副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，依靠副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)本身的減速機(jī)軸作為支撐點(diǎn)承載整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，不增加其他任何機(jī)械支撐設(shè)備或固定，只是在控制回路中通過PLC內(nèi)部計(jì)算方法和變頻器計(jì)算方法兩種計(jì)算方法的結(jié)合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明提供的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，在能夠保證機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，由于不需要增加其他任何機(jī)械支撐設(shè)備或固定，因此能夠降低設(shè)備的維護(hù)量、節(jié)約成本，節(jié)省設(shè)備使用空間。
【專利說明】副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及煉鋼副槍控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、槍體負(fù)載及結(jié)構(gòu)框架，副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體坐落在旋轉(zhuǎn)小車上，由減速機(jī)軸作為支撐點(diǎn)來承載整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。參見圖1，作為負(fù)載的副槍槍體到支撐點(diǎn)的距離為702.46mm，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)力到支撐點(diǎn)距離為156.8mm。由于作為負(fù)載的副槍槍體相對(duì)較重且到支撐點(diǎn)距離較長，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)力到支撐點(diǎn)距離較短，這種情況下，副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中穩(wěn)定性較差。目前一般此種形式的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通常采用在長桿重載的一端增加支撐架及旋轉(zhuǎn)軌道，這樣就有兩個(gè)支撐點(diǎn)，并且在負(fù)載端設(shè)置的支撐隨著副槍一起旋轉(zhuǎn)，這就需要很大的空間來設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)軌道，目前的這種機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)際環(huán)境空間要求有較大的空間，并且對(duì)環(huán)形軌道的支撐要求也較高，又由于支撐軌道難于調(diào)平等因素的影響，使得副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)無法平穩(wěn)停車，因此在實(shí)際生產(chǎn)中考慮在控制計(jì)算方法上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無晃動(dòng)停車。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，以實(shí)現(xiàn)副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)無晃動(dòng)停車。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，該方法不需要增加其他機(jī)械支撐設(shè)備，只是在控制回路中通過控制計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制回路包括:
[0005]位置編碼器，采集位置信號(hào)給PLC，計(jì)算速度給出時(shí)刻和速度給定值，并傳送給變頻器；
[0006]速度編碼器，反饋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備運(yùn)行速度給變頻器，通過變頻器傳送給PLC，進(jìn)行軟件計(jì)算；
[0007]變頻器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻調(diào)速，同時(shí)進(jìn)行設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0008]PLC，采集位置、速度、轉(zhuǎn)矩信號(hào)，進(jìn)行內(nèi)部計(jì)算，然后控制變頻器輸出；
[0009]接近開關(guān)，副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在測(cè)量位與連接位的停止信號(hào)；
[0010]所述控制回路中的計(jì)算方法控制為PLC內(nèi)部計(jì)算方法控制和變頻器計(jì)算方法控制的結(jié)合運(yùn)用，
[0011] 其中，所述PLC內(nèi)部計(jì)算方法控制包括:對(duì)變頻器進(jìn)行速度給定，并在連接位進(jìn)行位置編碼器標(biāo)定，設(shè)定副槍從133開始以頻率50HZ高速旋轉(zhuǎn)，然后在減速區(qū)間以頻率從50HZ到5HZ逐級(jí)減速旋轉(zhuǎn)，再在低速區(qū)間以頻率5HZ低速旋轉(zhuǎn)，最后停止限位于1354位置；所述減速區(qū)間范圍的兩端值之差為425，所述低速區(qū)間范圍的兩端值之差不低于65 ；
[0012]所述變頻器計(jì)算方法控制包括:在變頻器內(nèi)采集直流母線電壓，對(duì)減速區(qū)間的直流母線電壓進(jìn)行計(jì)算，確保減速區(qū)間內(nèi)副槍旋轉(zhuǎn)頻率從50HZ到5HZ的減速過程中變頻器直流母線電壓始終控制在1V波動(dòng)范圍內(nèi)，并在變頻器內(nèi)采集停止時(shí)刻的限位信號(hào)、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，對(duì)停止位置進(jìn)行人為轉(zhuǎn)矩干預(yù)控制，將輸出轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值取為原來的1/2，作為副槍旋轉(zhuǎn)速度的給定。
[0013]進(jìn)一步地，所述對(duì)變頻器進(jìn)行速度給定是根據(jù)速度公式8000-7000*(實(shí)際位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)/(設(shè)定的減速終點(diǎn)位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)給定的。
[0014]進(jìn)一步地，所述副槍減速旋轉(zhuǎn)的減速區(qū)間為從864至1289，所述副槍低速旋轉(zhuǎn)的低速區(qū)間為從1289至1354。
[0015]進(jìn)一步地，所述副槍在減速區(qū)間內(nèi)減速旋轉(zhuǎn)是按照程序循環(huán)周期時(shí)間及編碼器計(jì)數(shù)開始逐級(jí)減速。
[0016]進(jìn)一步地，所述副槍在減速區(qū)間內(nèi)逐級(jí)減速的實(shí)際速度計(jì)算公式為:8000-7000*(實(shí)際位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)/(設(shè)定的減速終點(diǎn)位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)。
[0017]進(jìn)一步地，所述在變頻器內(nèi)采集停止時(shí)刻的輸出轉(zhuǎn)矩后，再次由變頻器輸出副槍旋轉(zhuǎn)給定速度，使副槍二次運(yùn)行停止。
[0018]進(jìn)一步地，所述副槍二次運(yùn)行停止是副槍運(yùn)行0.3S-0.5S停止。
[0019]本發(fā)明提供的一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，依靠副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)本身的減速機(jī)軸作為支撐點(diǎn)來承載整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，不需要增加其他任何機(jī)械支撐設(shè)備或固定，只是在控制回路中通過控制計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)長期保持平穩(wěn)無晃動(dòng)停車，降低了設(shè)備的維護(hù)量、節(jié)約了成本，節(jié)省了設(shè)備使用空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，依靠副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)本身的減速機(jī)軸作為支撐點(diǎn)承載整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，不增加其他任何機(jī)械支撐設(shè)備或固定，只是在控制回路中通過控制計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，其控制回路包括:
[0023]位置編碼器，用于采集位置信號(hào)給PLC，計(jì)算速度給出時(shí)刻和速度給定值，并傳送給變頻器；
[0024]速度編碼器，用于反饋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備運(yùn)行速度給變頻器，通過變頻器傳送給PLC，進(jìn)行軟件計(jì)算；
[0025]變頻器，用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻調(diào)速，同時(shí)進(jìn)行設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0026]PLC，用于采集位置、速度、轉(zhuǎn)矩信號(hào)，進(jìn)行內(nèi)部計(jì)算，然后控制變頻器輸出；
[0027]接近開關(guān)，用于副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在測(cè)量位與連接位的停止信號(hào)。
[0028]在副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中，需要采集副槍旋轉(zhuǎn)過程中的位置信號(hào)，通過PLC進(jìn)行位置計(jì)算，給出速度信號(hào)到變頻器，當(dāng)副槍旋轉(zhuǎn)到測(cè)量位限位后，則不由PLC進(jìn)行位置計(jì)算給出變頻器速度，而是采集旋轉(zhuǎn)過程中的實(shí)際速度信號(hào)和轉(zhuǎn)矩信號(hào)給變頻器，同時(shí)變頻器把實(shí)際速度和轉(zhuǎn)矩再傳送給PLC，經(jīng)過計(jì)算后，為變頻器速度提供附加速度給定，采用這種控制方法可以使副槍旋轉(zhuǎn)到測(cè)量位后平穩(wěn)無晃動(dòng)停止。這種控制方法中的計(jì)算方法具體如下:
[0029]1.PLC內(nèi)部計(jì)算方法
[0030]按PLC程序中的速度公式8000-7000* (實(shí)際位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)/ (設(shè)定的減速終點(diǎn)位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)，由PLC通過與變頻器的通訊，對(duì)變頻器進(jìn)行速度給定，8000對(duì)應(yīng)的副槍旋轉(zhuǎn)頻率為50HZ。并在連接位進(jìn)行位置編碼器標(biāo)定，設(shè)定副槍從133開始以旋轉(zhuǎn)頻率為50HZ的速度進(jìn)入高速區(qū)間高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)計(jì)數(shù)到864時(shí)開始從高速區(qū)間進(jìn)入減速區(qū)間減速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)計(jì)數(shù)到1289時(shí)開始從減速區(qū)間進(jìn)入低速區(qū)間低速旋轉(zhuǎn)，最后停止限位定于1354位置。由于副槍旋轉(zhuǎn)有時(shí)間限定，因此將副槍高速旋轉(zhuǎn)的高速區(qū)間設(shè)定為從133至864、在這個(gè)高速區(qū)間內(nèi)副槍以50HZ的頻率高速旋轉(zhuǎn)。從連接位到測(cè)量位，為保證變頻器直流母線1V電壓穩(wěn)定波動(dòng)，將副槍減速旋轉(zhuǎn)的減速區(qū)間設(shè)定為從864至1289，在此減速區(qū)間內(nèi)，副槍旋轉(zhuǎn)的速度由50HZ逐級(jí)減速到5HZ，為了保證電機(jī)在此減速區(qū)間內(nèi)由50HZ逐級(jí)減速為5HZ時(shí)，能夠使得變頻器直流母線電壓控制在1V波動(dòng)范圍內(nèi)，副槍減速旋轉(zhuǎn)的減速區(qū)間的兩端值之差425要保持不變，即計(jì)數(shù)1289和864可以一起前后移動(dòng)位置，但計(jì)數(shù)的兩端值之差必須 為425保持不變。根據(jù)副槍運(yùn)行周期時(shí)間的限制，為保證從低速區(qū)到測(cè)量位的最短穩(wěn)定運(yùn)行，將副槍低速旋轉(zhuǎn)的低速區(qū)間設(shè)定為從1289至1354，在此低速區(qū)間內(nèi)副槍旋轉(zhuǎn)以頻率為5HZ的速度低速旋轉(zhuǎn)，低速區(qū)間兩端值之差1354-1289 = 65為低速區(qū)的最小范圍，即低速區(qū)間的兩端值之差不能低于65。
[0031]并且副槍在減速區(qū)間內(nèi)按照程序循環(huán)周期時(shí)間及編碼器計(jì)數(shù)開始逐級(jí)減速，即程序每循環(huán)運(yùn)行一次，編碼器計(jì)數(shù)增加一次。副槍在減速區(qū)間內(nèi)逐級(jí)減速的實(shí)際速度按公式:8000-7000* (實(shí)際位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)/ (設(shè)定的減速終點(diǎn)位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)，進(jìn)行計(jì)算確定。這樣可以確保副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)無晃動(dòng)停車。
[0032]2.變頻器計(jì)算方法
[0033]在變頻器內(nèi)采集直流母線電壓，對(duì)減速區(qū)間的直流母線電壓進(jìn)行計(jì)算，在從864至1289的減速區(qū)間范圍內(nèi)，當(dāng)副槍旋轉(zhuǎn)速度從頻率50HZ減速到5HZ的過程中，能夠確保變頻器直流母線電壓始終控制在1V波動(dòng)范圍內(nèi)。
[0034]并且，在變頻器內(nèi)采集停止時(shí)刻的限位信號(hào)、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速。一般在停止位變頻器會(huì)根據(jù)PI調(diào)節(jié)進(jìn)行停車，但由于位置編碼器運(yùn)行過程中不可避免會(huì)稍有偏差，一般經(jīng)過PI調(diào)節(jié)只能穩(wěn)定3至5天，無法實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的穩(wěn)定無晃動(dòng)停車，嚴(yán)重制約了煉鋼生產(chǎn)。因此對(duì)停止位置進(jìn)行人為的轉(zhuǎn)矩干預(yù)控制，把停止時(shí)刻的瞬時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩采集后傳送給PLC，由PLC對(duì)實(shí)際晃動(dòng)速度的方向進(jìn)行判定,根據(jù)實(shí)際速度方向把轉(zhuǎn)矩方向判定后輸出，將輸出轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值取為原來的1/2，作為旋轉(zhuǎn)速度的給定，此時(shí)PLC將不再對(duì)變頻器進(jìn)行速度給定。這樣可以使設(shè)備穩(wěn)定停車，并保持長期穩(wěn)定。
[0035]并且，當(dāng)副槍運(yùn)行到達(dá)測(cè)量位限位時(shí)，限位為直徑3厘米的接近開關(guān)，PLC停止對(duì)變頻器的速度給定，此時(shí)副槍停止在限位即接近開關(guān)的邊緣，容易因外界因素產(chǎn)生輕微晃動(dòng)，致使副槍晃出接近開關(guān)的范圍，使得副槍到達(dá)測(cè)量位限位的信號(hào)消失。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，此時(shí)由變頻器采集輸出轉(zhuǎn)矩再經(jīng)過變頻器的內(nèi)部參數(shù)設(shè)定，使得采集到的輸出轉(zhuǎn)矩作為變頻器的速度附加給定，再次由變頻器輸出給定副槍旋轉(zhuǎn)速度，使副槍運(yùn)行0.3S至
0.5S后就能停止，保證副槍能夠停止在測(cè)量位限位的中間位置，這樣即使外界有輕微晃動(dòng)，也不會(huì)使得接近開關(guān)的信號(hào)消失。
[0036]本發(fā)明提供的一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，通過PLC內(nèi)部計(jì)算方法和變頻器計(jì)算方法這兩種計(jì)算方法結(jié)合運(yùn)用，可以使副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠長期保持平穩(wěn)無晃動(dòng)停車。而不必再增加其他支撐設(shè)備，從而可以降低設(shè)備的維護(hù)量、節(jié)約成本。
[0037] 最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，其特征在于，該方法在控制回路中通過控制計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制回路包括: 位置編碼器，采集位置信號(hào)給PLC，計(jì)算速度給出時(shí)刻和速度給定值，并傳送給變頻器； 速度編碼器，反饋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備運(yùn)行速度給變頻器，通過變頻器傳送給PLC，進(jìn)行軟件計(jì)算; 變頻器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻調(diào)速，同時(shí)進(jìn)行設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸； PLC，采集位置、速度、轉(zhuǎn)矩信號(hào)，進(jìn)行內(nèi)部計(jì)算，然后控制變頻器輸出； 接近開關(guān)，副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在測(cè)量位與連接位的停止信號(hào)； 所述控制回路中的計(jì)算方法控制為PLC內(nèi)部計(jì)算方法控制和變頻器計(jì)算方法控制的結(jié)合運(yùn)用， 其中，所述PLC內(nèi)部計(jì)算方法控制包括:對(duì)變頻器進(jìn)行速度給定，并在連接位進(jìn)行位置編碼器標(biāo)定，設(shè)定副槍從133開始以頻率50HZ高速旋轉(zhuǎn)，然后在減速區(qū)間以頻率從50HZ到5HZ逐級(jí)減速旋轉(zhuǎn)，再 在低速區(qū)間以頻率5HZ低速旋轉(zhuǎn)，最后停止限位于1354位置；所述減速區(qū)間范圍的兩端值之差為425，所述低速區(qū)間范圍的兩端值之差不低于65 ； 所述變頻器計(jì)算方法控制包括:在變頻器內(nèi)采集直流母線電壓，對(duì)減速區(qū)間的直流母線電壓進(jìn)行計(jì)算，確保減速區(qū)間內(nèi)副槍旋轉(zhuǎn)頻率從50HZ到5HZ的減速過程中變頻器直流母線電壓始終控制在1V波動(dòng)范圍內(nèi)，并在變頻器內(nèi)采集停止時(shí)刻的限位信號(hào)、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，對(duì)停止位置進(jìn)行人為轉(zhuǎn)矩干預(yù)控制，將輸出轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值取為原來的1/2，作為副槍旋轉(zhuǎn)速度的給定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，其特征在于:所述對(duì)變頻器進(jìn)行速度給定是根據(jù)速度公式8000-7000* (實(shí)際位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)/ (設(shè)定的減速終點(diǎn)位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)和固定頻率50HZ給定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，其特征在于:所述副槍減速旋轉(zhuǎn)的減速區(qū)間為從864至1289，所述副槍低速旋轉(zhuǎn)的低速區(qū)間為從1289至1354。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，其特征在于:所述副槍在減速區(qū)間內(nèi)減速旋轉(zhuǎn)是按照程序循環(huán)周期時(shí)間及編碼器計(jì)數(shù)開始逐級(jí)減速。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，其特征在于:所述副槍在減速區(qū)間內(nèi)逐級(jí)減速的實(shí)際速度計(jì)算公式為:8000-7000* (實(shí)際位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)/(設(shè)定的減速終點(diǎn)位置-設(shè)定的減速起點(diǎn)位置)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，其特征在于:所述在變頻器內(nèi)采集停止時(shí)刻的輸出轉(zhuǎn)矩后，再次由變頻器輸出副槍旋轉(zhuǎn)給定速度，使副槍二次運(yùn)行停止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的控制方法，其特征在于:所述副槍二次運(yùn)行停止是副槍運(yùn)行0.3S-0.5S停止。
【文檔編號(hào)】C21C5/46GK104032070SQ201410275797
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】王景娟, 楊林, 呂永學(xué), 劉瑞林, 史良, 劉向金, 李珊珊, 陳曉偉 申請(qǐng)人:首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司