一种利用电磁阀精确控制连铸中间包液压缸位置的方法与流程

本发明涉及一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包液压缸位置的方法，属于连铸自动控制技术领域。

背景技术：

连铸浇铸过程中可以通过控制钢水中间包的升降来不断改变浸入式水口与结晶器钢水渣线的接触位置，从而增加浸入式水口腐蚀面积，减少浸入式水口腐蚀深度，延长浸入式水口使用寿命，从而提高连铸机工作效率。钢水中间包的升降执行系统一般采用液压升降系统，在液压缸位置控制系统中，系统向液压缸发送位置指令，可以通过伺服阀或比例阀来精确控制液压缸的位置。在钢水中间包升降控制系统中，考虑到成本方面，液压缸控制系统一般通过电磁阀发送液压缸升降指令，通过液压缸位置传感器反馈位置信号给控制系统，控制系统通过比较设定值和反馈值来控制液压缸的运动方向。但是，由于电磁阀动作和位置反馈存在滞后，造成液压缸位置偏差一般在20mm。由于钢水中间包升降偏差较大，且动作不平稳，在连铸生产过程中容易造成连铸结晶器钢水液面波动，影响连铸钢坯质量，严重可能别断水口，造成停产事故。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包位置的方法，能够根据液压缸动作滞后时间自动调整控制参数，实现钢水中间包位置的准确、平稳控制。可有效结晶器液面波动，改善铸坯质量，同时减少漏钢、溢钢等生产事故，解决背景技术存在的上述问题。

本发明技术方案是：

一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包位置的方法，包含如下步骤：

（1）液压缸升降电磁阀安装在连铸中间包车的液压管路上，液压缸位置传感器安装在液压缸上，plc控制器安装在电气室，晶体管继电器安装在电气室，操作站安装在主控室，现场操作箱安装在连铸浇钢平台；液压缸升降电磁阀、液压缸位置传感器、晶体管继电器、plc控制器、现场操作箱和操作站相互相连；

（2）在plc控制器中通过位置控制程序建立位置控制模块，通过位置控制模块实现液压缸的位置精确控制，控制参数根据位置偏差自动调整；并设置自适应模块实现控制参数的调节；设置故障诊断模块，通过输出命令和液压缸实际位置变化的关系，自动实现诊断报警联锁控制；单次循环计算程序周期与plc控制器运行周期相同，在100ms以内；

（3）数据采集：液压缸位置传感器将位置信号送入在plc控制器的位置控制模块，位置信号包括：液压缸实际位置、液压缸设定位置、液压系统延迟参数、允许误差范围；

（4）plc控制器的位置控制模块根据液压缸设定值与实际值的偏差进行动作,分为正常控制模式和精确控制模式。

①、当偏差的绝对值大于液压系统延迟参数时，位置控制模块为正常控制模式；

②、当偏差的绝对值小于液压系统延迟参数时，位置控制模块切换为精确控制模式，通断时间比例按照液压系统延迟参数和实际偏差的大小自动调整；

③、当偏差在允许误差范围内时，液压缸停止动作，本次调整结束。

所述操作站内的操作画面上可以显示和调整液压缸实际位置、液压缸设定位置、液压系统延迟参数、允许误差范围等参数以及报警联锁指示，以便于工艺技术人员监控。

本发明的有益效果是：本发明通过在plc控制器中设置位置控制模块、自适应模块和故障诊断模块，可以精确控制液压缸位置，使连铸中间包升降控制平稳、精准，使浸入式水口钢水侵蚀面均匀，明显改善铸坯质量，提高生产效率，减少溢钢等生产事故，也可以减轻职工的劳动强度。

附图说明

图1是本发明实例液压缸位置上升时的时序控制图；

图中：液压缸位置下降控制时与上升控制一致；t:液压缸动作滞后时间；t:精确控制模式下的控制周期；t1:控制周期内断命令时间；t3：控制周期内通命令时间。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包位置的方法，包含如下步骤：

（1）液压缸升降电磁阀安装在连铸中间包车的液压管路上，液压缸位置传感器安装在液压缸上，plc控制器安装在电气室，晶体管继电器安装在电气室，操作站安装在主控室，现场操作箱安装在连铸浇钢平台；液压缸升降电磁阀、液压缸位置传感器、晶体管继电器、plc控制器、现场操作箱和操作站相互相连；

（2）在plc控制器中通过位置控制程序建立位置控制模块，通过位置控制模块实现液压缸的位置精确控制，控制参数根据位置偏差自动调整；并设置自适应模块实现控制参数的调节；设置故障诊断模块，通过输出命令和液压缸实际位置变化的关系，自动实现诊断报警联锁控制；单次循环计算程序周期与plc控制器运行周期相同，在100ms以内；

（3）数据采集：液压缸位置传感器将位置信号送入在plc控制器的位置控制模块，位置信号包括：液压缸实际位置、液压缸设定位置、液压系统延迟参数、允许误差范围；

（4）plc控制器的位置控制模块根据液压缸设定值与实际值的偏差进行动作,分为正常控制模式和精确控制模式。

①、当偏差的绝对值大于液压系统延迟参数时，位置控制模块为正常控制模式；

②、当偏差的绝对值小于液压系统延迟参数时，位置控制模块切换为精确控制模式，通断时间比例按照液压系统延迟参数和实际偏差的大小自动调整；

③、当偏差在允许误差范围内时，液压缸停止动作，本次调整结束。

参照附图，当位置控制激活后，由于设定值与实际值的偏差大于液压系统延迟参数,此时执行正常控制模式，液压缸上升命令持续输出；当设定值与实际值偏差小于液压系统延迟参数时，控制系统自动切换至精确控制模式，此时液压缸控制命令进行脉冲控制，通断时间为t1和t2。当偏差在允许误差范围内时，液压缸停止动作，本次调整结束。由于精确控制模式下采用脉冲控制，继电器触点的通断次数会增加5倍以上，普通触点继电器不能满足要求，因此选用晶体管继电器。

所述plc控制器设置自适应模块实现控制参数的调节，自适应模块自动调整控制参数：由于液压缸的供油流量受到油压、油温、液压阀手动调节位置等参数的影响，并不是恒定值，因此液压缸动作滞后时间t也就不是恒定值定值；自适应模块实时采集液压缸动作滞后时间t，控制程序中根据的适应模块根据t以及位置偏差的大小，自动调整精确控制模式下的通断时间参数t1、t2、t3；t:液压缸动作滞后时间；t1:控制周期内断命令时间；t3：控制周期内通命令时间。

所述plc控制器设置故障诊断模块：采集液压缸动作滞后时间t，当时间t大于报警设定值时，认为液压缸无动作，此时故障诊断模块输出诊断报警联锁控制；报警信息在操作站和现场操作箱显示，t:液压缸动作滞后时间。

本实施例在某方坯连铸机生产运行，实现了中间包升降系统的精确稳定控制，位置控制偏差由原来的20mm减少到5mm，且动作平稳，在连铸生产过程中减少了连铸结晶器钢水液面波动，提高了中间包液面控制的稳定性，杜绝了别断水口造成停产事故，提高了铸坯质量。

技术特征：

1.一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包位置的方法，其特征在于包含如下步骤：

（1）液压缸升降电磁阀安装在连铸中间包车的液压管路上，液压缸位置传感器安装在液压缸上，plc控制器安装在电气室，晶体管继电器安装在电气室，操作站安装在主控室，现场操作箱安装在连铸浇钢平台；液压缸升降电磁阀、液压缸位置传感器、晶体管继电器、plc控制器、现场操作箱和操作站相互相连；

（2）在plc控制器中通过位置控制程序建立位置控制模块，通过位置控制模块实现液压缸的位置精确控制，控制参数根据位置偏差自动调整；并设置自适应模块实现控制参数的调节；设置故障诊断模块，通过输出命令和液压缸实际位置变化的关系，自动实现诊断报警联锁控制；单次循环计算程序周期与plc控制器运行周期相同，在100ms以内；

（3）数据采集：液压缸位置传感器将位置信号送入在plc控制器的位置控制模块，位置信号包括：液压缸实际位置、液压缸设定位置、液压系统延迟参数、允许误差范围；

（4）plc控制器的位置控制模块根据液压缸设定值与实际值的偏差进行动作,分为正常控制模式和精确控制模式；

①、当偏差的绝对值大于液压系统延迟参数时，位置控制模块为正常控制模式；

②、当偏差的绝对值小于液压系统延迟参数时，位置控制模块切换为精确控制模式，通断时间比例按照液压系统延迟参数和实际偏差的大小自动调整；

③、当偏差在允许误差范围内时，液压缸停止动作，本次调整结束。

2.根据权利要求1所述的一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包位置的方法，其特征在于所述plc控制器设置自适应模块实现控制参数的调节，自适应模块自动调整控制参数：由于液压缸的供油流量受到油压、油温、液压阀手动调节位置等参数的影响，并不是恒定值，因此液压缸动作滞后时间t也就不是恒定值定值；自适应模块实时采集液压缸动作滞后时间t，控制程序中根据的适应模块根据t以及位置偏差的大小，自动调整精确控制模式下的通断时间参数t1、t2、t3；t:液压缸动作滞后时间；t1:控制周期内断命令时间；t3：控制周期内通命令时间。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包位置的方法，其特征在于所述plc控制器设置故障诊断模块：采集液压缸动作滞后时间t，当时间t大于报警设定值时，认为液压缸无动作，此时故障诊断模块输出诊断报警联锁控制；报警信息在操作站和现场操作箱显示，t:液压缸动作滞后时间。

技术总结
本发明涉及一种利用电磁阀精确平稳控制连铸中间包位置的方法，属于连铸自动控制技术领域。技术方案是：通过新增位置控制模块实现液压缸的位置精确控制，控制参数根据位置偏差自动调整；通过新增自适应模块实现控制参数的调节；通过新增故障诊断模块，通过输出命令和液压缸实际位置变化的关系，自动实现诊断报警联锁控制；本发明实现了中间包升降系统的精确稳定控制，中间包动作平稳，在连铸生产过程中提高了中间包液面控制的稳定性，减少了连铸结晶器钢水液面波动，杜绝了别断水口造成停产事故，提高了铸坯质量。

技术研发人员：赵立方;单丽平;王中毅;李仁华;徐东亮;吴春生;李冬
受保护的技术使用者：邯郸钢铁集团有限责任公司;邯郸市邯钢集团信达科技有限公司
技术研发日：2019.08.30
技术公布日：2019.12.24