一種PLC變頻升降故障的分析與解決

段自強 田鴻志 丁力強 王愛雷

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

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)生不確定性停機故障，到生產(chǎn)造成重大影響，為了減少停機事故，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)，運行模型得到所需的劑量；（2）目標(biāo)值轉(zhuǎn)入一級PLC，點擊開始，噴槍下降至鐵水液面上方500mm時開始用170Nm3/hr的氮氣對噴槍嘴進行數(shù)秒吹掃；（3） 吹掃后，噴吹石灰開始，同時噴槍下降到最低位（距鐵水罐底300mm）；（4）噴槍到達最低位后，鎂—石灰復(fù)合噴吹開始并持續(xù)進行；（5）鎂粉噴吹完畢，依據(jù)模型設(shè)計繼續(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） 氮氣清掃開始，清掃時的氮氣流量約170Nm3/hr，進行3次開/關(guān)；（8）然后氮氣閥門關(guān)閉，噴槍提升到停槍位；（9） 操作人員對噴槍嘴進行檢查判斷能否進行下一次噴吹；（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，問題集中表現(xiàn)為：噴槍離開吹掃位向噴吹點下降時開始噴吹粉劑時，槍體稍有下降報故障停車；噴吹結(jié)束，升至吹掃位完成吹掃后提出平臺時，槍體稍有上升報故障停車。綜合統(tǒng)計情況，以上情況非爐爐發(fā)生，出現(xiàn)概率約為25%，并且維護模式手動控制下，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，若強制開車，將報廢噴槍，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)計現(xiàn)象經(jīng)過討論后分析，可以結(jié)合維護模式下的多次升降停止等試驗，初步判斷單體設(shè)備運行正常；針對故障發(fā)生點集中于吹掃點附近，檢查噴槍位置編碼器及其反饋信號也未發(fā)現(xiàn)異常，用全新編碼器進行更換后再次試車，仍然會不定次發(fā)生這類故障。此時，向外方設(shè)計和工程技術(shù)人員進行求助，得到的回復(fù)是已經(jīng)調(diào)試完成，試用期間運行正常，可能是變頻器本身的毛病，不屬于其服務(wù)范圍。

圖1 計算和確定延時程序圖

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)疑的程序進行檢查。程序上，噴吹點只是一個位置信號，由編碼器提供，噴吹點反饋信號到達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，故障點集中在一個位置，動一下就停，會不會是位置信號和傳動之間配合上存在不足，再次查看程序，果然發(fā)現(xiàn)如果PLC輸出了變頻器啟動信號后，如果槍位沒有發(fā)生變化或變化太小，將超時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小的延時，調(diào)整變頻器斜坡、抱閘開啟等參數(shù)，避免變頻器啟動時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，增加延時程序，其中計算和確定延時程序進行修改如圖1所示。

4 方案的實施和效果

對以上分析和方案進行實施，經(jīng)過對程序修改增加延時模塊、優(yōu)化變頻器斜坡時間等參數(shù)，然后進行試用，多爐次生產(chǎn)統(tǒng)計顯示，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)出動作啟動信號直至變頻器驅(qū)動動作開始之間，預(yù)設(shè)延時并根據(jù)實驗調(diào)整時長；同時優(yōu)化變頻控制參數(shù)，調(diào)試和使用后圓滿解決，動作平順，位置準(zhǔn)確。該問題的解決要點：對編碼器位置反饋信號進行合理延時，適配變頻器斜坡等參數(shù)。

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

[2]達涅利鐵水預(yù)處理功能書[Z].