一種PLC變頻升降故障的分析與解決

段自強(qiáng)+田鴻志+丁力強(qiáng)+王愛雷

（1.河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼一煉鋼廠，河北邯鄲056000；2.河北鋼鐵集團(tuán) 邯鋼自動(dòng)化部，河北 邯鄲056015）

摘 要：煉鋼鐵水預(yù)處理的變頻控制系統(tǒng)，含提升電機(jī)、提升鏈條、噴槍小車架及噴槍和噴槍小車等，槍位由一臺(tái)KUEBLE絕對值編碼器反饋，有上下兩個(gè)極限，基于編碼器提供的信號，PLC通過VFD對噴槍的運(yùn)行速度、位置進(jìn)行自動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)噴槍小車及粉劑管道等按工藝要求完成下降和提升。在成產(chǎn)過程中出現(xiàn)：離開噴吹點(diǎn)升降操作時(shí)報(bào)故障停機(jī)，此時(shí)噴槍無法提出，直接影響生產(chǎn)。向DANIELI CORUS外方工程師咨詢，認(rèn)為是變頻器自身問題不屬于其服務(wù)范圍，未能給予解決。經(jīng)過我廠技術(shù)人員跟蹤、統(tǒng)計(jì)，并對變頻器、控制回路、外方圖紙、程序研讀后綜合分析，找出了癥結(jié)并提出解決方案：改進(jìn)外方原有控制程序，在編碼器位置參數(shù)反饋至PLC到PLC向變頻器發(fā)出動(dòng)作啟動(dòng)信號直至變頻器驅(qū)動(dòng)動(dòng)作開始之間，預(yù)設(shè)延時(shí)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整時(shí)長，優(yōu)化變頻控制斜坡、抱閘等參數(shù)，調(diào)試和使用后圓滿解決，動(dòng)作平順，位置準(zhǔn)確。平穩(wěn)運(yùn)行至今已1年。

關(guān)鍵詞：變頻；編碼器；控制；參數(shù)；改進(jìn)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ｂ 1問題的產(chǎn)生

由于煉鋼廠鐵水預(yù)處理噴槍在使用中經(jīng)常發(fā)生不確定性停機(jī)故障，到生產(chǎn)造成重大影響，為了減少停機(jī)事故，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，因此來解決此問題

2問題概述

鐵水預(yù)處理噴吹流程如下所示：

（1）2級HMI輸入工藝參數(shù)，運(yùn)行模型得到所需的劑量；（2）目標(biāo)值轉(zhuǎn)入一級PLC，點(diǎn)擊開始，噴槍下降至鐵水液面上方500mm時(shí)開始用170Nm3/hr的氮?dú)鈱姌屪爝M(jìn)行數(shù)秒吹掃；（3） 吹掃后，噴吹石灰開始，同時(shí)噴槍下降到最低位（距鐵水罐底300mm）；（4）噴槍到達(dá)最低位后，鎂—石灰復(fù)合噴吹開始并持續(xù)進(jìn)行；（5）鎂粉噴吹完畢，依據(jù)模型設(shè)計(jì)繼續(xù)噴吹額外的石灰；（6）噴吹一定數(shù)量的石灰后，噴槍嘴提升到鐵水液面上方500mm；（7） 氮?dú)馇鍜唛_始，清掃時(shí)的氮?dú)饬髁考s170Nm3/hr，進(jìn)行3次開/關(guān)；（8）然后氮?dú)忾y門關(guān)閉，噴槍提升到停槍位；（9） 操作人員對噴槍嘴進(jìn)行檢查判斷能否進(jìn)行下一次噴吹；（10）正常情況下噴槍壽命約為500分鐘。

通過對工藝流程的了解，經(jīng)多爐次觀察和統(tǒng)計(jì)，問題集中表現(xiàn)為：噴槍離開吹掃位向噴吹點(diǎn)下降時(shí)開始噴吹粉劑時(shí)，槍體稍有下降報(bào)故障停車；噴吹結(jié)束，升至吹掃位完成吹掃后提出平臺(tái)時(shí)，槍體稍有上升報(bào)故障停車。綜合統(tǒng)計(jì)情況，以上情況非爐爐發(fā)生，出現(xiàn)概率約為25%，并且維護(hù)模式手動(dòng)控制下，并不出現(xiàn)。故障情況下，因連鎖信號噴槍無法提出、鐵水車無法開出，若強(qiáng)制開車，將報(bào)廢噴槍，直接威脅生產(chǎn)連續(xù)。

3 問題的分析和方案的確定

根據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象經(jīng)過討論后分析，可以結(jié)合維護(hù)模式下的多次升降停止等試驗(yàn)，初步判斷單體設(shè)備運(yùn)行正常；針對故障發(fā)生點(diǎn)集中于吹掃點(diǎn)附近，檢查噴槍位置編碼器及其反饋信號也未發(fā)現(xiàn)異常，用全新編碼器進(jìn)行更換后再次試車，仍然會(huì)不定次發(fā)生這類故障。此時(shí)，向外方設(shè)計(jì)和工程技術(shù)人員進(jìn)行求助，得到的回復(fù)是已經(jīng)調(diào)試完成，試用期間運(yùn)行正常，可能是變頻器本身的毛病，不屬于其服務(wù)范圍。

三座工位都出現(xiàn)相同的故障，并不能直接斷定是變頻器本身的問題，我們再次對圖紙、接線、信號、變頻器參數(shù)細(xì)致的排查未發(fā)現(xiàn)問題后，決定對尚未質(zhì)疑的程序進(jìn)行檢查。程序上，噴吹點(diǎn)只是一個(gè)位置信號，由編碼器提供，噴吹點(diǎn)反饋信號到達(dá)后輸出變頻器停止信號，然后變頻器停車，程序上并沒有問題，測試I/O信號正常。大家再次分析，覺得不經(jīng)常發(fā)生，故障點(diǎn)集中在一個(gè)位置，動(dòng)一下就停，會(huì)不會(huì)是位置信號和傳動(dòng)之間配合上存在不足，再次查看程序，果然發(fā)現(xiàn)如果PLC輸出了變頻器啟動(dòng)信號后，如果槍位沒有發(fā)生變化或變化太小，將超時(shí)并提示變頻器外部故障，現(xiàn)象就是故障停車，所以可以在程序上加入一個(gè)小的延時(shí)，調(diào)整變頻器斜坡、抱閘開啟等參數(shù)，避免變頻器啟動(dòng)時(shí)間差造成編碼器位置信號變化慢或變化小，從而避免此故障的發(fā)生。對編碼器反饋噴槍位置，增加延時(shí)程序，其中計(jì)算和確定延時(shí)程序進(jìn)行修改如圖1所示。

4方案的實(shí)施和效果

對以上分析和方案進(jìn)行實(shí)施，經(jīng)過對程序修改增加延時(shí)模塊、優(yōu)化變頻器斜坡時(shí)間等參數(shù)，然后進(jìn)行試用，多爐次生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)顯示，此故障再次發(fā)生次數(shù)為0，故障圓滿排除，經(jīng)1年的試用，至今未再發(fā)生。問題得到解決。

結(jié)語

通過改進(jìn)外方原有控制程序，在編碼器位置參數(shù)反饋至PLC到PLC向變頻器發(fā)出動(dòng)作啟動(dòng)信號直至變頻器驅(qū)動(dòng)動(dòng)作開始之間，預(yù)設(shè)延時(shí)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整時(shí)長；同時(shí)優(yōu)化變頻控制參數(shù)，調(diào)試和使用后圓滿解決，動(dòng)作平順，位置準(zhǔn)確。該問題的解決要點(diǎn)：對編碼器位置反饋信號進(jìn)行合理延時(shí)，適配變頻器斜坡等參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]段剛?.PLC與變頻器應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]達(dá)涅利鐵水預(yù)處理功能書[Z].

endprint

（1.河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼一煉鋼廠，河北邯鄲056000；2.河北鋼鐵集團(tuán) 邯鋼自動(dòng)化部，河北 邯鄲056015）

摘 要：煉鋼鐵水預(yù)處理的變頻控制系統(tǒng)，含提升電機(jī)、提升鏈條、噴槍小車架及噴槍和噴槍小車等，槍位由一臺(tái)KUEBLE絕對值編碼器反饋，有上下兩個(gè)極限，基于編碼器提供的信號，PLC通過VFD對噴槍的運(yùn)行速度、位置進(jìn)行自動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)噴槍小車及粉劑管道等按工藝要求完成下降和提升。在成產(chǎn)過程中出現(xiàn)：離開噴吹點(diǎn)升降操作時(shí)報(bào)故障停機(jī)，此時(shí)噴槍無法提出，直接影響生產(chǎn)。向DANIELI CORUS外方工程師咨詢，認(rèn)為是變頻器自身問題不屬于其服務(wù)范圍，未能給予解決。經(jīng)過我廠技術(shù)人員跟蹤、統(tǒng)計(jì)，并對變頻器、控制回路、外方圖紙、程序研讀后綜合分析，找出了癥結(jié)并提出解決方案：改進(jìn)外方原有控制程序，在編碼器位置參數(shù)反饋至PLC到PLC向變頻器發(fā)出動(dòng)作啟動(dòng)信號直至變頻器驅(qū)動(dòng)動(dòng)作開始之間，預(yù)設(shè)延時(shí)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整時(shí)長，優(yōu)化變頻控制斜坡、抱閘等參數(shù)，調(diào)試和使用后圓滿解決，動(dòng)作平順，位置準(zhǔn)確。平穩(wěn)運(yùn)行至今已1年。

關(guān)鍵詞：變頻；編碼器；控制；參數(shù)；改進(jìn)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ｂ 1問題的產(chǎn)生

由于煉鋼廠鐵水預(yù)處理噴槍在使用中經(jīng)常發(fā)生不確定性停機(jī)故障，到生產(chǎn)造成重大影響，為了減少停機(jī)事故，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，因此來解決此問題

2問題概述

鐵水預(yù)處理噴吹流程如下所示：

（1）2級HMI輸入工藝參數(shù)，運(yùn)行模型得到所需的劑量；（2）目標(biāo)值轉(zhuǎn)入一級PLC，點(diǎn)擊開始，噴槍下降至鐵水液面上方500mm時(shí)開始用170Nm3/hr的氮?dú)鈱姌屪爝M(jìn)行數(shù)秒吹掃；（3） 吹掃后，噴吹石灰開始，同時(shí)噴槍下降到最低位（距鐵水罐底300mm）；（4）噴槍到達(dá)最低位后，鎂—石灰復(fù)合噴吹開始并持續(xù)進(jìn)行；（5）鎂粉噴吹完畢，依據(jù)模型設(shè)計(jì)繼續(xù)噴吹額外的石灰；（6）噴吹一定數(shù)量的石灰后，噴槍嘴提升到鐵水液面上方500mm；（7） 氮?dú)馇鍜唛_始，清掃時(shí)的氮?dú)饬髁考s170Nm3/hr，進(jìn)行3次開/關(guān)；（8）然后氮?dú)忾y門關(guān)閉，噴槍提升到停槍位；（9） 操作人員對噴槍嘴進(jìn)行檢查判斷能否進(jìn)行下一次噴吹；（10）正常情況下噴槍壽命約為500分鐘。

通過對工藝流程的了解，經(jīng)多爐次觀察和統(tǒng)計(jì)，問題集中表現(xiàn)為：噴槍離開吹掃位向噴吹點(diǎn)下降時(shí)開始噴吹粉劑時(shí)，槍體稍有下降報(bào)故障停車；噴吹結(jié)束，升至吹掃位完成吹掃后提出平臺(tái)時(shí)，槍體稍有上升報(bào)故障停車。綜合統(tǒng)計(jì)情況，以上情況非爐爐發(fā)生，出現(xiàn)概率約為25%，并且維護(hù)模式手動(dòng)控制下，并不出現(xiàn)。故障情況下，因連鎖信號噴槍無法提出、鐵水車無法開出，若強(qiáng)制開車，將報(bào)廢噴槍，直接威脅生產(chǎn)連續(xù)。

3 問題的分析和方案的確定

根據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象經(jīng)過討論后分析，可以結(jié)合維護(hù)模式下的多次升降停止等試驗(yàn)，初步判斷單體設(shè)備運(yùn)行正常；針對故障發(fā)生點(diǎn)集中于吹掃點(diǎn)附近，檢查噴槍位置編碼器及其反饋信號也未發(fā)現(xiàn)異常，用全新編碼器進(jìn)行更換后再次試車，仍然會(huì)不定次發(fā)生這類故障。此時(shí)，向外方設(shè)計(jì)和工程技術(shù)人員進(jìn)行求助，得到的回復(fù)是已經(jīng)調(diào)試完成，試用期間運(yùn)行正常，可能是變頻器本身的毛病，不屬于其服務(wù)范圍。

三座工位都出現(xiàn)相同的故障，并不能直接斷定是變頻器本身的問題，我們再次對圖紙、接線、信號、變頻器參數(shù)細(xì)致的排查未發(fā)現(xiàn)問題后，決定對尚未質(zhì)疑的程序進(jìn)行檢查。程序上，噴吹點(diǎn)只是一個(gè)位置信號，由編碼器提供，噴吹點(diǎn)反饋信號到達(dá)后輸出變頻器停止信號，然后變頻器停車，程序上并沒有問題，測試I/O信號正常。大家再次分析，覺得不經(jīng)常發(fā)生，故障點(diǎn)集中在一個(gè)位置，動(dòng)一下就停，會(huì)不會(huì)是位置信號和傳動(dòng)之間配合上存在不足，再次查看程序，果然發(fā)現(xiàn)如果PLC輸出了變頻器啟動(dòng)信號后，如果槍位沒有發(fā)生變化或變化太小，將超時(shí)并提示變頻器外部故障，現(xiàn)象就是故障停車，所以可以在程序上加入一個(gè)小的延時(shí)，調(diào)整變頻器斜坡、抱閘開啟等參數(shù)，避免變頻器啟動(dòng)時(shí)間差造成編碼器位置信號變化慢或變化小，從而避免此故障的發(fā)生。對編碼器反饋噴槍位置，增加延時(shí)程序，其中計(jì)算和確定延時(shí)程序進(jìn)行修改如圖1所示。

4方案的實(shí)施和效果

對以上分析和方案進(jìn)行實(shí)施，經(jīng)過對程序修改增加延時(shí)模塊、優(yōu)化變頻器斜坡時(shí)間等參數(shù)，然后進(jìn)行試用，多爐次生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)顯示，此故障再次發(fā)生次數(shù)為0，故障圓滿排除，經(jīng)1年的試用，至今未再發(fā)生。問題得到解決。

結(jié)語

通過改進(jìn)外方原有控制程序，在編碼器位置參數(shù)反饋至PLC到PLC向變頻器發(fā)出動(dòng)作啟動(dòng)信號直至變頻器驅(qū)動(dòng)動(dòng)作開始之間，預(yù)設(shè)延時(shí)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整時(shí)長；同時(shí)優(yōu)化變頻控制參數(shù)，調(diào)試和使用后圓滿解決，動(dòng)作平順，位置準(zhǔn)確。該問題的解決要點(diǎn)：對編碼器位置反饋信號進(jìn)行合理延時(shí)，適配變頻器斜坡等參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]段剛?.PLC與變頻器應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]達(dá)涅利鐵水預(yù)處理功能書[Z].

endprint

（1.河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼一煉鋼廠，河北邯鄲056000；2.河北鋼鐵集團(tuán) 邯鋼自動(dòng)化部，河北 邯鄲056015）

摘 要：煉鋼鐵水預(yù)處理的變頻控制系統(tǒng)，含提升電機(jī)、提升鏈條、噴槍小車架及噴槍和噴槍小車等，槍位由一臺(tái)KUEBLE絕對值編碼器反饋，有上下兩個(gè)極限，基于編碼器提供的信號，PLC通過VFD對噴槍的運(yùn)行速度、位置進(jìn)行自動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)噴槍小車及粉劑管道等按工藝要求完成下降和提升。在成產(chǎn)過程中出現(xiàn)：離開噴吹點(diǎn)升降操作時(shí)報(bào)故障停機(jī)，此時(shí)噴槍無法提出，直接影響生產(chǎn)。向DANIELI CORUS外方工程師咨詢，認(rèn)為是變頻器自身問題不屬于其服務(wù)范圍，未能給予解決。經(jīng)過我廠技術(shù)人員跟蹤、統(tǒng)計(jì)，并對變頻器、控制回路、外方圖紙、程序研讀后綜合分析，找出了癥結(jié)并提出解決方案：改進(jìn)外方原有控制程序，在編碼器位置參數(shù)反饋至PLC到PLC向變頻器發(fā)出動(dòng)作啟動(dòng)信號直至變頻器驅(qū)動(dòng)動(dòng)作開始之間，預(yù)設(shè)延時(shí)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整時(shí)長，優(yōu)化變頻控制斜坡、抱閘等參數(shù)，調(diào)試和使用后圓滿解決，動(dòng)作平順，位置準(zhǔn)確。平穩(wěn)運(yùn)行至今已1年。

關(guān)鍵詞：變頻；編碼器；控制；參數(shù)；改進(jìn)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ｂ 1問題的產(chǎn)生

由于煉鋼廠鐵水預(yù)處理噴槍在使用中經(jīng)常發(fā)生不確定性停機(jī)故障，到生產(chǎn)造成重大影響，為了減少停機(jī)事故，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，因此來解決此問題

2問題概述

鐵水預(yù)處理噴吹流程如下所示：

（1）2級HMI輸入工藝參數(shù)，運(yùn)行模型得到所需的劑量；（2）目標(biāo)值轉(zhuǎn)入一級PLC，點(diǎn)擊開始，噴槍下降至鐵水液面上方500mm時(shí)開始用170Nm3/hr的氮?dú)鈱姌屪爝M(jìn)行數(shù)秒吹掃；（3） 吹掃后，噴吹石灰開始，同時(shí)噴槍下降到最低位（距鐵水罐底300mm）；（4）噴槍到達(dá)最低位后，鎂—石灰復(fù)合噴吹開始并持續(xù)進(jìn)行；（5）鎂粉噴吹完畢，依據(jù)模型設(shè)計(jì)繼續(xù)噴吹額外的石灰；（6）噴吹一定數(shù)量的石灰后，噴槍嘴提升到鐵水液面上方500mm；（7） 氮?dú)馇鍜唛_始，清掃時(shí)的氮?dú)饬髁考s170Nm3/hr，進(jìn)行3次開/關(guān)；（8）然后氮?dú)忾y門關(guān)閉，噴槍提升到停槍位；（9） 操作人員對噴槍嘴進(jìn)行檢查判斷能否進(jìn)行下一次噴吹；（10）正常情況下噴槍壽命約為500分鐘。

通過對工藝流程的了解，經(jīng)多爐次觀察和統(tǒng)計(jì)，問題集中表現(xiàn)為：噴槍離開吹掃位向噴吹點(diǎn)下降時(shí)開始噴吹粉劑時(shí)，槍體稍有下降報(bào)故障停車；噴吹結(jié)束，升至吹掃位完成吹掃后提出平臺(tái)時(shí)，槍體稍有上升報(bào)故障停車。綜合統(tǒng)計(jì)情況，以上情況非爐爐發(fā)生，出現(xiàn)概率約為25%，并且維護(hù)模式手動(dòng)控制下，并不出現(xiàn)。故障情況下，因連鎖信號噴槍無法提出、鐵水車無法開出，若強(qiáng)制開車，將報(bào)廢噴槍，直接威脅生產(chǎn)連續(xù)。

3 問題的分析和方案的確定

根據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象經(jīng)過討論后分析，可以結(jié)合維護(hù)模式下的多次升降停止等試驗(yàn)，初步判斷單體設(shè)備運(yùn)行正常；針對故障發(fā)生點(diǎn)集中于吹掃點(diǎn)附近，檢查噴槍位置編碼器及其反饋信號也未發(fā)現(xiàn)異常，用全新編碼器進(jìn)行更換后再次試車，仍然會(huì)不定次發(fā)生這類故障。此時(shí)，向外方設(shè)計(jì)和工程技術(shù)人員進(jìn)行求助，得到的回復(fù)是已經(jīng)調(diào)試完成，試用期間運(yùn)行正常，可能是變頻器本身的毛病，不屬于其服務(wù)范圍。

三座工位都出現(xiàn)相同的故障，并不能直接斷定是變頻器本身的問題，我們再次對圖紙、接線、信號、變頻器參數(shù)細(xì)致的排查未發(fā)現(xiàn)問題后，決定對尚未質(zhì)疑的程序進(jìn)行檢查。程序上，噴吹點(diǎn)只是一個(gè)位置信號，由編碼器提供，噴吹點(diǎn)反饋信號到達(dá)后輸出變頻器停止信號，然后變頻器停車，程序上并沒有問題，測試I/O信號正常。大家再次分析，覺得不經(jīng)常發(fā)生，故障點(diǎn)集中在一個(gè)位置，動(dòng)一下就停，會(huì)不會(huì)是位置信號和傳動(dòng)之間配合上存在不足，再次查看程序，果然發(fā)現(xiàn)如果PLC輸出了變頻器啟動(dòng)信號后，如果槍位沒有發(fā)生變化或變化太小，將超時(shí)并提示變頻器外部故障，現(xiàn)象就是故障停車，所以可以在程序上加入一個(gè)小的延時(shí)，調(diào)整變頻器斜坡、抱閘開啟等參數(shù)，避免變頻器啟動(dòng)時(shí)間差造成編碼器位置信號變化慢或變化小，從而避免此故障的發(fā)生。對編碼器反饋噴槍位置，增加延時(shí)程序，其中計(jì)算和確定延時(shí)程序進(jìn)行修改如圖1所示。

4方案的實(shí)施和效果

對以上分析和方案進(jìn)行實(shí)施，經(jīng)過對程序修改增加延時(shí)模塊、優(yōu)化變頻器斜坡時(shí)間等參數(shù)，然后進(jìn)行試用，多爐次生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)顯示，此故障再次發(fā)生次數(shù)為0，故障圓滿排除，經(jīng)1年的試用，至今未再發(fā)生。問題得到解決。

結(jié)語

通過改進(jìn)外方原有控制程序，在編碼器位置參數(shù)反饋至PLC到PLC向變頻器發(fā)出動(dòng)作啟動(dòng)信號直至變頻器驅(qū)動(dòng)動(dòng)作開始之間，預(yù)設(shè)延時(shí)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整時(shí)長；同時(shí)優(yōu)化變頻控制參數(shù)，調(diào)試和使用后圓滿解決，動(dòng)作平順，位置準(zhǔn)確。該問題的解決要點(diǎn)：對編碼器位置反饋信號進(jìn)行合理延時(shí)，適配變頻器斜坡等參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]段剛?.PLC與變頻器應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]達(dá)涅利鐵水預(yù)處理功能書[Z].

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