[发明专利]转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统及方法

摘要

本发明提供了一种转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统及方法，控制系统包括PLC控制器、倾动变频器、倾动电机、交换机、操作员站、工程师站、角度编码器、测速编码器及操作台，操作员站、工程师站及PLC控制器均连接至交换机，PLC控制器通过PROFIBUS‑DP总线与4台倾动变频器通讯连接。控制方法采用预先快速励磁，锁定转速设定值及转速控制器的控制方法来快速启动转炉倾动；采用电力拖动系统中的对称法计算倾动变频器内部的速度控制器PI参数保证转炉倾动平稳运行；采用设置双编码器来检测转炉倾动角度，增加编码器备用可靠性；采用优化倾动电机抱闸控制策略，停车时主从变频器沿着相同的减速斜坡下降停车。本发明实现转炉快速启停，平稳摇炉。

主权项

一种转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统的控制方法，转炉倾动快速启停平稳摇炉控制系统包括PLC控制器、倾动变频器、倾动电机、交换机、操作员站、工程师站、角度编码器、测速编码器及操作台，操作员站、工程师站及PLC控制器均连接至交换机，操作员站及工程师站通过TCP/IP协议读取PLC控制器的数据；PLC控制器通过PROFIBUS‑DP总线与4台倾动变频器通讯连接，4台倾动变频器包括1台主变频器和3台从变频器，PLC控制器通过Profibus‑DP总线给定主变频器启停命令和速度给定值，同时接受主变频器的速度控制器的PI输出值并传给从变频器，作为从变频器的转矩控制器的转矩给定值；倾动变频器借助编码器模块通过西门子专用协议Drive‑CLIQ连接倾动电机后端的测速编码器，构成速度及转矩双闭环控制；PLC控制器通过PROFIBUS‑DP总线与安装于倾动电机后端的角度编码器连接，其特征在于，控制方法包括如下步骤：(1)采用“预先快速励磁，锁定转速设定值及转速控制器”的方式快速启动变频器；当转炉倾动允许条件具备，某操作台开关旋至“本地”，本地信号启动变频器进行快速励磁建立磁场，磁场建立完毕后变频器处于转速设定值及转速控制器的双重锁定状态，倾动变频器通过设置磁通控制器参数以激活倾动变频器的快速励磁功能，在倾动电机启动时执行以下步骤：a)励磁电流设定值跃升到极限值；b)磁通随着励磁电流设定值尽快上升，同时设定磁通阈值，一旦磁通达到由原设定的磁通阀值，倾动变频器结束励磁；在选择“本地”的操作台上操作摇炉手柄，PLC控制器立即解锁原处于锁定状态的转速设定值和转速控制器，倾动变频器转矩电流快速上升，当转矩电流大于开抱闸设定值时，电机抱闸打开，转炉开始动作；当操作台上摇炉手柄回零位，倾动变频器立即沿设定的下降斜坡减速，当电机速度低于抱闸关闭速度门槛值，电机抱闸关闭，此时倾动变频器内转速设定值和转速控制器再次被锁定，倾动变频器重新进入励磁待机状态；当操作台上选择开关旋至“远程”时，停止倾动变频器；(2)采用“对称法”计算变频器内部的速度控制器的PI参数；将倾动电机脱开减速机，空载状态进行静态参数整定和动态参数整定，然后设置好动态因子后再优化倾动变频器的速度控制器，速度控制器优化过程中会对速度控制器PI参数做出相应整定，速度控制器优化顺利完成，找到倾动变频器的启动时间参数值，按照“对称法”得到公式：2*启动时间＝P参数值*I参数值(1)公式(1)得到的P参数值、I参数值仍是倾动变频器空载时的数值，在上述公式(1)框架下手工调整：给倾动变频器施加一定的给定阶跃值，观察倾动变频器的给定值曲线和实际速度值曲线，根据实际值曲线跟随给定值曲线的情况调整比例参数P和积分时间I；(3)采用双绝对值编码器来检测转炉倾动角度；编码器模块设置双绝对值编码器检测倾动角度、互为备用，两个编码器都正常时，PLC控制器读取两个编码器的角度值取平均值参与连锁控制；当PLC控制器检测到编码器数值在单位时间内超出设定的变化率时，倾动已经失控，随时有可能发生事故；当PLC控制器检测到某个编码器数值在单位时间内少于设定的变化率时，说明此编码器已损坏或机械安装松动，此时，通过另一个正常的编码器来检测倾动角度，进行正常转炉倾动，同时在操作台界面上显示“某个编码器故障”，提醒维检人员检查更换已损坏的编码器；(4)优化倾动电机抱闸控制；利用倾动变频器内部的抱闸功能块正常倾动转炉控制：采用优化倾动电机抱闸控制策略，主从变频器在启动和平稳运行时，主变频器为速度控制，从变频器为转矩控制，当停车时，通过设置从变频参数改变从变频器为速度控制，使主从变频器沿着相同的减速斜坡下降停车；(5)优化倾动故障处理程序；PLC控制器和倾动变频器采用PZD 6/6的通讯报文进行通讯，读取的通讯报文后两字为倾动变频器的报警代码和故障代码，显示在操作员站画面上，方便操作人员随时监控倾动变频器的工作状态，4台倾动变频器任何一台发生故障，PLC控制器立即发出OFF3命令急停倾动变频器，PLC控制器自动把发生故障的倾动变频器切除出去，剩余3台倾动变频器构成新的主从变频器，并发出准备好信号，操作人员继续操作摇炉手柄用剩余倾动变频器摇炉。