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循环指针控制在中型加热炉液压站中的应用

  本文介绍了莱钢型钢厂中型加热炉循环指针自动控制系统,主要用于控制加热炉液压站主、副泵的选择及更换,泵的加载顺序及数量。实现了主泵的无扰动切换,消除了单台泵故障对整个液压系统所产生的不利影响。

  莱钢中型加热炉液压站采用东芝NV系列PLC进行程序控制,考虑到液压站泵的数量较多,在确保控制功能的前提下,又要实现程序控制的简单化,因此在编程时,采用指针循环执行的控制方式来实现主副泵的选择、更换和加载。该控制方式自2010年9月投入以来,运行状况良好。

  炉区液压系统负责炉区机械设备的液压动力供应,共有9个阀台,液压动作17个,大小液压缸25个。炉区机械设备工作时间长,操作频繁,工况恶劣,易出故障,保障连续充足的液压动力供应,是保证设备正常运转的首要条件。由于系统内未设加热装置,故在R-VS02、R-VS-O5、R-VS-06和R-VS-09四个阀台上设有旁通阀,系统停止运行时,启动一个泵进行油路循环,以保证系统的温度正常。

  液压站可实现远程自动控制,泵的运行控制流程见图1(以1#泵为例)。自动控制内容如下:油泵启停,加载电磁阀开闭,旁通阀开启。信号报警:油温高报警,油位低报警,油位极低,报警并同时自动停泵,1#~9#吸口过滤器堵塞报警,1#、2#循环泵回油过滤器堵塞报警。各联锁条件如下:

  (1)启动时油泵的联锁条件

  油位不低、油温小于55℃、升温模式选择正常状态。

  (2)运行时油泵的联锁条件

  油位小于1050mm、MCC正常、24V电源正常、PLC正常、远程I/O正常、电磁阀正常。

  (3)旁通阀的条件

  4台以上泵运行、升温模式选择升温状态、24V电源正常、PLC正常、远程I/O正常、电磁阀正常。

  (4)卸荷阀的联锁条件

  相应泵运转正常,与旁通间互锁:开启旁通时,强制加载;关闭旁通阀,正常操作。

  (5)循环泵的条件

  PLC正常、远程I/O正常、MCC正常、24V电源正常、电磁阀正常。

  3.系统控制

  3.1 主泵选择控制

  在液压站的自动控制中,为保证设备的正常动作,需要设置主泵和副泵。主泵的设置方式基本有两种:一种是通过现场操作箱的选择开关进行选择,可以把其中的任意一台作为主泵,其余则为副泵,采用这种方式的液压站泵的数量一般较少;还有一种方式是通过程序判断来实现,一般是按泵的启动顺序进行设置,启动的第一台泵即为主泵,其余则为副泵,这种方式适用于泵数量较多的液压站。本文介绍的加热炉液压站采用的就是程序判断的方式,在程序中设置存储主泵信息的寄存器,条件是当液压站所有泵处于停止状态时,这时启动的第一台泵即为主泵,主泵信息就会被保存到指定的寄存器中,而紧接着启动的泵都不会对主泵信息产生任何影响,只有当所有泵停止时或进行主泵的更换时,存储主泵的寄存器信息才会被清零,并在更换主泵时重新记录当前的主泵信息。

  3.2 主泵更换控制

  由于液压站的泵较多,为实现操作人员在不影响泵运行的情况下更换主泵,决定采用顺延选择的方法(按照1#泵—9#泵的顺序)来实现主泵的更换。当1#泵为主泵时,这时进行主泵的更换,操作人员需要停止主泵的运行,控制系统就会按以下顺序选择主泵即2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#;当2#为主泵,在进行主泵的更换时,操作人员停止主泵的运行,系统则会按以下顺序选择主泵即3#、4#……8#、9#、1#,同上当9#为主泵,在进行主泵的更换时,系统会按以下顺序选择主泵即选1#、2#……8#、9#,依此类推。例如:启泵的顺序及数量为3#、8#、2#、7#、6#,那么3#泵就为主泵,其余则依次为副泵,如果这时更换主泵,在不启动其它泵的情况下,将3#泵停止,因为4#、5#泵没有启动,那么按顺延方式主泵就会变为6#泵;而如果在更换主泵之前先将4#或5#泵中任意一台启动,那么在将3#主泵停止的时候,启动的4#泵或5#泵将变为主泵。主泵和副泵的信息主要是通过程序中指针的循环执行来不断更新的,操作人员在更换主泵时,程序就会按照顺延选择的方式,将新的主泵及副泵信息及时传送到寄存器中,保证了液压设备的正常运行。

  3.3 泵信息存储

  在液压站的控制中,泵信息的准确性对于泵的加载极为重要,为此在程序中采用数组对主副泵的信息进行采集和存储,在泵启动的时候,会将启动的每台泵信息传输到数组D4211_AR[XI]中,1#泵存在D4211_AR[0]中、2#泵存在D4211_AR[1]中,……9#泵存在D4211_AR[8]中,假设启动的第一台泵为3#泵,在程序执行扫描时就会将数组D4211_AR[2]中3#泵的数据转存到数组D4221_AR[0]中,这时的3#泵即为主泵,存储好主泵的信息后,数组指针XI就加1,程序扫描下一个D4211_AR[3]中的数据,如果有数据就会存储在D4221_AR[1]中,然后指针XI又加1,扫描下一个D4211_AR[4]中的数据,如果有数据就会存储在D4221_AR[2]中;但如果程序扫描D4211_AR[3]时数据为零,那么程序就会扫描D4211_AR[4]中的数据,如果有数据就会存储在D4221_AR[1]中。

  3.4 循环指针控制

  在炉区液压站的程序控制中,数组循环指针D4211_AR[XI]、D4221_AR[XJ]是整个系统的核心,通过指针的不断循环执行,就会将泵的启动顺序、运行数量存储到寄存器中,为泵的加载提供准确数据。循环指针控制程序如图1。

  3.5 液压泵加载

  3.5.1 液压泵加载数量的计算

  泵的加载数量是根据各个设备动作时所需液压流量计算得出,因为每台设备动作时所需要的流量是固定不变的,而每台泵的加载能力也是一定的,所以通过计算现场设备动作时所需总流量进而得出泵的加载数量。

  3.5.2 液压泵加载顺序的控制

  在泵的加载顺序控制中,主泵采取一直加载的方式,副泵则根据泵的启动顺序及现场流量需求依次加载,先启动的副泵要先加载。

  4.结束语

  通过循环指针控制功能的应用,实现了加热炉液压系统工作的持续性、稳定性,为炉区的设备动作提供了强劲动力,有较为广泛的应用推广价值。