《副枪旋转机构稳定性的控制方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《副枪旋转机构稳定性的控制方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104032070 A (43)申请公布日 2014.09.10 CN 104032070 A (21)申请号 201410275797.6 (22)申请日 2014.06.19 C21C 5/46(2006.01) (71)申请人 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 地址 063200 河北省唐山市曹妃甸工业区 (72)发明人 王景娟 杨林 吕永学 刘瑞林 史良 刘向金 李珊珊 陈晓伟 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所 11302 代理人 刘杰 (54) 发明名称 副枪旋转机构稳定性的控制方法 (57) 摘要 本发明提供了一种副枪旋转机构稳定性的控 制方法， 。
2、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 。
3、CN 104032070 A CN 104032070 A 1/1 页 2 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。
4、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。
5、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 10V 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 。
6、： 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。
7、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。 权 利 要 求 书 CN 104032070 A 2 1/4 页 3 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。
8、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。
9、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。
10、 ； 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。
11、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 说 明 书 CN 104032070 A 3 2/4 页 4 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 10V 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。
12、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 。
13、- 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。 附图说明 0020 图 1 为本发明实施例提供的副枪旋转机。
14、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 ； 002。
15、5 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 说 明 书 CN 104032070 A 4 3/4 页 5 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，。
16、 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，。
17、 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10V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10V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。
18、 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。
19、 - 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 10V 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。
20、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。
21、 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 说 明 书 CN 104032070 A 5 4/4 页 6 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。 说 明 书 CN 104032070 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104032070 A 7 。