干熄焦提升機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)

    提升機(jī)是干熄焦的重要設(shè)備，它的作用是將焦罐提升至提升井架頂部，提升機(jī)向干熄爐平移的過程中，裝入裝置自動(dòng)打開，提升機(jī)對(duì)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(jī)控制系統(tǒng)必須具備穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)，從而保證干熄焦的穩(wěn)定運(yùn)行。

1、 提升機(jī)PLC控制系統(tǒng)的組成

    干熄焦提升機(jī)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(luò)等四部分組成的。

1.1、提升機(jī)plc控制系統(tǒng)的分站

    提升機(jī)PLC控制系統(tǒng)有兩個(gè)分站, 地面分站位于提升機(jī)配電室，主要是負(fù)責(zé)采集配電室內(nèi)的變頻器、低壓配電器等輸入信號(hào)以及輸出對(duì)變頻器和接觸器等的控制信號(hào)。地面分站還有和EI系統(tǒng)PLC的輸入輸出連接，負(fù)責(zé)兩套PLC系統(tǒng)間的信號(hào)傳輸。車上分站位于提升機(jī)司機(jī)室操作臺(tái)內(nèi)，主要是負(fù)責(zé)提升機(jī)接近開關(guān)信號(hào)、機(jī)械室、操作臺(tái)的開關(guān)信號(hào)的輸入和對(duì)現(xiàn)場配電箱控制信號(hào)、操作臺(tái)指示燈信號(hào)的輸出。

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

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

2、控制系統(tǒng)的完善與改進(jìn)

2.1、編碼器位置檢測系統(tǒng)的完善與改進(jìn)

    干熄焦提升機(jī)屬于特種起重設(shè)備，它的位置檢測系統(tǒng)對(duì)其安全穩(wěn)定運(yùn)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(jī)運(yùn)行過程中的減速、停止、定位、超行程等位置信號(hào)。提升機(jī)正常運(yùn)行過程中的位置檢測由電感式接近開關(guān)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(guān)、重錘限位等完成。其中，編碼器位置檢測系統(tǒng)由絕對(duì)值編碼器、高速計(jì)數(shù)器、 modbus plus通訊網(wǎng)絡(luò)，PLC等組成。安裝在傳動(dòng)軸上的絕對(duì)值編碼器將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳送給高速計(jì)數(shù)器，PLC再通過modbus plus通訊網(wǎng)絡(luò)讀取高速計(jì)數(shù)器中的碼值。在PLC程序中，通過實(shí)數(shù)比較功能將碼值轉(zhuǎn)換為中間變量，再通過對(duì)中間變量的運(yùn)算來完成對(duì)提升機(jī)的加速、減速、停止以及相關(guān)的聯(lián)鎖等控制功能。由于編碼器的檢測精度高，其對(duì)提升機(jī)的精確對(duì)位、穩(wěn)定運(yùn)行起到重要作用。

    焦二干熄焦提升機(jī)編碼器位置檢測系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在兩個(gè)缺陷。一是提升機(jī)控制系統(tǒng)的modbus plus網(wǎng)絡(luò)有通訊瞬間中斷的故障，導(dǎo)致提升機(jī)在中央自動(dòng)運(yùn)行過程中意外停機(jī)，降低了提升機(jī)的運(yùn)行效率和安全性能。另外，在提升機(jī)手動(dòng)控制時(shí)，編碼器位置檢測系統(tǒng)不起作用，只有接近開關(guān)控制提升機(jī)的加速、減速、停止以及相關(guān)的聯(lián)鎖等，如果負(fù)責(zé)位置檢測的接近開關(guān)失靈，提升機(jī)就會(huì)出現(xiàn)超行程故障，從而引發(fā)事故。

    針對(duì)以上缺陷，我們認(rèn)真分析了故障原因和PLC程序，對(duì)其做了適當(dāng)?shù)耐晟坪透倪M(jìn)。我們將PLC程序中的比較功能的參數(shù)做了適當(dāng)修改，由原來的小于等于設(shè)定值N比較功能改為小于等于設(shè)定值N1且大于等于設(shè)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(shè)計(jì)中，提升機(jī)在往運(yùn)行的吊鉤打開處開始提升時(shí)，將編碼器碼值賦給中間變量，在復(fù)運(yùn)行的下降過程中把編碼器碼值和這個(gè)中間變量的值比較，如果碼值大于等于中間變量的值，則認(rèn)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(shí)間，則會(huì)造成提升機(jī)卷下不能動(dòng)作的故障。我們對(duì)PLC程序做了適當(dāng)修改，取消了賦值功能，將其修改為與一個(gè)固定的設(shè)定值比較，克服碼值歸零造成的影響。另外，我們在提升機(jī)手動(dòng)操作程序中自編了一段程序，在吊鉤打開、待機(jī)位停止、上限停止和裝入下限四個(gè)限位檢測點(diǎn)加入了編碼器保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)手動(dòng)操作的穩(wěn)定性和安全性。

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

2.2、常見故障及處理方法

    干熄焦提升機(jī)在工作過程中需要和干熄車、APS自動(dòng)對(duì)位裝置、裝入裝置三套設(shè)備配合完成裝焦。正常運(yùn)行時(shí)，除干熄車需要司機(jī)手動(dòng)發(fā)出操作指令外，提升機(jī)、APS、裝入裝置都處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。所以，四套設(shè)備之間的聯(lián)鎖功能對(duì)它們的穩(wěn)定、安全運(yùn)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(gè)缺陷。一是裝入裝置沒有“開定位”限位。提升機(jī)在走行到“往限位”位置后，如果檢測到“裝入裝置開到位”信號(hào)，則自動(dòng)卷下裝入紅焦。改進(jìn)前，僅有一個(gè)行程開關(guān)檢測的“裝入裝置開到位”信號(hào)。如果該信號(hào)出現(xiàn)短路，則提升機(jī)會(huì)出現(xiàn)誤判，在裝入裝置未開到位時(shí)卷下裝入，出現(xiàn)紅焦落地事故。為此，我們新安裝了一個(gè)“裝入裝置開定位”限位，并將該信號(hào)引入到PLC輸入。通過修改PLC程序，使提升機(jī)實(shí)現(xiàn)了僅同時(shí)檢測到“裝入裝置開到位”和“裝入裝置開定位”兩個(gè)信號(hào)時(shí)才自動(dòng)卷下的聯(lián)鎖功能，提高了安全可靠性。同時(shí)，“開定位”信號(hào)未參與到控制裝入裝置的起停動(dòng)作，沒有改變裝入裝置的運(yùn)行功能。二是提升機(jī)在使用“車上手動(dòng)”操作方式時(shí)，在吊鉤打開位置的提升動(dòng)作和“APS夾緊”沒有聯(lián)鎖功能，運(yùn)行中容易引發(fā)事故。當(dāng)干熄車接完空罐，APS松開后，干熄車司機(jī)正常操作干熄車出塔，這時(shí)提升機(jī)司機(jī)如果誤操作將提升機(jī)卷上，干熄車撞上提升機(jī)吊鉤，造成吊鉤變形。通過修改PLC程序，將“APS夾緊”信號(hào)添加到提升機(jī)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(jī)在采用“中央自動(dòng)運(yùn)行”操作方式時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)這種異?，F(xiàn)象：在送滿罐提升到剛過待機(jī)位時(shí)，提升機(jī)突然改變運(yùn)行方向，進(jìn)行向下卷下動(dòng)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(jī)在自動(dòng)提升到待機(jī)位時(shí)，接空罐的信號(hào)有效，使提升機(jī)PLC出現(xiàn)了誤判，執(zhí)行了待機(jī)位卷下的程序動(dòng)作。為了驗(yàn)證這個(gè)分析結(jié)果，在提升機(jī)自動(dòng)提升到待機(jī)位時(shí)，讓干熄車司機(jī)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(jī)執(zhí)行提升動(dòng)作時(shí)，使接空罐的信號(hào)不起作用。

    對(duì)提升機(jī)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(jī)的安全、穩(wěn)定性。

3、結(jié)束語

    通過對(duì)提升機(jī)plc控制系統(tǒng)的改進(jìn)后，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，收到了很好的應(yīng)用效果，保證了焦炭的質(zhì)量，穩(wěn)定了干熄焦的運(yùn)行。