對應的限位碼值寄存器，用于角度計算。當設備處于關（上）限位停止運轉時，點擊快速校正按鈕，一鍵完成節流閥與布料器傾動角度校正。做到手動校正角度與快速校角功能分離。實現總線編碼器上電即可工作，消除繁瑣的RsWorx For DeviceNet軟件通過編碼器加減數方向確定及修改工作，崗位操作工就可很快獨立完成角度校正，大大降低了故障影響。

4 結束語

快速校正高爐爐頂總線編碼器方法實施應用以來，縮短了檢修或故障停電后校正編碼器的時間，降低總線系統故障處理時間較長對高爐冶煉生產的影響。解決因高爐爐頂總線設備故障發生后，手動處理校正總線設備碼值，恢復爐頂總線系統正常工作耗時較長的問題，縮短卷揚PLC系統總線硬件及相關模塊故障、編碼器故障、總線通訊故障的處理時間，從而降低對高爐生產的影響，減少高爐休減風，確保高爐正常冶煉生產。

【參考文獻】

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[責任編輯：田吉捷]