智能主令控制器在石灰竖炉中的应用

　　摘 要 介绍了智能主令控制器的组成、原理、特点及在南京江宁石灰厂活性石灰竖炉中的应用情况。

　　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上料小车卷扬设备，而上料卷扬的停运将直接影响其产量和质量。卷扬的故障往往能引起重大的设备事故甚至人身事故。所以石灰竖炉设备维护往往以卷扬为重点，而控制卷扬的指令性的设备是主令控制器。主令控制器完成卷扬上升、下降启停点的有效定位，完成料车运行中的加速点、减速点的有效定位，同时还要发出炉顶设备各种运转方式的指令，小车的有效、快速定位，可以使小车运行在***、合适的速度，*大满足工艺和生产需要的上料周期，延长设备的使用寿命，生产的连续性，以达到提高产量和质量的目的。

　　上料系统是否能够按时上料，很好的完成输送物料的任务，主要应满足以下两个条件：一是卷扬设备的相当;二是小车限位调整的灵活方便。

　　一个无人操作的卷扬系统的好坏，就是它的**性和稳定性，而卷扬的大脑就是它的主令控制器。现就南京江宁石灰厂使用的智能主令控制器作一简要介绍。

　　2 设备特点

　　智能主令控制器采用了以功能强大、运行响应速度快、抗干扰、耐震动、耐辐射而著称的可编程控制器、电子编码器，运行、故障率低、响应速度快、分辨率高、调试方便。

　　运行：该主令控制器用弱电控制强电，用PLC程序和无触点编码器代替机械触点的逻辑动作;这样就避免了许多机械故障，从而提高主令运行的性。

　　响应速度快：该主令的分辨率可以达到毫米级，响应时间达到毫秒级，能适合于需要有效定位和反应即时的控制场合。

　　抗干扰、灰尘：由于编码器是密封的，所以抗干扰，抗腐蚀性能比较好。

　　调整方便快速：该主令调节时无需任何工具，只需对操作面板上、下键头用手操作，即可达到调整的目的，熟练的操作者只需几秒即可完成。并可在机械运行中调整，不必停车。与老式主令相比，可以节约时间，从而提高经济效益。

　　全数字显示：在小车运行期间可以方便地观察出其所处的位置。

　　通讯功能：具有远程通讯功能，可以通过485接口直接和其它智能管理控制系统如：PLC、DOS连接。

　　无触点：主令控制器的可编程控制器的输出直接给控制系统提供小车限位信号，或在普通控制系统中，用PLC输出带动中间继电器，提供限位信号，达到弱电控制强电的功能。

　　停电自动记忆功能：系统突然停电后再次送电时，料车当前位置和相应数码一致。大大提高了其性。

　　3 组成结构与原理

　　其结构如图1：

　　图1

　　(1)智能主令系统包括两部分：

　　1)采集单元：包括电子编码器、柔性连接器、传动轴。

　　2)操作箱：包括西门子操作面板、西门子PLC和辅助电器元件。

　　(2)工作原理

　　小车卷扬减速机带动卷扬滚筒转动，滚筒上的钢丝绳拉动上料小车上、下移动;卷扬减速机带动小车上、下移动的同时，由其辅轴同步带动主令现场单元的传动轴转动，传动轴通过柔性连接器连接电子编码器旋转轴转动，电子编码器根据旋转轴的旋转情况，进行数字编码(这个数字编码就对应了小车的当前的实际位置)然后通过电缆输出端输出到PLC，PLC通过计算随时检测小车位置，与设定的位置进行比较，是否到设定的限位(如上倒料限位、加速限位、减速限位)，到设定限位后由控制系统小车启动、停止、加减速、上下运行。

　　(3)限位的设定

　　本主令采用西门子的操作面板直接修改设定PLC参数、数据。如图2所示：

　　图2

　　●*先通过(F1~F8)功能键选择需修改的信息数据，在文本信息窗口中显示出来(所能修改的信息系统初始时设定);用“ ”上、下键使当前数字增加或减小，用“ENTER”键进行修改确认退出或用“EXIT”键忽略修改退出。

　　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。当电子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。

　　小车位置与显示编码数字对应关系：

　　南京江宁石灰厂石灰竖炉卷扬滚筒周长2米左右，斜桥架长(下料限位—上料限位)约35米，卷扬滚筒转一周小车运行2米，同时编码器变化51个单位。所以编码器每变化一个单位，小车运行约4cm(根据设备要求，可改变传动比进一步提高单位精度，*多到毫米级)，则从下限位—上限位小车运行3500/4.1≈854个单位。如把下限位设定为0点(参考点)，则上限位在854(试车中进行微调)，在0~854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3所示数字。

　　江宁石灰厂使用时设定值分别是：下限位为0、上限位为856、上加速设为50、上减速为765、下加速为800、下减速设为55。

　　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。

　　上升时：

　　编码值在下限位与上加速限位之间小车 慢速运行：0≤X<55(X为当前编码)

　　上升加速限位—上升减速限位之间 快速运行：55≤X<765

　　上减速—上限位 慢速运行：765≤X<856

　　下降时：

　　上限位—下加速之间 慢速运行：800≤X<856

　　下加速位—下减速 快速运行：55≤X<800

　　下减速—下限位 慢速运行：0

　　在以上每种运行状况区间(765≤X≤856或55≤X<800)PLC都有相应的输出点输出开关量，通知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 主令控制器在江宁石灰厂的应用

　　江宁石灰厂250m³石灰竖炉于2001年4月份投产，上料控制系统采用西门子PLC——S7300，电机使用西门子变频器控制，卷扬限位采用河南众恒控制工程有限公司研制开发的智能主令控制器。自运行以来，从未因主令原因出现任何故障，中途数次突然停电，数据位置从未出现过错误、误动作，调整限位相当方便，如在运行中微调某个限位，只需1~2秒钟，不需停止其它设备;如需更换、维修相关设备(如电机、减速机、钢丝绳等)更换完成后*多只需10秒(先将原点重新设定，然后微调，到目前为止，江宁石灰厂共重设原点两次。)，即可把所有参数设定完成，进入正常运行。在新设备试车调试期间调整一遍时间可缩短到30秒以内。

　　主令控制器的运行、有效定位、方便的参数设定、修改，了小车正常及时输送物料，缩短了运行周期，从而为产品质量和产量的提高提供了条件，并延长了相关设备的运行寿命。

　　因该设备具有以上优越的性能，2002年4月份江宁石灰厂在新建的2#石灰炉中也采用了这种智能主令控制器，现已投入运行。