干熄焦提升機控制系統(tǒng)的應用與改進

    提升機是干熄焦的重要設備，它的作用是將焦罐提升至提升井架頂部，提升機向干熄爐平移的過程中，裝入裝置自動打開，提升機對好位后，將焦炭裝入干熄爐里，然后將空罐提起，送回熄焦車上。為了將焦炭連續(xù)的裝入干熄爐里，保證焦炭的質(zhì)量。這就要求提升機控制系統(tǒng)必須具備穩(wěn)定運行的特點，從而保證干熄焦的穩(wěn)定運行。

1、 提升機PLC控制系統(tǒng)的組成

    干熄焦提升機控制系統(tǒng)采用的是昆騰系列PLC。干熄焦的PLC控制系統(tǒng)主要由CPU站，地面分站，車上分站，modbus plus 網(wǎng)絡等四部分組成的。

1.1、提升機plc控制系統(tǒng)的分站

    提升機PLC控制系統(tǒng)有兩個分站, 地面分站位于提升機配電室，主要是負責采集配電室內(nèi)的變頻器、低壓配電器等輸入信號以及輸出對變頻器和接觸器等的控制信號。地面分站還有和EI系統(tǒng)PLC的輸入輸出連接，負責兩套PLC系統(tǒng)間的信號傳輸。車上分站位于提升機司機室操作臺內(nèi)，主要是負責提升機接近開關信號、機械室、操作臺的開關信號的輸入和對現(xiàn)場配電箱控制信號、操作臺指示燈信號的輸出。

1.2、提升機plc控制系統(tǒng)的modbus plus 網(wǎng)絡

    配電室觸摸屏、司機室觸摸屏和提升機高速計數(shù)器是由提升機plc控制系統(tǒng)的modbus plus網(wǎng)絡連接的。觸摸屏獲取提升機的限位信號、狀態(tài)信號，以便崗位工直觀地看到提升機的運行狀態(tài)。提升機高速計數(shù)器將提升編碼器和走行編碼器的位置信號傳送給CPU，最后由程序處理，控制提升機的速度和啟停。

2、控制系統(tǒng)的完善與改進

2.1、編碼器位置檢測系統(tǒng)的完善與改進

    干熄焦提升機屬于特種起重設備，它的位置檢測系統(tǒng)對其安全穩(wěn)定運行起到非常重要的作用。位置檢測系統(tǒng)的主要功能是檢測提升機運行過程中的減速、停止、定位、超行程等位置信號。提升機正常運行過程中的位置檢測由電感式接近開關和編碼器兩套系統(tǒng)共同完成，超行程的位置檢測由旋轉(zhuǎn)限位、行程開關、重錘限位等完成。其中，編碼器位置檢測系統(tǒng)由絕對值編碼器、高速計數(shù)器、 modbus plus通訊網(wǎng)絡，PLC等組成。安裝在傳動軸上的絕對值編碼器將位置信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給高速計數(shù)器，PLC再通過modbus plus通訊網(wǎng)絡讀取高速計數(shù)器中的碼值。在PLC程序中，通過實數(shù)比較功能將碼值轉(zhuǎn)換為中間變量，再通過對中間變量的運算來完成對提升機的加速、減速、停止以及相關的聯(lián)鎖等控制功能。由于編碼器的檢測精度高，其對提升機的精確對位、穩(wěn)定運行起到重要作用。

    焦二干熄焦提升機編碼器位置檢測系統(tǒng)在運行過程中存在兩個缺陷。一是提升機控制系統(tǒng)的modbus plus網(wǎng)絡有通訊瞬間中斷的故障，導致提升機在中央自動運行過程中意外停機，降低了提升機的運行效率和安全性能。另外，在提升機手動控制時，編碼器位置檢測系統(tǒng)不起作用，只有接近開關控制提升機的加速、減速、停止以及相關的聯(lián)鎖等，如果負責位置檢測的接近開關失靈，提升機就會出現(xiàn)超行程故障，從而引發(fā)事故。

    針對以上缺陷，我們認真分析了故障原因和PLC程序，對其做了適當?shù)耐晟坪透倪M。我們將PLC程序中的比較功能的參數(shù)做了適當修改，由原來的小于等于設定值N比較功能改為小于等于設定值N1且大于等于設定值N2的比較功能。這樣就可以克服碼值歸零造成的影響。原設計中，提升機在往運行的吊鉤打開處開始提升時，將編碼器碼值賦給中間變量，在復運行的下降過程中把編碼器碼值和這個中間變量的值比較，如果碼值大于等于中間變量的值，則認為已經(jīng)下降到吊鉤打開位置。這樣，如果碼值歸零正好發(fā)生在賦值時間，則會造成提升機卷下不能動作的故障。我們對PLC程序做了適當修改，取消了賦值功能，將其修改為與一個固定的設定值比較，克服碼值歸零造成的影響。另外，我們在提升機手動操作程序中自編了一段程序，在吊鉤打開、待機位停止、上限停止和裝入下限四個限位檢測點加入了編碼器保護，實現(xiàn)了提升機手動操作的穩(wěn)定性和安全性。

    通過對編碼器位置檢測系統(tǒng)的改進后，經(jīng)過長時間的運行，沒有發(fā)生過類似的故障。無論是提升機的中央自動運行還是手動運行，都避免了提升機類似故障的出現(xiàn)。提高了提升機的穩(wěn)定系數(shù)，保證了提升機的穩(wěn)定運行。

2.2、常見故障及處理方法

    干熄焦提升機在工作過程中需要和干熄車、APS自動對位裝置、裝入裝置三套設備配合完成裝焦。正常運行時，除干熄車需要司機手動發(fā)出操作指令外，提升機、APS、裝入裝置都處于自動運行狀態(tài)。所以，四套設備之間的聯(lián)鎖功能對它們的穩(wěn)定、安全運行起到十分重要的作用。

    在工作過程中，它們的聯(lián)鎖功能暴露出三個缺陷。一是裝入裝置沒有“開定位”限位。提升機在走行到“往限位”位置后，如果檢測到“裝入裝置開到位”信號，則自動卷下裝入紅焦。改進前，僅有一個行程開關檢測的“裝入裝置開到位”信號。如果該信號出現(xiàn)短路，則提升機會出現(xiàn)誤判，在裝入裝置未開到位時卷下裝入，出現(xiàn)紅焦落地事故。為此，我們新安裝了一個“裝入裝置開定位”限位，并將該信號引入到PLC輸入。通過修改PLC程序，使提升機實現(xiàn)了僅同時檢測到“裝入裝置開到位”和“裝入裝置開定位”兩個信號時才自動卷下的聯(lián)鎖功能，提高了安全可靠性。同時，“開定位”信號未參與到控制裝入裝置的起停動作，沒有改變裝入裝置的運行功能。二是提升機在使用“車上手動”操作方式時，在吊鉤打開位置的提升動作和“APS夾緊”沒有聯(lián)鎖功能，運行中容易引發(fā)事故。當干熄車接完空罐，APS松開后，干熄車司機正常操作干熄車出塔，這時提升機司機如果誤操作將提升機卷上，干熄車撞上提升機吊鉤，造成吊鉤變形。通過修改PLC程序，將“APS夾緊”信號添加到提升機在吊鉤打開位置處提升聯(lián)鎖條件中，避免類似事故。三是提升機在采用“中央自動運行”操作方式時，偶爾會出現(xiàn)這種異常現(xiàn)象：在送滿罐提升到剛過待機位時，提升機突然改變運行方向，進行向下卷下動作直到吊鉤打開位置正常停止。通過分析PLC程序，判斷出現(xiàn)這種異?，F(xiàn)象可能是由于提升機在自動提升到待機位時，接空罐的信號有效，使提升機PLC出現(xiàn)了誤判，執(zhí)行了待機位卷下的程序動作。為了驗證這個分析結(jié)果，在提升機自動提升到待機位時，讓干熄車司機按下接空罐按紐，果然出現(xiàn)了卷下現(xiàn)象。通過修改PLC程序，在提升機執(zhí)行提升動作時，使接空罐的信號不起作用。

    對提升機聯(lián)鎖功能做了如上完善后，避免了類似事故的發(fā)生，提高了提升機的安全、穩(wěn)定性。

3、結(jié)束語

    通過對提升機plc控制系統(tǒng)的改進后，經(jīng)過生產(chǎn)實踐檢驗，收到了很好的應用效果，保證了焦炭的質(zhì)量，穩(wěn)定了干熄焦的運行。