快速校正高炉炉顶总线编码器方法的应用

杨峰

【摘 要】随着总线检测技术的突飞猛进，现代冶金生产中越来越多的使用总线型编码器，对运转精度要求较高的设备状态进行检测；为了实现高炉炉顶布料设备检测角度值快速校正，提高高炉布料系统运行稳定性，降低总线系统故障对高炉生产的影响；经过对布料设备及工艺特点的研究，通过完善布料设备检测角度校正自动控制程序；实现快速校正高炉炉顶总线编码器码值的方法。

【关键词】总线编码器；高炉；节流阀；限位

0 引言

在高炉炼铁生产工艺中，节流阀（也称为料流调节阀，代号γ），布料器（运动方向分为倾动和旋转，代号为α和β）都是实现炉顶多环布料的关键设备，其角度检测系统直接影响着高炉环形布料的准确度；探尺用来检测高炉炉内料面位置，作为高炉冶炼、上料及布料的重要参考数据，位置测量要求精准可靠；高炉卷扬料车行程检测也是调速系统拖动卷扬料车上料的重要参考信号。

应用总线式编码器检测在线运行设备，该项技术在现代冶金行业中较为广泛的应用，总线式编码器在高炉炉顶设备检测控制应用中优势明显，其检测精度高，误差范围小，往往控制在0.1度左右；编码器在采集过程中不受干扰，信号稳定；通讯配置软件直观简单，操作方便，配合图形模式，使得整个网络更加形象直观。其缺点也很明显，一旦总线设备发生故障，对系统影响面较大，恢复过程中，需要花费大量时间与精力对编码器码值进行校正工作，影响高炉正常复风，对高炉生产产生影响。

由以上叙述可见，总线式编码器在高炉生产中是一个非常重要的检测设备，当总线设备发生故障后，必须缩短故障处理时间，本文介绍酒钢1#高炉卷扬系统P+F总线型编码器在Roclkwell系列PLC DeviceNet网络中的应用中，如何实现快速自动校正高炉炉顶总线编码器码值的技术问题

1 总线编码器检测计算方法

酒钢1#高炉选用的P+F总线型编码器为绝对值编码器，该编码器旋转过程中每一个位置均有对应的代码（二进制，BCD码等）输出，从代码大小的变更即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判向电路，顺势针旋转，码值递增（〈br〉顺势针旋转，码值递减），单圈精度为8192，它有一个绝对零位代码，过零位后，码值重新记数。

1.1 米位距离检测计算方法

炉顶系统中，探尺检测炉内料面深度及卷扬料车行驶距离为米位行程检测，计算方式为已知钢丝绳转鼓直径D，电机与减速机减速比i，编码器单圈量程精度8192，应用圆周率计数公式，得出其行驶距离米位。

1.2 角度检测计算方法

炉顶系统中，料流节流阀开关角度γ与布料器倾动角度α为开度角度检测，计算高炉炉顶布料器布料角度α角电机和料流速度节流γ角电机的实际角度：布料器布料角度α角电机有下限位角度α1与上限位角度α2，料流速度节流γ角电机有开限位角度γ1与关限位角度γ2，布料器布料角度α角电机和料流速度节流γ角电机的设备实际开度为测量量程内开度与关限（或上限位）位角度之和。

2 使用中存在的问题

在酒钢1#高炉炉顶总线系统中，南、北探尺与卷扬料车选用单编码器检测，安装于减速机测，与钢丝绳转鼓同轴；米位距离检测显示偏移时，需将设备运行至探尺上限、料车到底（0米位处），对该位置米位数进行重新置数，完成校正。料流节流阀开关角度γ与布料器倾动角度α为双编码器主、备检测，分别安装于减速机换向器两侧；角度检测校正时，需手动将设备分别抬至开（下）、关（上）限位各一次，程序自动记录码值，校角完毕后点击校正确定按钮，完成编码器校正。

2.1 当系统停电检修或总线系统故障后，再次上电时，编码器均默认为顺时针计数，编码器码值自动复位，由于同轴的两个编码器分别安装于两侧，导致工作时两编码器加减数方向相反，需工程师通过RsWorx For DeviceNet软件，将计数方向错误一测编码器对应站点的Code sequence clockwise 位置进行置“0”，使该编码器加减数方向反转。

2.2 由于编码器检测量程限制，当工作中编码器运行在临界翻转点处时，存在检测码值从最大与最小值范围内波动，超出设备正常运转时的检测范围，影响设备正常运转。需工程师打开RsWorx For DeviceNet软件，通过RSLinx选择正确的总线路径，上载该总线模板配置，上载需修改站点编码器参数，通过对Position位进行码值置数，将编码器当期位置预设码值进行赋值，赋值完成点击确认保存，进行赋值置数期间，要确保设备在停止位置。

以上两步完成后，还需手动对设备进行校正，均无法由岗位操作人员独立完成，严重将事故影响拖长，造成不必要的高炉休减风事故。

3 快速校正高炉炉顶总线编码器方法的应用

为降低总线编码器故障与校正时对检测角度及米位造成的影响，完善炉顶总线编码器校正自动控制程序，采取如下措施。

3.1 料车及探尺一键快速校正

當料车一侧到底信号或探尺上限信号到达，设备停止运行时，点击校正按钮，通过Message对编码器实际米位与编码器码值同步置数，消除了编码器处于临界翻转点时，只对米位进行置数时码值翻转，设备运行时米位显示异常或保护停机。

3.2 料流节流阀与布料器倾动角度一键快速校正

原控制程序中规定下限位角度α1>上限位角度α2，开限位角度γ1>关限位角度γ2。设备下放与打开时编码器码值增大。为消除系统断电重启后，编码器计数方向复位，码值复位对角度检测的影响，修改编码器计数方向翻转异常角度计算公式。该侧编码器计数在设备下放与打开时编码器码值减小。

通过该侧角度计算公式，消除了系统系统上电后，一侧编码器计算角度相反的问题，同时编制一键快速校正角度程序，应用Message指令，将所对应的码值置数于其对应的总线编码器中，同时将开关限位码值传给PLC对应的限位码值寄存器，用于角度计算。当设备处于关（上）限位停止运转时，点击快速校正按钮，一键完成节流阀与布料器倾动角度校正。做到手动校正角度与快速校角功能分离。实现总线编码器上电即可工作，消除繁琐的RsWorx For DeviceNet软件通过编码器加减数方向确定及修改工作，岗位操作工就可很快独立完成角度校正，大大降低了故障影响。

4 结束语

快速校正高炉炉顶总线编码器方法实施应用以来，缩短了检修或故障停电后校正编码器的时间，降低总线系统故障处理时间较长对高炉冶炼生产的影响。解决因高炉炉顶总线设备故障发生后，手动处理校正总线设备码值，恢复炉顶总线系统正常工作耗时较长的问题，缩短卷扬PLC系统总线硬件及相关模块故障、编码器故障、总线通讯故障的处理时间，从而降低对高炉生产的影响，减少高炉休减风，确保高炉正常冶炼生产。

【参考文献】

[1]罗克韦尔自动化培训中心.ControlLogix系统标准课程[K].

[2]倍加福.编码器产品选型手册[Z].2008.

[3]宋素华，王涛.CANopen绝对型编码器在某输送装置控制中的应用研究[J].机电工程技术，2012，41（1）：30-33.

[责任编辑：田吉捷]