[0027]开炼机闭环电动调距控制及主动安全保护装置，以三个运动控制卡为核心完成数据读入、计算、处理及控制输出，运动控制卡之间通过工业现场总线实现数据交换，HMI人机界面设备通过以太网通讯方式与运动控制卡实现数据交换，通过工业现场总线通讯方式与开炼机PLC控制器实现数据交换。输入接口包括开炼机电动调距装置的操作按钮信号的数字量输入接口、检测速度信号的旋转编码器接口、检测压力和辊缝的模拟量输入接口；输出接口是动力伺服电机风机的启动停止控制信号。HMI人机界面包括监控画面、参数设定、模拟量动态趋势画面以及报警记录界面等多个画面。
[0028]开炼机PLC控制器通过工业现场总线通讯方式将工艺设定的辊缝值写入到运动控制卡中，电动辊缝调距控制程序中采用高速逼近、低速定位、死区抗干扰(在允许的位置误差范围内时不做位置调节动作)的位置闭环控制方法，使在设定的辊缝偏差范围之内调距电机保持静止，从而减少了传动机构之间的磨损。例如:当设定辊缝值和实际辊缝值的相差值在I毫米以上时，电动辊缝调距以允许的最高速度逼近；相差值在I毫米以内时，电动辊缝调距以最高速度的三分之一的速度进行定位控制；而相差值在允许的辊缝位置偏差范围以内时，电动棍缝调距保持静止。
[0029]通过操作按钮两侧调距电机可以实现单动联动和自动三种工作方式，联动和自动工作模式下具有同步性保护措施，使调距辊两侧具有良好的同步性，同时系统更易于操作和维护。
[0030]本发明提供了多重主动式安全保护系统，包括三种检测判断方法及主动安全保护动作:辊筒驱动主机电流与速度关联判断法及主动安全保护动作、调距电机电流与位置关联判断法及主动安全保护动作，以及调距系统压力直接检测法及主动安全保护动作。
[0031]辊筒驱动主机电流与速度关联判断法及主动安全保护动作:当开炼机主电机(辊筒驱动电机)电流达到最大值，而辊筒速度不能达到工艺速度时，可以判断为负载太重，为避免辊筒间压力过大，首先应用辊筒驱动主机降速减压法，主动适当地降低辊筒驱动电机的速度(降低到辊筒间压力开始下降)，如果情况依旧，则开炼机主电机的驱动器通过总线主动通知调距电机的驱动器，及时将辊缝适当调大打开(打开到辊筒间压力开始下降)，一旦辊筒速度达到工艺速度，则快速恢复原来的工艺辊缝，保证工艺过程。
[0032]调距电机电流与位置关联判断法及主动安全保护动作:当需要减小辊缝时调距电机电流达到最大值，而辊缝位置没有发生变化时，可以判断为负载太重，为避免辊筒间压力过大，调距电机的驱动器可以及时主动地适当打开辊缝(打开到辊筒间压力开始下降)，减轻辊筒间的压力，适当延时后，再次主动减小辊缝，可反复若干次，直到达到目标辊缝，若干次后仍然不能达到目标辊缝时，产生报警信号。
[0033]调距系统压力直接检测法及主动安全保护动作:对压力传感器的压力检测值设立三重门限，分别为调整极限值、工艺压力极限值和设备压力极限值，例如:对200吨规格的压力传感器，调整极限值一般为150吨、工艺压力极限值为170吨、设备压力极限值为190吨。压力检测值在调整极限值之上迅速变大即压力变化率过大时，为避免辊筒间压力超过工艺压力极限值，调距电机的驱动器可以及时主动地适当打开辊缝(打开到辊筒间压力开始下降)，减轻辊筒间的压力，适当延时后，再次主动减小辊缝，可反复若干次，直到达到目标辊缝。压力检测值达到工艺压力极限值时，应用调距电机快速打开保护法和辊筒驱动主机急停反转停机保护法，快速打开辊缝(完全打开到设备的最大辊缝)，同时通过总线通知辊筒驱动电机的驱动器，使辊筒电机急停并反转一个安全角度(反转角度在60°?90° )，最后系统停机；压力检测值超过设备压力极限值时，通知系统急停保护。
[0034]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种形式上的改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护装置，其特征在于:包括三台配有运动控制卡的驱动器(1、2、3)，所述的三台驱动器(1、2、3)所配置的运动控制卡(4、5、6)通过工业现场总线通讯模块(8)彼此相互连接，并通过以太网通讯模块(7)分别与HMI人机界面设备(9)相连接，所述的HMI人机界面设备(9)通过工业现场总线通讯模块(8)与开炼机PLC控制器(10)连接；所述的三台驱动器中的第一驱动器(I)和第二驱动器(2)分别与第一调距电机(11)和第二调距电机(12)相连接，第一调距电机(11)和第二调距电机(12)分别与开炼机调距辊(17)两侧的蜗轮蜗杆传动机构(13、14)相连接；第三驱动器(3)与开炼机主电机(15)相连接，开炼机主电机(15)与用于驱动开炼机的调距辊(17)和固定辊(18)运转的齿轮传动机构(16)相连接。
2.如权利要求1所述的开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护装置，其特征在于:所述的第一调距电机(11)、第二调距电机(12)、开炼机主电机(15)上分别设有旋转编码器，各旋转编码器与所在电机对应的驱动器相连接，将各旋转编码器检测到的电机转速信号反馈到各驱动器。
3.如权利要求1或2所述的开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护装置，其特征在于:在所述的调距辊(17)和固定辊(18)之间的辊缝两端分别设有用于测量辊缝大小的位移传感器(20 )，两个位移传感器(20 )分别与第一驱动器(I)和第二驱动器(2 )连接。
4.如权利要求3所述的开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护装置，其特征在于:在所述的调距辊(17)两端分别设有用于测量调距辊所受压力的压力传感器(19)，两个压力传感器(19)分别与第一驱动器(I)和第二驱动器(2)连接。
5.一种采用权利要求3所述装置的开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护方法，其特征在于:开炼机PLC控制器通过工业现场总线通讯方式将工艺设定的辊缝值写入到第一驱动器和第二驱动器所配置的运动控制卡中，电动辊缝调距控制过程中采用高速逼近、低速定位、在允许的位置误差范围内时不做位置调节动作的位置闭环控制方式；当开炼机主电机电流达到最大值，而辊筒速度不能达到工艺速度时，则判断为负载太重，为避免辊筒间压力过大，主动适当地降低开炼机主电机的速度，如果情况依旧，则开炼机主电机的驱动器通过工业现场总线主动通知第一调距电机和第二调距电机的驱动器，及时将调距辊和固定辊之间的辊缝适当调大，一旦辊筒速度达速，则快速恢复原来的工艺辊缝，保证工艺过程。
6.如权利要求5所述的开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护方法，其特征在于:当需要减小辊缝时两台调距电机电流达到最大值，而辊缝位置没有发生变化时，则判断为负载太重，为避免辊筒间压力过大，两台调距电机的驱动器及时主动地驱动调距电机适当打开辊缝，减轻辊筒间的压力，适当延时后，再次主动减小辊缝，可反复若干次，直到达到目标辊缝。
7.一种采用权利要求4所述装置的开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护方法，其特征在于:对压力传感器的压力检测值设立三重门限，分别为调整极限值、工艺压力极限值和设备压力极限值；当压力检测值在调整极限值之上迅速变大时，为避免辊筒间压力超过工艺压力极限值，两台调距电机的驱动器及时主动地驱动调距电机适当打开辊缝，减轻辊筒间的压力，适当延时后，再次主动减小辊缝，可反复若干次，直到达到目标辊缝；当压力检测值达到工艺压力极限值时，应用两台调距电机快速打开辊缝，然后通过工业现场总线通知开炼机主电机的驱动器，使开炼机主电机急停并反转一个安全角度，最后系统停机；当压力检测值超过设备压力极限值时，通知系统急停保护。
【专利摘要】本发明涉及一种开炼机闭环电动调距控制和主动安全保护装置及方法，包括三台配有运动控制卡的驱动器，其中第一驱动器和第二驱动器分别与第一调距电机和第二调距电机相连接，第一调距电机和第二调距电机分别与调距辊的蜗轮蜗杆传动机构相连接；第三驱动器与开炼机主电机相连接，开炼机主电机与驱动调距辊和固定辊运转的齿轮传动机构相连接。本发明以三个运动控制卡为核心完成数据读入、计算、处理及控制输出，运动控制卡之间通过工业现场总线实现数据交换，HMI人机界面设备通过以太网通讯方式与运动控制卡实现数据交换，通过工业现场总线通讯方式与开炼机PLC控制器实现数据交换。本发明能够大大减少过载故障的发生、提高生产效率、保证了生产工艺。
【IPC分类】B29B7-72, G05B19-05
【公开号】CN104808569
【申请号】CN201410041480
【发明人】郝俊强, 何小书, 叶胜钱, 李涛
【申请人】北京二十一世纪科技发展有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月28日