编码器定尺技术在连铸机上的应用

编码器定尺技术在小方坯连铸机上的开发与应用

郭孝丽郭永强叶红家

(山西长治钢铁公司炼钢厂)

[ 摘要] 通过采取多种抑制编码器信号易受干扰的措施，充分利用铸流跟踪系统中的增量型编码器，实现了用编码器作为高拉速下小方坯连铸的定尺信号高精度切割连铸坯的功能。该编码器定尺操作简便，运行稳定，达到了免维护、高精度的效果。

[ 关键词] 增量型编码器模糊控制容错抗干扰

The exploitation and application of coder device cut lengths

technology on small billet caster

GUO Xiaoli GUO Yongqiang YE Hongjia

(Steelmaking Plant,shanxi changzhi Iron and Steel Group Co.)

Abstract

By means of various suppressor code device's signal is easy to be disturbed, and fully utilized incremental code device in casting fluid tracking system,

realized the function that using code device as small billet casting cut lengths's signal at high speed pulling and hign -accuracy cutting and casting blank. This cut lengths technology handling simple and convenien t, working stability, reached the effection of dispense with maintenance and high -accruracy. Key word: Incremental Code device, Blurry control, Compatible error, Suppress

disturb

、八

一. 前言

在现代化连铸工艺生产过程中，铸坯需要按照一定长度、精度进行切割，但是我厂2004 年底新建的5 机5 流连铸机仍为低精度的碰球定尺，由于碰球定尺由人工搬动定尺架调整，精度很低，不能很好地满足工艺指标要求。我厂充分利用该连铸机铸流跟踪系统中拉矫电机自带的增量型编码器及铸机西门子S7-300PLC 控制系统中自带的高速计数模块进行编程，并综合应用电气、机械、高温、程序的抗干扰

技术，有效地避免了编码器信号易受干扰的特点，实现了高拉速条件下的小方坯连铸高精度定长切割，与传统的红外定尺系统相比，具有信号失误率低、运行稳定等优点。

二．高拉速下的小方坯连铸的编码器定尺技术难点

在炼钢的立体交叉作业生产中，编码器处于一个复杂、恶劣环境中，“ 编码器只能粗略定位，不能作为精确控制之用”已成为行业共识。因为编码器信号极易受干扰，干扰源在于编码器及与编码器相关的变频器、电机、减速器等环节上：

编码器抗干扰能力较差，极易受到干扰。编码器容易受机械振动和打滑影响。编码器容易在高温环境中发生温漂，产生误差。增量型编码器存在零点累积误差。增量型编码器存在开机重新找零的问题.

要想克服这些干扰因素带来的影响，达到高拉速下的精确定尺要求，确实有些难度。

三.编码器定尺系统的构成及功能实现

1、编码器定尺系统的硬件组成

其硬件由拉矫电机上的增量型编码器、PLC的高速计数模块两个主要元件组成。

2、编码器定尺系统的软件组成

编码器定尺系统直接利用连铸机铸流西门子S7-300 控制系统的高速计数模块采集拉矫电机的转过的圈数，进行数学运算得到铸坯行程，并根据铸坯行程控制火焰切割机完成铸坯切割。整个过程在连铸机铸流西门子S7-300 控制系统中完成，编程语言使用STEP7，操作及监控画面在铸机工控机（使用WINCC6.0）上完成，无需额外设备。其工作原理如下：

拉矫电机的额定转速为1440r/min ，减速器减速比i=320 ，拉矫辊直径为350mm，与拉矫电机同轴旋转的编码器每旋转一周输出100 个脉冲。

拉矫电机每旋转一周连铸坯走过的距离为：S i=1/320 X 350 X n =3.436mm,即PLC 每接受100个脉冲对应连铸坯走过3.436mm ,可得到设定定尺值Se时的脉冲数为100 X Se/3.436 个。即PLC每接受100 XSe/3.436 个脉冲发出一个定尺信号。

3、编码器定尺的综合抗干扰处理技术

3.1采取多种措施防止编码器受电气干扰

编码器与PLC 控制器的高速计数模块的连接电缆采用编码器专用通讯电缆, 增强抗干扰能力。

对编码器、PLC系统及仪表等弱电信号单独制做电阻v 1 Q的计算机接地。

严格要求施工人员对编码器信号电缆屏蔽层接至计算机地上，而与电气接地分开，并对编码器信号电缆单独穿管走线而与其它电缆分开。在电缆经过连铸红坯之上的位置用隔热板进行隔离处理。

3.2采取措施防止编码器受机械振动影响

我厂所上连铸机为10m 弧的三点矫直, 弧线上还分布有多个支撑辊, 对这种矫直方式不会产生打滑影响。我们主要关心编码器设备受机械振动影响,对电机、减速器的安装，严格用水平仪测量其底座的平整度, 确保编码器不受机械振动影响。

3.3对编码器进行隔热处理, 防止高温影响

由于我厂连铸机的拉矫机主减速器与小减速器及电机是用长连杆连接分开安装的, 小减速器及电机位于拉矫机处的红坯3.5 米之上的独立平台，我们在电机底座之下嵌入了隔热板，并把电机风扇罩内、与电机转子同步旋转的编码器用隔热棉布缠绕，防止外界辐射热进入编码器。

3.4程序处理

3.4.1过程处理

连铸开浇过程中的铸流跟踪系统控制引锭杆、拉矫辊动作及压力变化的程序不变，增设铸坯到达火切机后的铸坯定尺控制程序，使编码器得到更充分的应用。

在定尺控制程序中根据减速器速比、拉矫辊周长进行铸坯的长度判断，根据编码器反馈的实际测长数据与预设定尺数值相比较；当测长数据达到预设定尺数值时，发出定尺信号，火切机夹钳开始夹紧动作，准备切割。而火切机夹钳的夹紧动作信号又给编码器计数的测量铸坯长度信号以校验，使编码器计数得到校验，为下一次定尺信号的发出作准备。

3.4.2防止干扰的程序编制对编码器信号进行有效的容错处理，并引入模糊控制理念，在程序的各个环节进行优化处理，经过反复的模拟试验，找出编码器定尺特点，进行针对性的修改：使其在有干扰信号时，不发误信号，而

是根据拉矫电机变频器频率信号发出定尺信号，同时发出编码器干扰报警信号，提示操作、维护人员进行处理，从而达到满意的效果。

3.4.3程序中妥善处理编码器的开机找零问题、有效防止零点累积误差

为了防止增量型编码器的零点累积误差,我们用每次剪切时火切机的夹钳夹紧动作信号对

编码器计数信号进行校正。

对于编码器开机应重新找零的问题，对于开浇过程中的引锭杆定位：分别用送引锭状态下的送引锭开关和开浇状态下的开浇按

钮的动作，控制编码器重新找零，开始测长；而对于定尺控制则用切割操作箱上的手动切割按钮使火切机夹钳夹紧动作对编码器重新找零，开始测长工作。

四.结语编码器定尺技术充分利用铸机跟踪系统设备，使编码器在开浇时作为引锭杆定位之用，而在铸坯到达火切机后又作为铸坯定尺之用，为零投资开发应用项目。在防止电气、机械干扰和高温漂移等方面上经过了反复研究和尝试，达到了高精度、免维护的控制效果。较原碰球定尺的定尺率提高了31%，使定尺率达到100%。单台5 流连铸机每年可创效60.8 万元。使用效果达到甚至超过了国内同行业的先进水平，具有广泛的应用前景。

《连铸》编辑部：

我是山西长治钢铁集团公司的一名员工，如今投搞的论文为自我开发设计的技术项目，该项目曾在2006 年12 月4 日左右的各家大型钢铁网站上进行了新闻报到，并于2006 年12 月14 日在《钢铁冶金报》上进行了新闻报到。论文内容若有不适当的地方还请及时指出修改。联系人郭孝丽，电话0355-******* 或130******** 。

此致，敬礼！

2007 年3 月16 日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uhcm.html