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摘要:本文對傳統(tǒng)頂車機做了改進,用電動缸代替原來的液壓系統(tǒng)。采用PLC控制伺服電機,達到對電動缸的精準控制,頂車機在速度、位置控制上比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更精確。反應(yīng)釜內(nèi)物料在窯內(nèi)具有最佳反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間,提高了冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:頂車機;電動缸;PLC;控制
頂車機是隧道窯生產(chǎn)線上的重要設(shè)備。主要功能是運載反應(yīng)釜進出窯爐。頂車機的運行速度,可以改變反應(yīng)釜在窯內(nèi)的停留時間,可以使反應(yīng)釜內(nèi)物料在窯內(nèi)具有最佳反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間。合理的頂車速度是冶煉產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵,也使窯內(nèi)熱能得到充分利用,可以提高生產(chǎn)線的效率。傳統(tǒng)頂車機要是通過一套液壓系統(tǒng)推動窯車向前運動。液壓系統(tǒng)包括液壓泵、直流電機、電磁閥、管路、配電箱等。需要定期維護,更換液壓油和過濾器等配件,容易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。另外當液壓系統(tǒng)由于管路爆裂失壓,無法通過手動方式驅(qū)動軸向動作。液壓系統(tǒng)需要控制閥門開關(guān)大小來控制窯車運行速度,控制復雜,精度不高。
1系統(tǒng)的主要創(chuàng)新點
本成果的主要創(chuàng)新點是把電動缸與PLC控制相結(jié)合應(yīng)用在頂車機中,通過PLC和驅(qū)動伺服電機達到對電動缸的精準控制。目前,電動缸技術(shù)用在頂車機上在國內(nèi)外屬于首次。相比于液壓系統(tǒng),電動缸控制在速度、壓力和位置方面更加精確,可以做到頂車控制和窯內(nèi)各個被控制點的嚴格控制相匹配,大大提高了生產(chǎn)線的效率。電動缸不需要復雜的成套系統(tǒng)支持,(包括泵,管道,閥門,過濾器,很多接頭等);可以節(jié)約很多的空間,而且在無維護的情況下,安全可靠的工作;沒有油污的污染,大幅度降低噪音(噪聲小于60分貝),保持潔凈/安靜的工作環(huán)境。
2系統(tǒng)的技術(shù)原理及工作流程
產(chǎn)品技術(shù)原理是用電動缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)頂車機的液壓系統(tǒng)。頂車機控制系統(tǒng)采用PLC(本成果采用的是三菱Q系列PLC)+工控計算機控制。上位機(工控計算機)界面可以顯示窯車的速度、位置、推力等數(shù)據(jù),并且在PLC中實現(xiàn)閃圖效果,便于操作人員迅速找出故障點的位置。下位機PLC軟件設(shè)計上,按照冶煉工藝數(shù)據(jù)要求,融合采集到窯爐內(nèi)數(shù)據(jù)信息,采用PID算法控制頂車機運行,通過PLC定位模塊對伺服電機精準控制,進而精確控制窯車的運行速度和定位窯車的位置。頂車機工藝流程如下:頂車機定時時間到——擺渡車前有搖車到位——擺渡車在回車線上準確定位——擺渡車上無窯車——夾緊裝置為松開狀態(tài)——推車機啟動推動窯車上擺渡車——窯車到位——推車機返回——推車機到位停止——電磁夾緊裝置將窯車夾緊——夾緊到位后——擺渡車正向啟動,低速向窯頭方向移動——擺渡車變高速運行——接近窯頭時候變低速,繼續(xù)向窯頭移動——進入定位對軌狀態(tài)——對軌成功——擺渡車停止——頂車機前進,將窯車頂入窯內(nèi)——當頂車機到位后——頂車機返回——頂車機返回到位后——頂車機停止——擺渡車反向高速啟動——擺渡車快速返回——轉(zhuǎn)為反向低速——進入反向?qū)壎ㄎ弧ㄎ唤Y(jié)束——擺渡車停止——將窯車頂?shù)綌[渡車前等待——等待下一次定位時間到。工作流程圖如圖1所示。
3系統(tǒng)的硬件設(shè)計
本系統(tǒng)采用三菱Q系列PLC,由CPU模塊+I/O模塊+定位模塊+A/D模塊+D/A模塊+通信模塊組成。I/O模塊提供了無源節(jié)點的開關(guān)量輸入采集,繼電器輸出等功能。定位模塊選用4軸定位模塊,開路集電極脈沖輸出,具有定位功能,可以進行位置控制、速度控制、位置-速度切換控制功能等。頂車機、推車機、擺渡車采用的是伺服電機,通過對伺服電機的PID閉環(huán)控制,實現(xiàn)對小車的精確控制。A/D模塊主要是采集窯車速度和推力的模擬信號,供操作人員實時觀察和操控。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
4系統(tǒng)程序設(shè)計
編程軟件用GX-Developer。程序中包括程序初始化、報警程序、速度控制程序、位置控制程序、A/D程序等部分組成。設(shè)備啟動時,程序首先自檢,檢測個限位是否到位,滿足初始條件后執(zhí)行下步動作。電動缸位置速度控制部分程序如圖3。
5結(jié)語
本系統(tǒng)首次把電動缸應(yīng)用在頂車機中,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓系統(tǒng),通過PLC和伺服電機,精確控制窯車的運動,提高了冶煉產(chǎn)品質(zhì)量,提高了生產(chǎn)效率,靜音效果好,改善了工作環(huán)境。
作者:趙剛 單位:阜新市先進制造業(yè)發(fā)展服務(wù)中心