炼钢氧枪升降装置应急控制系统的设计(附件)【字数：12519】
摘 要在冶金行业中的炼钢厂中，炼钢的装置里氧枪是整个装置的重要组成部分。整个氧枪装置由氧枪、钢丝绳卷筒、电机、减速机和编码器等部件构成。在炼钢厂中，灰尘弥漫，细小粉尘容易进入炼钢设备之间连接的间隙中，高温对设备也有很大的损害等等，所以氧枪设备的工作环境是十分的恶劣，因此氧枪设备特别容易发生故障。一旦氧枪枪位检测发生故障没有及时的解决不仅仅造成的是经济损失，更有可能造成重大的安全事故。所以对于氧枪枪位的检测提前做好故障应急措施是非常必要的。本论文改进的主要是通过将变频器采集到的氧枪增量速度编码器数值上传到PLC控制系统并通过程序逻辑换算把增量速度编码器数值转换成氧枪的实际高度值作为氧枪位置闭环控制中位置反馈信号的备用值，一旦绝对位置编码器出现故障，维修人员不能及时处理好，操作工可以在操作画面上选择增量速度编码器替代绝对位置编码器，并以此完成氧枪升降驱动变频器的变频自动控制系统从而实现工艺流程的需要。
Keywords: frequency transformer; Speed increment encoder; PLC; Absolute encoder 目 录
第一章 绪 论 1
1.研究的目的和意义： 1
2.国内外发展状况： 1
第二章 氧枪设备系统的介绍 3
2.1 氧枪设备工作过程及原理 3
2.1.1氧枪设备的组成 3
2.1.2氧枪设备的工作过程 3
2.1.3氧枪设备控制原理 5
2.2 PLC的选型及介绍 5
2.3编码器的作用及原理 6
2.3.1绝对值编码器 7
2.3.2氧枪增量编码器与绝对值编码器之间的关系 7
2.4 相关设备的作用 8
2.4.1抱闸 8
2.4.2变频器 8
第三章：氧枪位置编码器故障的分析处理 9
3.1氧枪位置编码器故障的主要问题 9
3.2绝对值编码器存在的问题 9
3.3位置编码器故障的分析与探究 9
第四章： 氧枪位置编码器故障的解决方案 11
4.1增量速度编码器的介绍 11
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
氧枪绝对值编码器故障的技术解决方案 11
4.3 变频器与新的编码器联合 12
第五章 氧枪设备改进后的实现 14
5.1方案改进后的流程图 14
5.2相关程序分析 15
总 结 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 绪 论
1.研究的目的和意义：
在钢铁企业中，炼钢设备中氧枪是整个设备的重要组成部分。整个氧枪装置由氧枪、钢丝绳卷筒、电机、减速机和编码器等组成。由于氧枪的工作环境是十分的恶劣，所以氧枪特别容易发生故障。一旦氧枪枪位检测发生故障没有及时的解决不仅仅造成的是经济损失，更有可能造成重大的安全事故。所以对于氧枪枪位的检测提前做好故障应急措施是非常必要的。
在钢铁厂炼钢的过程中，检测到的氧枪枪位的数值是一个至关重要的参数，而且在炼钢厂中氧枪枪位的控制是一直存在、不可缺失的，同时转炉中的钢水温度和碳含量又受氧枪位置控制的影响，所以氧枪枪位的控制不允许出现错误，同时，对生产中的安全性和转炉的使用寿命、氧枪的使用寿命也有很大的影响。每次氧枪位置检测故障都会引起生产中断，在故障过程中如果处理不当还会造成重大安全事故，因为如果氧枪位置检测结果与实际枪位发生严重偏差时导致氧枪与转炉的联锁失效，很容易引起氧枪枪体和转炉本体之间的碰擦或者氧枪冲顶等事故。通过将变频器采集到的氧枪增量速度编码器数值上传到PLC控制系统并通过程序逻辑换算把增量速度编码器数值转换成氧枪的实际高度值作为氧枪位置闭环控制中位置反馈信号的备用值，一旦绝对位置编码器出现故障，维修人员不能及时处理好，操作工可以在操作画面上选择增量速度编码器替代绝对位置编码器，并以此完成氧枪升降驱动变频器的变频自动控制系统从而实现工艺流程的需要。
2.国内外发展状况：
我国炼钢方式的主要之一就是转炉倾动炼钢，自动化程度较低，生产费用较高，资源利用不充分，严重污染环境是我国老式炼钢的弊端。有很多不稳定性的因素会出现在转炉炼钢的过程中，尤其是氧枪吹炼的过程中氧枪位置的检测与控制。上世纪九十年代开始，可编程控制器技术的不断提升与位置检测技术方式的提高，使得自动化技术在冶金行业中得到了快速发展。科技的进步对于氧枪位置检测方式与准确性也有很大的影响，在是检测设备这一方面有了很大的改变。一开始，为了检测氧枪设备在各种高度位置的变化情况，然后就在氧枪设备上安装了行程开关，但是有个很大的问题就是要安装的行程开关较多；后来，为了解决上述的问题，便通过用主令控制器替代行程开关，使得行程开关的数量大大减少。虽然主令控制器的使用大大降低了行程开关的数量，但是应用于氧枪设备中也存在着很多问题，例如在调整上浪费很多的时间，而且在替换钢丝绳结束时以及在炼钢过程中位置需要调整的时候，都必须对主令控制器的凸轮定位进行调整，且这些位置的检测都是离散的，特别容易导致设备在不稳定的状态下进行工作，从而大大提高了设备的运行与维修的费用。
因为炼钢是个连续的过程，所以氧枪位置的变化也是连续的，为了能够不间断的获得氧枪设备位置的具体数据，工程师将编码器应用到了炼钢厂中氧枪设备位置检测中。在一开始的时候，有很大的不稳定性存在编码器运行中，为了加强稳定性提高工作效率，所以会在使用编码器时加入行程开关或者主令控制器，同时，使得倾动和氧枪设备发生问题的次数大大减少。随着时代的进步科技的上升，编码器技术也得到了很大的进步，相比其他的位置检测器来说，编码器具有以下优点：1.不容易发生故障、2.具有较高的稳定性、3.设备后期方便维修与保护。从一开始的行程开关、主令控制器和编码器的单独使用，到行程开关、主令控制器和编码器的组合使用再到采用双编码器组合的技术。就双编码器检测氧枪位置来说，不仅是使炼钢系统的抗干扰性得到了提高，而且也使得其纠错能力大大提升，主要适用的场合有：自动化程度较高的炼钢设备，环境恶劣的场所，能够避免由于某个小故障造成的设备故障。
第二章 氧枪设备系统的介绍
2.1 氧枪设备工作过程及原理
2.1.1氧枪设备的组成
氧枪设备的组成包括机械硬件部分和氧枪喷出的介质部分两部分构成。硬件设备包括有：两台氧枪横移车和两台氧枪升降车（左右装配）。氧枪设备是经典的位能势负载，一旦抱闸装置被打开，氧枪的电机就会立刻有100%的负载，当升高氧枪的时候，负载转矩就会被电动机的电磁转矩所克服。此时电动机状态的是电动状态。当降低氧枪的时候，电机就会被负载力矩拖动的转。此时电动机的状态是回馈制动状态。就像倾动控制系统一样，必须将抱闸装置添加到氧枪传动控制系统中，使两设备相互协调进行工作，预防“溜车”的状况发生，而且他的过载能力也是足够大，启动力也是足够的，同时又可以调节速度的大小。转炉倾动炼钢设备通常情况下会装有两套氧枪设备，工作时只需要一台就足够，另一个是在发生故障时作备用氧枪。氧枪的介质供应系统包括：氧枪冷却水，氧气，氮气阀门站及管道。
Keywords: frequency transformer; Speed increment encoder; PLC; Absolute encoder 目 录
第一章 绪 论 1
1.研究的目的和意义： 1
2.国内外发展状况： 1
第二章 氧枪设备系统的介绍 3
2.1 氧枪设备工作过程及原理 3
2.1.1氧枪设备的组成 3
2.1.2氧枪设备的工作过程 3
2.1.3氧枪设备控制原理 5
2.2 PLC的选型及介绍 5
2.3编码器的作用及原理 6
2.3.1绝对值编码器 7
2.3.2氧枪增量编码器与绝对值编码器之间的关系 7
2.4 相关设备的作用 8
2.4.1抱闸 8
2.4.2变频器 8
第三章：氧枪位置编码器故障的分析处理 9
3.1氧枪位置编码器故障的主要问题 9
3.2绝对值编码器存在的问题 9
3.3位置编码器故障的分析与探究 9
第四章： 氧枪位置编码器故障的解决方案 11
4.1增量速度编码器的介绍 11
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
氧枪绝对值编码器故障的技术解决方案 11
4.3 变频器与新的编码器联合 12
第五章 氧枪设备改进后的实现 14
5.1方案改进后的流程图 14
5.2相关程序分析 15
总 结 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 绪 论
1.研究的目的和意义：
在钢铁企业中，炼钢设备中氧枪是整个设备的重要组成部分。整个氧枪装置由氧枪、钢丝绳卷筒、电机、减速机和编码器等组成。由于氧枪的工作环境是十分的恶劣，所以氧枪特别容易发生故障。一旦氧枪枪位检测发生故障没有及时的解决不仅仅造成的是经济损失，更有可能造成重大的安全事故。所以对于氧枪枪位的检测提前做好故障应急措施是非常必要的。
在钢铁厂炼钢的过程中，检测到的氧枪枪位的数值是一个至关重要的参数，而且在炼钢厂中氧枪枪位的控制是一直存在、不可缺失的，同时转炉中的钢水温度和碳含量又受氧枪位置控制的影响，所以氧枪枪位的控制不允许出现错误，同时，对生产中的安全性和转炉的使用寿命、氧枪的使用寿命也有很大的影响。每次氧枪位置检测故障都会引起生产中断，在故障过程中如果处理不当还会造成重大安全事故，因为如果氧枪位置检测结果与实际枪位发生严重偏差时导致氧枪与转炉的联锁失效，很容易引起氧枪枪体和转炉本体之间的碰擦或者氧枪冲顶等事故。通过将变频器采集到的氧枪增量速度编码器数值上传到PLC控制系统并通过程序逻辑换算把增量速度编码器数值转换成氧枪的实际高度值作为氧枪位置闭环控制中位置反馈信号的备用值，一旦绝对位置编码器出现故障，维修人员不能及时处理好，操作工可以在操作画面上选择增量速度编码器替代绝对位置编码器，并以此完成氧枪升降驱动变频器的变频自动控制系统从而实现工艺流程的需要。
2.国内外发展状况：
我国炼钢方式的主要之一就是转炉倾动炼钢，自动化程度较低，生产费用较高，资源利用不充分，严重污染环境是我国老式炼钢的弊端。有很多不稳定性的因素会出现在转炉炼钢的过程中，尤其是氧枪吹炼的过程中氧枪位置的检测与控制。上世纪九十年代开始，可编程控制器技术的不断提升与位置检测技术方式的提高，使得自动化技术在冶金行业中得到了快速发展。科技的进步对于氧枪位置检测方式与准确性也有很大的影响，在是检测设备这一方面有了很大的改变。一开始，为了检测氧枪设备在各种高度位置的变化情况，然后就在氧枪设备上安装了行程开关，但是有个很大的问题就是要安装的行程开关较多；后来，为了解决上述的问题，便通过用主令控制器替代行程开关，使得行程开关的数量大大减少。虽然主令控制器的使用大大降低了行程开关的数量，但是应用于氧枪设备中也存在着很多问题，例如在调整上浪费很多的时间，而且在替换钢丝绳结束时以及在炼钢过程中位置需要调整的时候，都必须对主令控制器的凸轮定位进行调整，且这些位置的检测都是离散的，特别容易导致设备在不稳定的状态下进行工作，从而大大提高了设备的运行与维修的费用。
因为炼钢是个连续的过程，所以氧枪位置的变化也是连续的，为了能够不间断的获得氧枪设备位置的具体数据，工程师将编码器应用到了炼钢厂中氧枪设备位置检测中。在一开始的时候，有很大的不稳定性存在编码器运行中，为了加强稳定性提高工作效率，所以会在使用编码器时加入行程开关或者主令控制器，同时，使得倾动和氧枪设备发生问题的次数大大减少。随着时代的进步科技的上升，编码器技术也得到了很大的进步，相比其他的位置检测器来说，编码器具有以下优点：1.不容易发生故障、2.具有较高的稳定性、3.设备后期方便维修与保护。从一开始的行程开关、主令控制器和编码器的单独使用，到行程开关、主令控制器和编码器的组合使用再到采用双编码器组合的技术。就双编码器检测氧枪位置来说，不仅是使炼钢系统的抗干扰性得到了提高，而且也使得其纠错能力大大提升，主要适用的场合有：自动化程度较高的炼钢设备，环境恶劣的场所，能够避免由于某个小故障造成的设备故障。
第二章 氧枪设备系统的介绍
2.1 氧枪设备工作过程及原理
2.1.1氧枪设备的组成
氧枪设备的组成包括机械硬件部分和氧枪喷出的介质部分两部分构成。硬件设备包括有：两台氧枪横移车和两台氧枪升降车（左右装配）。氧枪设备是经典的位能势负载，一旦抱闸装置被打开，氧枪的电机就会立刻有100%的负载，当升高氧枪的时候，负载转矩就会被电动机的电磁转矩所克服。此时电动机状态的是电动状态。当降低氧枪的时候，电机就会被负载力矩拖动的转。此时电动机的状态是回馈制动状态。就像倾动控制系统一样，必须将抱闸装置添加到氧枪传动控制系统中，使两设备相互协调进行工作，预防“溜车”的状况发生，而且他的过载能力也是足够大，启动力也是足够的，同时又可以调节速度的大小。转炉倾动炼钢设备通常情况下会装有两套氧枪设备，工作时只需要一台就足够，另一个是在发生故障时作备用氧枪。氧枪的介质供应系统包括：氧枪冷却水，氧气，氮气阀门站及管道。
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