140t/h干熄焦控制系統及故障淺析

付正等

0 概述

140t/h干熄焦作為安鋼六米焦爐的配套工程，是安鋼推行清潔生產，發展循環經濟的重要舉措之一。提升機是用于干熄焦重要設備，它的任務是將熄焦車上裝滿950～1050℃紅焦的焦罐提升并運行到干熄爐頂，再與裝入裝置配合，將紅焦裝入干熄爐內，然后將裝完紅焦的空焦罐運回熄焦車，如此循環往復的工作。

1 提升機的工作特點和要求

常規情況為單機運行，無備用車，特殊的工況要求它必須具有高的可靠性和好的可維修性：在煉焦工藝采用干熄焦技術時，通常以濕熄作為備用，要想減少對環境的污染就要盡可能少地啟用濕熄裝置，其辦法只有一個就是提高系統的可靠性，特殊的工藝要求使提升機具有如下特點：（1）工作特別頻繁，提升機的年工作日在340天以上，每天連續工作約21.5小時，完成一個工作循環的時間通常為6至8分鐘，每次滿負荷工作，且無備用設備，這種要求是其它任何一種起重機所沒有的。（2）提升速度高，控制性能好，定位精度高，提升速度高速為20至30m/min。（3）設備與生產過程聯動控制，全自動運行。

2 控制系統介紹

提升機控制系統采用了西門子400系列PLC，綜合考慮系統的控制要求，設計中采用了Profibus-DP總線結構形式。雙CPU熱備，PLC-PLC遠程控制器雙纜備份。冗余實現原理：系統運行過程中兩個CPU同時啟動和運行，但是在正常運

行時只有主CPU發出控制命令，而從CPU檢測主CPU狀態和記錄主CPU發出的命令，當主CPU發生故障時能夠延續當時的實際狀態接替主CPU發出執行命令。與主CPU通信的同步模塊處于正常狀態時從CPU能訪問I/0模塊。當系統發生特定故障時，系統可以實現主從切換，從站接替主站繼續運行。

電源模塊PS407分別配置于底板槽號1、10，主CPU配置于底板槽號：2，3，從CPU配置于底板槽號：11，12，Profibus-DP雙總線下掛三組ET200M從站，最后由Y耦合器接至調速裝置，即1#提升逆變，2#提升逆變，1#走行逆變，2#走行逆變，三組ET200M從站通過RS485中繼器與車上ET200M從站進行通訊，實現在線數據交換與現場控制。

PLC與逆變器之間采用總線的方式，速度的給定，參數的切換、變頻器狀態的讀取都是通過總線通訊的方式完成的，這種形式保證了控制系統高精度的速度給定和速度控制，同時極大地方便了控制的聯鎖、保護、現場的維護。

主回路電源采用380V供電系統，電氣傳動系統采用西門子MASTERDRIVE 6SE7系列整流回饋裝置與逆變器控制方式，提升機構采用兩臺交流380V/355kW變頻電機作為正常提升電機，走行機構采用兩臺交流380V/37kW變頻電機作為正常走行電機，當提升或走行電機中的任何一臺電機有故障時，操作人員可以隨時通過提升機地面配電室的觸摸屏完成單電機運行切換，保證干熄焦的穩定及為維修人員搶修贏得時間。配套的斷路器、接觸器、繼電器和凹槽接近開關等均采用西門子和施耐德等廠家的高品質產品。電纜小車上的柔性電纜采用德國和日本進口的具有極好的耐磨、耐腐蝕、抗油性、抗扭曲及適宜露天采用的拖鏈專用電纜。

由于電氣控制設備放置于地面，PLC需要與車上諸如限位開關、超速開關有大量的連接。為了減少電纜的施工，將大量的檢測信號在車上集中處理，設計中在提升機上設置了PLC的遠端模塊，該遠端模塊將提升機上所有的控制信號集中采集，通過總線與地面PLC CPU進行信號傳輸，大大減少了現場電纜施工、連接的工作量，同時也提供了控制系統的緊密性和可靠性。

提升機是一個與干熄焦系統密切相關的工藝設備，與系統之間在運行時間、變速、安全聯鎖等方面有著很重要的聯系，正確理解并處理好這些聯系是關系到干熄焦系統穩定、可靠、高效運行的關鍵所在，也是我們需要優先關注的問題。

提升機PLC和系統EI之間的控制信號采用開關量（PLC繼電器輸出），例如：Q0.0，供EI提升機進線電源通；Q0.1，供EI提升機進線電源斷；Q1.1，供EI提升機上升過待機位；Q2.2，供EI打開裝入裝置等總共47個提升機供中央PLC信號；另外，I8.0，EI預存上料位；I8.4，EI提升塔處自動提升等總共17個來自中央PLC的信號；前者參與到干熄焦系統聯鎖，后者參與到提升機自身系統聯鎖。

控制電路中，總接觸器啟停條件：AK1允許合閘、AK2提升、走行超極限、AK3緊急限位開關測試、AK4急停，四個繼電器均處于吸合狀態下，方可啟動總接。此四處加上重錘限位的閉點均在控制電路中串聯，同時在程序中參與聯鎖。

程序組成：第一部分：操作方式選擇程序塊，包括：車上單動FC1，換繩操作FC2，車上自動FC3，中央自動FC4。相應程序塊中有滿足各自操作條件的聯鎖控制。第二部分：數據采集FC5：采集來自提升、走行編碼器的數據，分別實現提升和走行的位置檢測與速度控制，供中央PLC FC6：主要包括提升機與EI系統聯鎖信號的具體控制，通訊控制FC7：集中處理變頻器數據的讀入與寫出，實現變頻器與PLC數據交換，公共部分FC8：動力電源、控制電源等信號的狀態聯鎖，以及提升、走行制動器檢測監視等。為維護方便，制作FC9在線監測功能塊，利用SR塊、C塊，將影響提升機自動運行和導致總接觸器斷電的因素顯示出來。可以實現故障記錄和累積故障次數的功能，具體包括：提升、走行超極限、重錘限位、旋轉限位等25處。

3 故障舉例

3.1 2#焦罐車對好位、夾緊焦罐后，提升機自動不動作，操作工轉入現場手動，提升機仍然不動作

原因分析及處理：檢查提升機各處線路及焦罐車、電機車、APS信號傳送狀態，發現，2#焦罐車“焦罐有無”信號未到，現場檢查看到該限位掉落，恢復后，轉入中央自動后，恢復正常。

3.2 提升機提升到上限位后，自動停

原因分析及處理：提升至上限后，旋轉限位上極限動作，進線電源斷，說明旋轉限位上極限調整距離不合適，重新調整后，正常。限位感應片位置不合適，至上限位時，感應片松動撞彎，導致上限位信號丟失。走行右限位極限常閉觸頭氧化，右極限信號丟失。

3.3 提升機進線電源斷

原因分析及處理：提升機提升或下降過程中進線電源斷。程序FC9中風速報警動作，暫時在程序中對FC6＼FC4＼FC3的風速報警進行延時處理，延時10s后，轉入中央自動操作，恢復正常，同時，通知儀表維修風速報警器。

3.4 提升機自動停

原因分析及處理：提升機在走行的過程中，自動停止，伴隨裝入裝置誤動作。操作人員手動操作一爐，但手動操作不能走行，中控畫面焦罐運行狀態不顯，提升機畫面走行左定位、左停止不顯，經電工送假信號處理，轉入車上手動后，一切恢復正常，查找原因，發現走行旋轉編碼器可能存在故障，暫時在程序中FC4功能塊上，刪除編碼器聯鎖控制點，轉入中央自動后，恢復正常。

4 結語

干熄焦提升機PLC控制系統采用的熱備配置和通訊雙通道配置有效降低了設備的故障率，在維護過程中，我們應充分發揮PLC編程靈活、查找故障方便的優點，確保干熄焦系統安全、穩定、高效運行，為企業創造更多的經濟效益和社會效益。

【參考文獻】

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[2]張質文.2013起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社.

[責任編輯：劉展]