石灰炉自控系统的核心设备——智能主令控制器

　　智能主令控制器在水钢集团耐火材料厂3×250M3石灰竖窑中的应用实例

　　水城钢铁集团耐火材料厂 陈贵华 河南众恒控制工程有限公司 马政利

　　1前言

　　在活性石灰竖炉生产过程中*关键的设备应为上料系统中的卷扬设备，而上料卷扬的非正常停运将直接影响其活性石灰的产量和质量。我厂原有的3座120 M3石灰竖炉2004年前一直采用的是老式的LK4机械触点主令，每年都会出现几次事故，1号炉改造成河南众恒公司生产的ZNLK-10J智能主令控制器后，运行一年多以来没有因主令原因出现一次故障，故障率几乎为零。因而我厂新上的3座250M3石灰竖炉直接选用了ZNLK-10J智能主令控制器，并通过其网络功能在上位机上显示小车的实际位置和动画。

　　我公司的3号250 M3 石灰竖炉投产初期，由于机械的原因，导至了小车运行到轨道中间时失速，小车在轨道上高速下降，由于此智能主令有超速保护，从而避免了一次重大事故的发生，这种齐全的保护功能是老式LK主令所不具备的。

　　我公司通过多年来用卷扬主令的实践经验，总结出老式LK系列机械主令控制器存在以下不可克服的缺点：

　　①控制精度低：LK系列主令控制器靠一周的凸轮运动而定位，对于几十米的矿车行程，凸轮轨迹的小小偏差，将造成矿车定位大距离的偏离，往往会出现物料不能有效倒入炉内或者冲顶，使物料的称量失去意义而影响产量和质量。

　　②故障率高：石灰生产的现场环境恶劣，高浓度的粉尘往往造成主令的接点接触不良，其机械部分长期在恶劣环境下运转造成机械运转部分损坏而使接点通断不畅，这些情况的发生都将造成卷扬的恶性事故，如矿车掉道，矿车坐底，矿车入炉等。

　　③无保护功能：老式LK主令只能完成到到点发出信号，不能检测料出速度，从而也就不能给于料车失速、零速、减速、溜车等各种保护措施。

　　④调整时间长：在卷扬更换钢丝绳和生产过程中需调整料车位置时，都需对主令的凸轮定位进行调整。调整时需要料车停运，往往要反复多次才能有效定位，费时费力且极不方便。

　　⑤与新型自动化系统不配套：目前随着自动控制技术的发展，石灰竖窑的生产过程多数采用了全部自动化控制，由于大系统需要采集小车的当前位置，还有在上位机上做小车动画等情况是老式LK系列主令所不能满足的。

　　近几年来，随着PLC控制技术的飞速发展，河南众恒控制工程有限公司生产的ZNLK系列智能型主令控制器由于其性能良好，保护功能全、调整方便快捷，从而在石灰竖窑生产中得到了广泛的应用。

　　2 ZNLK智能主令控制器的组成

　　此设备由现场变送单元、主控单元、连接电缆组成。主控单元由PLC和操作面板等组成。现场变送单元由减速机构和旋转编码器组成。主控单元安装在主控室或卷扬机房，现场变送单元安装在现场与主卷扬传动轴进行柔性连接。如智能主令控制器配置简图图1所示

　　智能主令控制器配置简图 图1

　　3 ZNLK智能主令控制器的工作原理

　　当受控设备运动时，受控设备通过现场变送单元的传动机构带动编码器一起旋转，编码器是一种无接触型的传感器，它将料车的位移转换成格雷码送到可编程序控制器(PLC)的输入端，PLC将采集到的格雷码进行译码、运算、分析、累加等数学运算处理，并将受控设备的位移通过操作面板中所显示的“当前位”间接的表示出来，同时把“当前位”与操作面板中显示的可调的设定参数进行比较，在合适的位置发出相应的控制信号，从而实现受控设备的有效定位;另一方面PLC还对采集到的信号进行分析，判断受近代设备是否出现超速、零速 或溜车等故障，如出现故障立即发出停车信号，可以有效防止恶性事故的发生。

　　小车位置与数码对应用关系，以1号250M3石灰竖炉为例：

　　本主令数字设定范围在-32767 ~ +32767之间，可把任意实际位置设定为参考位置。使其显示数字为“0”，根据“0”位设定其它限位。当编码器旋转轴正方向(正、反向可自由设定)旋转时，所对应编码数字增加，反方向时，则编码数字减少。

　　我厂1号石灰竖(3座炉子设备相同)炉卷扬滚筒周长2米左右，斜桥架长约40米，卷扬滚筒转一周小车运行2米，同时编码器变化94个单位。所以编码器每变化一个单位，小车运行约1.9cm，则从下限位—上限位小车运行4000/1.9≈2100个单位。如把下限位稍微靠上设定为0点(参考点)，则上限位在2100(试车中进行微调)，在0~2100之间可根据实行外部设备设定，上升加速限位、下降加速限位、上减速限位、下减速限位。例图：在操作面板可把实际限位设定如图2所示数字。

　　保护参数分别是：设定超速点 44，减速报警点数 24。

　　小车运行时(上升、下降状态由控制系统给定)电子编码器产生连续的编码，根据编码数字值确立小车位置。在运行中PLC与当前位实时比较，同时相应的输出点输出开关量，控制系统调整变频器速度来改变小车速度或停止小车运行。

　　4 智能主令控制器的优越性

　　ZNLK系列智能主令控制器具有运行、保护功能齐全、分辨率高、抗干扰能力强、响应速度快、调整方便迅速、运行中可调整、全数字显示、远程通讯等优点。

　　1、运行：该主令设计思想是用弱电控制强电，用程序逻辑代替机械凸轮的动作，以无触点代替有触点这样就避免了许多机械故障，从而提高了主令控制器运行的性。

　　2、保护功能齐全：该主令设有超速保护、减速保护、零速保护和溜车保护。当受控设备失控，超过所设定的*高速度时、到达减速区间但速度没有减下来时、没有电机运行信号但受控设备发生移动时、受控设备接收到运行指令但却按相反方向移动时，该主令都可发出停车信号，防止发生溜车故障及其它意外事故;当电机正常运转时，卷扬因故障不随动或现场变送单元不工作时，该主令也能发出停车信号进行保护。

　　3、分辨率高：该智能主令的分辨率可以达到毫米级，有效度非常高，能够适应需要有效定位和有效限位控制的场合。

　　4、抗干扰能力强：由于采用编码器，编码器把受控设备的位移转化成格雷码送到PLC，受控设备的某一位置对应一个前卫的码值。即使某一时刻受到干扰但下一时刻就可以把丢失的码找回来，不会因为干扰而产生累计误差。

　　5、调整方便：该智能主令的调节无需任何工具，仅需对操作面板进行操作，即可达到调整的目的，熟练的操作者只需几秒钟即可完成.

　　6、可在运行中调整：该智能主令可在设备运行状态中进行调整，设备不必停车即可对控制信号的输出位置通过操作面板进行微调。

　　7、全数字显示：受控设备运行期间可方便地从面板上观察出其所处的位置。

　　8、远程通讯：该主令具有远程通讯功能，可以直接和其它控制系统相连接。

　　5 结束语

　　ZNLK智能主令控制器可应用于任何需要位移检测的场合，冶金行业中在高炉主卷扬、料钟、遮断阀、高炉探尺、石灰竖炉卷扬、转炉氧枪控制、转炉倾动、混铁炉倾动、焦化设备平煤机和推焦机、大包回转台、原料卷扬上料、原料车间翻车机转动控制等自动化工业控制场合被广泛应用，国内已有上百家大型企业用其取代了老式凸轮主令控制器，取得了满意的使用效果和显著的经济效益。该主令在运行中几乎做到了零故障率，与老式主令相比，若它能为您避免一次故障，那已是物超所值了;*近众恒公司又研制并开发出了冗余系统，利用两台智能主令控制器，两台同时起作用，如其中一台发生故障立即报警但不影响另一台正常工作，出现故障的一台排除故障后又可投入正常使用.

　　水城钢铁集团耐火材料厂3×250M3以及老1号120 M3的石灰炉均已用其取代了老式凸轮主令控制器，并取得了满意的效果和良好的经济效益。并计划于今年把2号120 M3石灰炉主卷扬也改由ZNLK智能主令控制。