专利名称：喷枪定位控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金技术领域，特别涉及一种喷枪定位控制装置。
背景技术：
氧气顶吹熔炼法是现代化有色金属熔池熔炼工艺，可用于铜和铅等的一次和二次 熔炼，以及铜镍熔炼和铜吹炼。由于它具有基建和作业成本低、节能环保、原料和燃料灵活、 粉尘少等优点，因此目前获得了广泛的应用。而氧气顶吹喷枪是氧气顶吹炉的核心设备，主 要是将混氧和重油燃料高速鼓入熔池，使熔池处于剧烈搅动状态，为物料反应创造良好的 条件。传统的喷枪控制系统采用以DCS为开发平台，DCS系统相比PLC系统来说，响应速度 慢、实时性差。
实用新型内容本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提出了一种喷枪定位 控制装置。为达到上述目的，本实用新型一方面提出一种喷枪定位控制装置，包括目标位置 设定模块，所述目标位置设定模块设置喷枪的目标位置；位置检测模块，所述位置检测模块 检测所述喷枪的当前位置；计算模块，所述计算模块与所述目标位置设定模块和位置检测 模块相连，所述计算模块根据所述目标位置和当前位置计算所述喷枪当前位置与目标位置 的高度差及高差变化率；定位算法控制模块，所述定位算法控制模块与所述计算模块相连， 所述定位算法控制模块根据所述高度差和高差变化率确定所述喷枪的给定速度；速度检测 模块，所述速度检测模块检测所述喷枪的当前速度；速度PID控制模块，所述速度PID控制 模块与所述定位算法控制模块和所述速度检测模块相连，所述速度PID控制模块根据所述 喷枪的当前速度和所述给定速度计算速度调整量；和执行模块，所述执行模块与所述速度 PID控制模块相连，所述执行模块根据所述速度调整量对所述喷枪进行调整。在本实用新型的一个实施例中，所述位置检测模块包括喷枪高度检测编码器，所 述喷枪高度检测编码器根据所述喷枪的高度输出脉冲信号；并经信号转换模块转换为所述 喷枪的当前位置。在本实用新型的一个实施例中，所述执行模块为变频执行模块。在本实用新型的一个实施例中，所述速度PID控制模块通过以下公式根 据所述喷枪的当前速度和给定速度对所述喷枪进行调整AV(t) = v(t)-v(t)‘；
v(t) = K^v(t) + T1 f ^(t)dt + Td, φ, v(t)为给定速度，v(t)'为当前速度，Kp 为比
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例系数、Ti为积分系数、Td为微分系数。在本实用新型的一个实施例中，所述速度检测模块为高分辨率增量型编码器。本实用新型实施例通过模糊控制算法的思想根据喷枪的当前位置与目标位置之 间的高度差和高差变化率不断地调整喷枪的给定速度，同时采用变频速度闭环调节，从而自动控制变频执行器的实际速度输出。因此本实用新型不仅能够保证喷枪速度调节的平滑 性，而且还提高了喷枪定位的准确性，有利于延长喷枪的使用寿命。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从
以下结合附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解，其中图1为本实用新型实施例的喷枪定位控制装置的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的 限制。如图1所示，为本实用新型实施例的喷枪定位控制装置的结构图。该装置包括目 标位置设定模块100、位置检测模块200、计算模块300、定位算法控制模块400、速度检测模 块500、速度PID控制模块600和执行模块700。其中，目标位置设定模块100用于设置喷 枪的目标位置。在本实用新型的实施例中，喷枪的目标位置需要根据炉体的具体状况及控 制模式进行设定。位置检测模块200用于检测喷枪的当前位置。在本实用新型的一个实施 例中，位置检测模块200包括喷枪高度检测编码器210和信号转换模块220。喷枪高度检测 编码器210根据喷枪的高度输出脉冲信号。信号转换模块220与喷枪高度检测编码器210 相连，信号转换模块220读取喷枪高度检测编码器210的脉冲信号，并转换为喷枪的当前位 置。在本实用新型中通过信号转换模块进行当前位置的检测，有利于提高喷枪的检测精度。其中，计算模块300与目标位置设定模块100和位置检测模块200相连，计算模块 300根据目标位置和当前位置计算喷枪当前位置与目标位置的高度差及高差变化率。具体 地，将目标位置的高度减去当前位置的高度即可得到高度差，同时将采样周期内喷枪行进 高度的变化作为高差变化率。其中，定位算法控制模块400与计算模块300相连，定位算法控制模块400根据高 度差和高差变化率确定喷枪的给定速度。本实用新型的喷枪精确定位控制算法采用了模糊 控制的思想，通过不断比较当前位置距离目标位置的高度差和高差变化率来自动调节喷枪 的给定速度。具体地，在本实用新型的一个实施例中，可采用查表的方式，通过喷枪控制经 验制定对应不同高差和高差变化率的速度选择表，控制系统根据当前高差和前周期高差变 化率通过查询方式即可得到不同喷枪的给定速度。其中，速度检测模块500检测喷枪的当前速度。在本实用新型的一个实施例中，速 度检测模块500为高分辨率增量型编码器，从而提高速度的检测精度。速度PID控制模块600与定位算法控制模块400和速度检测模块500相连，速度 PID控制模块600根据喷枪的当前速度和给定速度计算速度调整量。在本实用新型的一个 实施例中，所述速度PID控制模块通过以下公式根据所述喷枪的当前速度和给定速度对所述喷枪进行调整Δνα) = v(t)-v(t)' ；V⑴= ΑΔ_) + 7^Δ_>Λ + 7；^^，其中，v(t)
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为给定速度，V(t)'为当前速度，Kp为比例系数、Ti为积分系数、Td为微分系数。具体为，根 据喷枪速度设定值v(t)与实际速度值v(t)'比较后的速度差△ ν(t)，自动控制变频执行 器实际速度输出，使变频执行器实际输出速度紧跟设定速度，从而实现喷枪速度的稳定控 制。其中，执行模块700与速度PID控制模块600相连，执行模块700根据速度调整量 对喷枪进行调整。优选地，执行模块700为变频执行模块。本实用新型实施例通过模糊控制算法的思想根据喷枪的当前位置与目标位置之 间的高度差和高差变化率不断地调整喷枪的给定速度，同时采用变频速度闭环调节，从而 自动控制变频执行器的实际速度输出。因此本实用新型不仅能够保证喷枪速度调节的平滑 性，而且还提高了喷枪定位的准确性，有利于延长喷枪的使用寿命。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修 改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求1.一种喷枪定位控制装置，其特征在于，包括目标位置设定模块，所述目标位置设定模块设置喷枪的目标位置； 位置检测模块，所述位置检测模块检测所述喷枪的当前位置； 计算模块，所述计算模块与所述目标位置设定模块和位置检测模块相连，所述计算模 块根据所述目标位置和当前位置计算所述喷枪当前位置与目标位置的高度差及高差变化 率；定位算法控制模块，所述定位算法控制模块与所述计算模块相连，所述定位算法控制 模块根据所述高度差和高差变化率确定所述喷枪的给定速度； 速度检测模块，所述速度检测模块检测所述喷枪的当前速度； 速度PID控制模块，所述速度PID控制模块与所述定位算法控制模块和所述速度检测 模块相连，所述速度PID控制模块根据所述喷枪的当前速度和所述给定速度计算速度调整 量；禾口执行模块，所述执行模块与所述速度PID控制模块相连，所述执行模块根据所述速度 调整量对所述喷枪进行调整。
2.如权利要求1所述的喷枪定位控制装置，其特征在于，所述位置检测模块包括喷枪高度检测编码器，所述喷枪高度检测编码器根据所述喷枪的高度输出脉冲信号， 并经信号转换模块转换成喷枪高度信号。
3.如权利要求1所述的喷枪定位控制装置，其特征在于，所述执行模块为变频执行模块。
4.如权利要求1所述的喷枪定位控制装置，其特征在于，所述速度PID控制模块通过以 下公式根据所述喷枪的当前速度和给定速度对所述喷枪进行调整Av(t) = v(t)-v(t)‘；HO = KpAv(J) + T1 f Av(t)dt + Td ，其中，V (t)为给定速度，V (t)‘为当前速度，Kp 为比例系数、Ti为积分系数、Td为微分系数。
5.如权利要求1所述的喷枪定位控制装置，其特征在于，所述速度检测模块为高分辨率增量型编码器。
专利摘要本实用新型提出一种喷枪定位控制装置，包括目标位置设定模块；位置检测模块；计算模块计算喷枪当前位置与目标位置的高度差及高差变化率；定位算法控制模块根据高度差和高差变化率确定喷枪的给定速度；速度检测模块；速度PID控制模块根据喷枪的当前速度和给定速度计算速度调整量；和执行模块，执行模块根据速度调整量对所述喷枪进行调整。本实用新型实施通过模糊控制算法的思想根据喷枪的当前位置与目标位置之间的高度差和高差变化率不断调整喷枪的给定速度，同时采用变频速度闭环调节，从而自动控制变频执行器的速度输出。因此本实用新型不仅能够保证喷枪速度调节的平滑性，而且还提高了喷枪定位的准确性，有利于延长喷枪的使用寿命。
文档编号F27D19/00GK201926324SQ20102068429
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者于淼, 刘立峰, 邵晓钢 申请人:中国恩菲工程技术有限公司