副枪旋转机构稳定性的控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种副枪旋转机构稳定性的控制方法，依靠副枪旋转机构本身的减速机轴作为支撑点承载整个旋转机构，不增加其他任何机械支撑设备或固定，只是在控制回路中通过PLC内部计算方法和变频器计算方法两种计算方法的结合运用，实现了副枪旋转机构的稳定运转。本发明提供的副枪旋转机构稳定性的控制方法，在能够保证机构稳定运转的同时，由于不需要增加其他任何机械支撑设备或固定，因此能够降低设备的维护量、节约成本，节省设备使用空间。
【专利说明】副枪旋转机构稳定性的控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及炼钢副枪控制【技术领域】，特别涉及一种副枪旋转机构稳定性的控制方法。
【背景技术】
[0002]副枪旋转机构包括驱动电机、减速机、枪体负载及结构框架，副枪旋转机构整体坐落在旋转小车上，由减速机轴作为支撑点来承载整个旋转机构。参见图1，作为负载的副枪枪体到支撑点的距离为702.46mm，而电机驱动力到支撑点距离为156.8mm。由于作为负载的副枪枪体相对较重且到支撑点距离较长，而电机驱动力到支撑点距离较短，这种情况下，副枪旋转机构在运行过程中稳定性较差。目前一般此种形式的副枪旋转机构通常采用在长杆重载的一端增加支撑架及旋转轨道，这样就有两个支撑点，并且在负载端设置的支撑随着副枪一起旋转，这就需要很大的空间来设计旋转轨道，目前的这种机械设计对实际环境空间要求有较大的空间，并且对环形轨道的支撑要求也较高，又由于支撑轨道难于调平等因素的影响，使得副枪旋转机构无法平稳停车，因此在实际生产中考虑在控制计算方法上实现稳定无晃动停车。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种副枪旋转机构稳定性的控制方法，以实现副枪旋转机构平稳无晃动停车。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种副枪旋转机构稳定性的控制方法，该方法不需要增加其他机械支撑设备，只是在控制回路中通过控制计算方法实现副枪旋转机构的稳定运转，所述控制回路包括:
[0005]位置编码器，采集位置信号给PLC，计算速度给出时刻和速度给定值，并传送给变频器；
[0006]速度编码器，反馈现场实际设备运行速度给变频器，通过变频器传送给PLC，进行软件计算；
[0007]变频器，实现电机变频调速，同时进行设备间的数据传输；
[0008]PLC，采集位置、速度、转矩信号，进行内部计算，然后控制变频器输出；
[0009]接近开关，副枪旋转机构在测量位与连接位的停止信号；
[0010]所述控制回路中的计算方法控制为PLC内部计算方法控制和变频器计算方法控制的结合运用，
[0011] 其中，所述PLC内部计算方法控制包括:对变频器进行速度给定，并在连接位进行位置编码器标定，设定副枪从133开始以频率50HZ高速旋转，然后在减速区间以频率从50HZ到5HZ逐级减速旋转，再在低速区间以频率5HZ低速旋转，最后停止限位于1354位置；所述减速区间范围的两端值之差为425，所述低速区间范围的两端值之差不低于65 ；
[0012]所述变频器计算方法控制包括:在变频器内采集直流母线电压，对减速区间的直流母线电压进行计算，确保减速区间内副枪旋转频率从50HZ到5HZ的减速过程中变频器直流母线电压始终控制在1V波动范围内，并在变频器内采集停止时刻的限位信号、输出转矩和转速，对停止位置进行人为转矩干预控制，将输出转矩绝对值取为原来的1/2，作为副枪旋转速度的给定。
[0013]进一步地，所述对变频器进行速度给定是根据速度公式8000-7000*(实际位置-设定的减速起点位置)/(设定的减速终点位置-设定的减速起点位置)给定的。
[0014]进一步地，所述副枪减速旋转的减速区间为从864至1289，所述副枪低速旋转的低速区间为从1289至1354。
[0015]进一步地，所述副枪在减速区间内减速旋转是按照程序循环周期时间及编码器计数开始逐级减速。
[0016]进一步地，所述副枪在减速区间内逐级减速的实际速度计算公式为:8000-7000*(实际位置-设定的减速起点位置)/(设定的减速终点位置-设定的减速起点位置)。
[0017]进一步地，所述在变频器内采集停止时刻的输出转矩后，再次由变频器输出副枪旋转给定速度，使副枪二次运行停止。
[0018]进一步地，所述副枪二次运行停止是副枪运行0.3S-0.5S停止。
[0019]本发明提供的一种副枪旋转机构稳定性的控制方法，依靠副枪旋转机构本身的减速机轴作为支撑点来承载整个旋转机构，不需要增加其他任何机械支撑设备或固定，只是在控制回路中通过控制计算方法，实现了副枪旋转机构长期保持平稳无晃动停车，降低了设备的维护量、节约了成本，节省了设备使用空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例提供的副枪旋转机构的简单结构示意图。
[0021]图2为本发明实施例提供的副枪旋转机构稳定性的控制方法的原理图。
【具体实施方式】
[0022]参见图2，本发明实施例提供的一种副枪旋转机构稳定性的控制方法，依靠副枪旋转机构本身的减速机轴作为支撑点承载整个旋转机构，不增加其他任何机械支撑设备或固定，只是在控制回路中通过控制计算方法实现副枪旋转机构的稳定运转，其控制回路包括:
[0023]位置编码器，用于采集位置信号给PLC，计算速度给出时刻和速度给定值，并传送给变频器；
[0024]速度编码器，用于反馈现场实际设备运行速度给变频器，通过变频器传送给PLC，进行软件计算；
[0025]变频器，用于实现电机变频调速，同时进行设备间的数据传输；
[0026]PLC，用于采集位置、速度、转矩信号，进行内部计算，然后控制变频器输出；
[0027]接近开关，用于副枪旋转机构在测量位与连接位的停止信号。
[0028]在副枪旋转机构运行过程中，需要采集副枪旋转过程中的位置信号，通过PLC进行位置计算，给出速度信号到变频器，当副枪旋转到测量位限位后，则不由PLC进行位置计算给出变频器速度，而是采集旋转过程中的实际速度信号和转矩信号给变频器，同时变频器把实际速度和转矩再传送给PLC，经过计算后，为变频器速度提供附加速度给定，采用这种控制方法可以使副枪旋转到测量位后平稳无晃动停止。这种控制方法中的计算方法具体如下:
[0029]1.PLC内部计算方法
[0030]按PLC程序中的速度公式8000-7000* (实际位置-设定的减速起点位置)/ (设定的减速终点位置-设定的减速起点位置)，由PLC通过与变频器的通讯，对变频器进行速度给定，8000对应的副枪旋转频率为50HZ。并在连接位进行位置编码器标定，设定副枪从133开始以旋转频率为50HZ的速度进入高速区间高速旋转，当计数到864时开始从高速区间进入减速区间减速旋转，当计数到1289时开始从减速区间进入低速区间低速旋转，最后停止限位定于1354位置。由于副枪旋转有时间限定，因此将副枪高速旋转的高速区间设定为从133至864、在这个高速区间内副枪以50HZ的频率高速旋转。从连接位到测量位，为保证变频器直流母线1V电压稳定波动，将副枪减速旋转的减速区间设定为从864至1289，在此减速区间内，副枪旋转的速度由50HZ逐级减速到5HZ，为了保证电机在此减速区间内由50HZ逐级减速为5HZ时，能够使得变频器直流母线电压控制在1V波动范围内，副枪减速旋转的减速区间的两端值之差425要保持不变，即计数1289和864可以一起前后移动位置，但计数的两端值之差必须 为425保持不变。根据副枪运行周期时间的限制，为保证从低速区到测量位的最短稳定运行，将副枪低速旋转的低速区间设定为从1289至1354，在此低速区间内副枪旋转以频率为5HZ的速度低速旋转，低速区间两端值之差1354-1289 = 65为低速区的最小范围，即低速区间的两端值之差不能低于65。
[0031]并且副枪在减速区间内按照程序循环周期时间及编码器计数开始逐级减速，即程序每循环运行一次，编码器计数增加一次。副枪在减速区间内逐级减速的实际速度按公式:8000-7000* (实际位置-设定的减速起点位置)/ (设定的减速终点位置-设定的减速起点位置)，进行计算确定。这样可以确保副枪旋转机构能够平稳无晃动停车。
[0032]2.变频器计算方法
[0033]在变频器内采集直流母线电压，对减速区间的直流母线电压进行计算，在从864至1289的减速区间范围内，当副枪旋转速度从频率50HZ减速到5HZ的过程中，能够确保变频器直流母线电压始终控制在1V波动范围内。
[0034]并且，在变频器内采集停止时刻的限位信号、输出转矩、转速。一般在停止位变频器会根据PI调节进行停车，但由于位置编码器运行过程中不可避免会稍有偏差，一般经过PI调节只能稳定3至5天，无法实现长时间的稳定无晃动停车，严重制约了炼钢生产。因此对停止位置进行人为的转矩干预控制，把停止时刻的瞬时输出转矩采集后传送给PLC，由PLC对实际晃动速度的方向进行判定,根据实际速度方向把转矩方向判定后输出，将输出转矩绝对值取为原来的1/2，作为旋转速度的给定，此时PLC将不再对变频器进行速度给定。这样可以使设备稳定停车，并保持长期稳定。
[0035]并且，当副枪运行到达测量位限位时，限位为直径3厘米的接近开关，PLC停止对变频器的速度给定，此时副枪停止在限位即接近开关的边缘，容易因外界因素产生轻微晃动，致使副枪晃出接近开关的范围，使得副枪到达测量位限位的信号消失。为避免这种现象的发生，此时由变频器采集输出转矩再经过变频器的内部参数设定，使得采集到的输出转矩作为变频器的速度附加给定，再次由变频器输出给定副枪旋转速度，使副枪运行0.3S至
0.5S后就能停止，保证副枪能够停止在测量位限位的中间位置，这样即使外界有轻微晃动，也不会使得接近开关的信号消失。
[0036]本发明提供的一种副枪旋转机构稳定性的控制方法，通过PLC内部计算方法和变频器计算方法这两种计算方法结合运用，可以使副枪旋转机构能够长期保持平稳无晃动停车。而不必再增加其他支撑设备，从而可以降低设备的维护量、节约成本。
[0037] 最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种副枪旋转机构稳定性的控制方法，其特征在于，该方法在控制回路中通过控制计算方法实现副枪旋转机构的稳定运转，所述控制回路包括: 位置编码器，采集位置信号给PLC，计算速度给出时刻和速度给定值，并传送给变频器； 速度编码器，反馈现场实际设备运行速度给变频器，通过变频器传送给PLC，进行软件计算; 变频器，实现电机变频调速，同时进行设备间的数据传输； PLC，采集位置、速度、转矩信号，进行内部计算，然后控制变频器输出； 接近开关，副枪旋转机构在测量位与连接位的停止信号； 所述控制回路中的计算方法控制为PLC内部计算方法控制和变频器计算方法控制的结合运用， 其中，所述PLC内部计算方法控制包括:对变频器进行速度给定，并在连接位进行位置编码器标定，设定副枪从133开始以频率50HZ高速旋转，然后在减速区间以频率从50HZ到5HZ逐级减速旋转，再 在低速区间以频率5HZ低速旋转，最后停止限位于1354位置；所述减速区间范围的两端值之差为425，所述低速区间范围的两端值之差不低于65 ； 所述变频器计算方法控制包括:在变频器内采集直流母线电压，对减速区间的直流母线电压进行计算，确保减速区间内副枪旋转频率从50HZ到5HZ的减速过程中变频器直流母线电压始终控制在1V波动范围内，并在变频器内采集停止时刻的限位信号、输出转矩和转速，对停止位置进行人为转矩干预控制，将输出转矩绝对值取为原来的1/2，作为副枪旋转速度的给定。
2.根据权利要求1所述的副枪旋转机构稳定性的控制方法，其特征在于:所述对变频器进行速度给定是根据速度公式8000-7000* (实际位置-设定的减速起点位置)/ (设定的减速终点位置-设定的减速起点位置)和固定频率50HZ给定的。
3.根据权利要求1所述的副枪旋转机构稳定性的控制方法，其特征在于:所述副枪减速旋转的减速区间为从864至1289，所述副枪低速旋转的低速区间为从1289至1354。
4.根据权利要求3所述的副枪旋转机构稳定性的控制方法，其特征在于:所述副枪在减速区间内减速旋转是按照程序循环周期时间及编码器计数开始逐级减速。
5.根据权利要求4所述的副枪旋转机构稳定性的控制方法，其特征在于:所述副枪在减速区间内逐级减速的实际速度计算公式为:8000-7000* (实际位置-设定的减速起点位置)/(设定的减速终点位置-设定的减速起点位置)。
6.根据权利要求1所述的副枪旋转机构稳定性的控制方法，其特征在于:所述在变频器内采集停止时刻的输出转矩后，再次由变频器输出副枪旋转给定速度，使副枪二次运行停止。
7.根据权利要求6所述的副枪旋转机构稳定性的控制方法，其特征在于:所述副枪二次运行停止是副枪运行0.3S-0.5S停止。
【文档编号】C21C5/46GK104032070SQ201410275797
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】王景娟, 杨林, 吕永学, 刘瑞林, 史良, 刘向金, 李珊珊, 陈晓伟 申请人:首钢京唐钢铁联合有限责任公司