專利名稱：一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制裝置，特別是涉及一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
中間包在正常工作中，需要時時檢測鋼水的液位狀況，目前，用于檢測鋼水液位的裝置結(jié)構(gòu)不合理，使用不穩(wěn)定，檢測結(jié)果不夠準確，極大的影響了鋼鐵冶煉質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，檢測結(jié)果準確的連鑄中間包鋼水液位控制裝置及方法。為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，包括鋼水液位檢測單元、信號處理單元、PLC 控制單元、滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元，信號處理單元兩端分別與鋼水液位檢測單元和PLC控制單元連接，PLC控制單元分別與滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元連接。所述的鋼水液位檢測單元包括鋼水液位傳感器和冷卻器，鋼水液位傳感器內(nèi)設(shè)有電磁線圈，鋼水液位傳感器一端與冷卻器連接，一端與信號處理單元連接。所述的信號處理單元包括信號接收器、信號隔離器、信號處理器和信號輸出器，信號接收器、信號隔離器、信號處理器和信號輸出器依次連接。所述的PLC控制單元包括電源模塊、CPU模塊、數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊、數(shù)字信號輸出模塊、模擬信號輸出模塊、輸出繼電器和信號隔離器，電源模塊與CPU 模塊連接，CPU模塊分別與數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊、數(shù)字信號輸出模塊和模擬信號輸出模塊連接，數(shù)字信號輸出模塊與輸出繼電器連接，模擬信號輸出模塊與信號隔離器連接。所述的滑動水口執(zhí)行單元包括液壓電磁閥和滑動水口液壓缸，液壓電磁閥一端與滑動水口液壓缸連接，一端與PLC控制單元連接。所述的操作單元設(shè)有按鈕和指示燈，按鈕和指示燈分別與PLC控制單元連接。所述的人機接口單元計算機和通訊模塊，計算機通過通訊模塊與PLC控制單元連接。一種連鑄中間包鋼水液位控制方法，在中間包上安裝上述的鋼水液位控制裝置， 檢測中間包鋼水液位并輸出電流信號，電流信號經(jīng)信號處理單元處理后轉(zhuǎn)換為標準的電流信號，PLC控制單元對標準電流信號進行采集、處理和計算，輸出控制信號控制滑動水口執(zhí)行單元進行開關(guān)操作，調(diào)節(jié)流入中間包的鋼水流量，控制中間包鋼水液位，該方法的具體步驟為1)將鋼水液位傳感器安裝在中間包上，檢測中間包的鋼水的液位并向信號處理單元輸出的電流信號；2)采用信號處理單元對接收的電流信號進行濾波、處理、隔離操作，最后轉(zhuǎn)換輸出為標準的電流信號；3)采用PLC控制單元對所述的標準電流信號進行采集和計算處理，直接得到中間包內(nèi)鋼水的液面高度，并結(jié)合液位高度設(shè)定值Lsd和控制精度Xk進行計算分析a、當檢測單元的檢測結(jié)果Lsj高于設(shè)定范圍，即Lsj-Lsd > Xk時，根據(jù)Lsj-Lsd 的值計算出相應(yīng)的控制調(diào)整參數(shù)，同時產(chǎn)生相應(yīng)寬度的寬脈沖信號輸出到隔離器中，隔離器采用繼電器隔離，通過繼電器隔離輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號到液壓電磁閥，液壓電磁閥控制滑動水口液壓缸進行關(guān)小操作，從而減少了通過滑動水口的鋼水流量，降低了中間包內(nèi)鋼水的液位；b、當檢測單元的檢測結(jié)果Lsj低于設(shè)定范圍，即Lsj-Lsd < -Xk時，根據(jù)Lsj-Lsd 的值計算出相應(yīng)的控制調(diào)整參數(shù)，同時產(chǎn)生相應(yīng)寬度的寬脈沖信號輸出到隔離器中，通過隔離器隔離輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號到液壓電磁閥，液壓電磁閥控制滑動水口液壓缸進行開大操作，從而增加了通過滑動水口的鋼水流量，提升了中間包內(nèi)鋼水的液位；C、當檢測單元的檢測結(jié)果為-Xk < Lsj-Lsd < Xk時，說明中間包的鋼水液位適中，無需調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)明的有益效果是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，穩(wěn)定可靠；本發(fā)明方法操作簡單，檢測結(jié)果穩(wěn)定準確， 從而保證了正常生產(chǎn)的順利進行。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；圖2為鋼水液位檢測單元結(jié)構(gòu)框圖；圖3為信號處理單元結(jié)構(gòu)框圖；圖4為PLC控制單元結(jié)構(gòu)框圖；圖5為滑動水口執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)框圖；圖6為操作單元結(jié)構(gòu)框圖；圖7為人機接口單元結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，如圖1所示，包括鋼水液位檢測單元、信號處理單元、PLC控制單元、滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元，信號處理單元兩端分別與鋼水液位檢測單元和PLC控制單元連接，PLC控制單元分別與滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元連接。如圖2所示，鋼水液位檢測單元包括鋼水液位傳感器和冷卻器，鋼水液位傳感器內(nèi)設(shè)有電磁線圈，鋼水液位傳感器一端與冷卻器連接，一端與信號處理單元連接。鋼水液位傳感器主要有兩個電磁線圈，給電磁線圈通入24V直流電，采用電磁渦流原理對中間包鋼水液位進行檢測，并將檢測結(jié)果的電流信號輸出；由于環(huán)境的溫度較高，電子設(shè)備正常運行必須要進行冷卻，保證鋼水液位傳感器的內(nèi)部溫度小于80°C，冷卻介質(zhì)是凈環(huán)冷卻水，壓力為0. 4 0. 6MP,流量大于8m3/H。如圖3所示，信號處理單元包括信號接收器、信號隔離器、信號處理器和信號輸出器，信號接收器、信號隔離器、信號處理器和信號輸出器依次連接。本發(fā)明裝置的鋼水液位檢測單元和信號處理單元輸出信號為標準的電流信號，克服了電壓信號長距離衰減和抗干擾性差的弱點；輸出信號為具有不同寬度的寬脈沖信號或是標準的電流信號；中間包鋼水液位檢測單元，設(shè)于中間包上，對中間包鋼水液位進行檢測并輸出電流信號，比壓力傳感器測量值準確，原因在于壓力傳感器的輸出信號為重量值，不是液位值，壓力傳感器的測量重量值等于鋼水的重量與中間包本體重量與中間包內(nèi)渣子的重量之和，通過經(jīng)驗計算估算出鋼水重量，也就是說通過壓力傳感器測量的中間包重量來進行控制的對象是中間包總重量，而不是中間包液位；即Z = aX+bY+c，(Ζ為壓力傳感器的重量值，X為中間包內(nèi)鋼水重量值，Y為中間包內(nèi)渣重量值，a、b為系數(shù)(常數(shù))，c為中間包本體重量值(常數(shù))，在Z保持不變的情況下，X、Y是一條直線上的一組數(shù)，所以說控制了 Z而沒有控制X。中間包鋼水液位檢測單元設(shè)于中間包上的固定安裝槽中，安裝槽的形狀尺寸與鋼水液位傳感器形狀尺寸吻合，無需螺絲和夾具的固定，當現(xiàn)場出現(xiàn)意外事故時，液位傳感器只需要一個人拿起來即可，拆裝特別方便快捷，更換一次只需要一個人用30秒的時間，而壓力傳感器則安裝在中間包底座或中間包輥道上，當現(xiàn)場出現(xiàn)意外事故時，必定會損壞無法使用，而且更換起來特別麻煩，時間要十幾小時甚至是幾十小時；如圖4所示，PLC控制單元包括電源模塊、CPU模塊、數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊、數(shù)字信號輸出模塊、模擬信號輸出模塊、輸出繼電器和信號隔離器，電源模塊與 CPU模塊連接，CPU模塊分別與數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊、數(shù)字信號輸出模塊和模擬信號輸出模塊連接，數(shù)字信號輸出模塊與輸出繼電器連接，模擬信號輸出模塊與信號隔離器連接。采用PLC控制單元，比工控機大大提高了工作的穩(wěn)定性和可靠性，而且PLC控制單元包括了輸出信號隔離器和輸出繼電器，使得輸出的信號更加安全可靠；如圖5所示，滑動水口執(zhí)行單元包括液壓電磁閥和滑動水口液壓缸，液壓電磁閥一端與滑動水口液壓缸連接，一端與PLC控制單元連接?；瑒铀诳刂茊卧囊簤弘姶砰y可以是兩位四通的單向閥，也可以是私服閥，兩位四通的單向閥通過不同寬度的寬脈沖信號控制，私服閥通過標準的電流信號來控制。如圖6所示，操作單元設(shè)有按鈕和指示燈，按鈕和指示燈分別與PLC控制單元連接。按鈕包括急停按鈕、現(xiàn)場和遠程選擇開關(guān)、手動和自動選擇開關(guān)、手動開按鈕、手動關(guān)按鈕，連接至PLC控制單元，急停按鈕用于緊急情況下的緊急關(guān)閉操作；現(xiàn)場和遠程選擇開關(guān)用于機旁和遠程選擇操作，手動和自動選擇開關(guān)用于手動和自動選擇操作，手動開按鈕和手動關(guān)按鈕用于現(xiàn)場的手動開關(guān)操作?，F(xiàn)場和遠程的操作單元給操作帶來了靈活、簡單和方便，操作員可以根據(jù)現(xiàn)場的不同情況進行操作選擇；如圖7所示，人機接口單元計算機和通訊模塊，計算機通過通訊模塊與PLC控制單元連接。人機接口單元設(shè)于中央控制室內(nèi)，中央操作員可以看到所有關(guān)于中間包鋼水液位控制的信息，而且中央操作員可以根據(jù)不同的情況更改控制參數(shù)，適應(yīng)于不同的生產(chǎn)情況， 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄將給控制優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。一種連鑄中間包鋼水液位控制方法，在中間包上安裝上述的鋼水液位控制裝置， 檢測中間包鋼水液位并輸出電流信號，鋼水液位傳感器有冷卻器進行冷卻，保證鋼水液位傳感器的正常工作；信號處理單元3接收鋼水液位檢測單元2輸出的電流信號，對電流信號進行濾波、處理、隔離，并轉(zhuǎn)換輸出為標準的電流信號；PLC控制單元對標準電流信號進行采集、處理和計算，輸出控制信號控制滑動水口執(zhí)行單元進行開關(guān)操作，調(diào)節(jié)流入中間包的鋼水流量，控制中間包鋼水液位，該方法的具體步驟為1)將鋼水液位傳感器安裝在中間包上，檢測中間包的鋼水的液位并向信號處理單元輸出的電流信號；2)采用信號處理單元對接收的電流信號進行濾波、處理、隔離操作，最后轉(zhuǎn)換輸出為標準的電流信號；3)采用PLC控制單元對所述的標準電流信號進行采集和計算處理，直接得到中間包內(nèi)鋼水的液面高度，并結(jié)合液位高度設(shè)定值Lsd和控制精度Xk進行計算分析a、當檢測單元的檢測結(jié)果Lsj高于設(shè)定范圍，即Lsj-Lsd > Xk時，根據(jù)Lsj-Lsd 的值計算出相應(yīng)的控制調(diào)整參數(shù)，同時產(chǎn)生相應(yīng)寬度的寬脈沖信號輸出到隔離器中，隔離器采用繼電器隔離，通過繼電器隔離輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號到液壓電磁閥，液壓電磁閥控制滑動水口液壓缸進行關(guān)小操作，從而減少了通過滑動水口的鋼水流量，降低了中間包內(nèi)鋼水的液位；b、當檢測單元的檢測結(jié)果Lsj低于設(shè)定范圍，即Lsj-Lsd < -Xk時，根據(jù)Lsj-Lsd 的值計算出相應(yīng)的控制調(diào)整參數(shù)，同時產(chǎn)生相應(yīng)寬度的寬脈沖信號輸出到隔離器中，通過隔離器隔離輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號到液壓電磁閥，液壓電磁閥控制滑動水口液壓缸進行開大操作，從而增加了通過滑動水口的鋼水流量，提升了中間包內(nèi)鋼水的液位；C、當檢測單元的檢測結(jié)果為-Xk < Lsj-Lsd < Xk時，說明中間包的鋼水液位適中，無需調(diào)節(jié)。本發(fā)明方法可以通過遠程操作進行自動、手動切換，本地、遠程切換，而且可以通過人機接口在線實時修改目標設(shè)定值和控制精度，以滿足不同的控制要求；還可以通過人機接口設(shè)定液位的極限值，當實際鋼水液位超過這個極限值時，通過報警器進行聲光報警和緊急操作。
權(quán)利要求
1.一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，其特征在于，包括鋼水液位檢測單元、信號處理單元、PLC控制單元、滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元，信號處理單元兩端分別與鋼水液位檢測單元和PLC控制單元連接，PLC控制單元分別與滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，其特征在于，所述的鋼水液位檢測單元包括鋼水液位傳感器和冷卻器，鋼水液位傳感器內(nèi)設(shè)有電磁線圈，鋼水液位傳感器一端與冷卻器連接，一端與信號處理單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，其特征在于，所述的信號處理單元包括信號接收器、信號隔離器、信號處理器和信號輸出器，信號接收器、信號隔離器、信號處理器和信號輸出器依次連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，其特征在于，所述的PLC 控制單元包括電源模塊、CPU模塊、數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊、數(shù)字信號輸出模塊、模擬信號輸出模塊、輸出繼電器和信號隔離器，電源模塊與CPU模塊連接，CPU模塊分別與數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊、數(shù)字信號輸出模塊和模擬信號輸出模塊連接，數(shù)字信號輸出模塊與輸出繼電器連接，模擬信號輸出模塊與信號隔離器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，其特征在于，所述的滑動水口執(zhí)行單元包括液壓電磁閥和滑動水口液壓缸，液壓電磁閥一端與滑動水口液壓缸連接，一端與PLC控制單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，其特征在于，所述的操作單元設(shè)有按鈕和指示燈，按鈕和指示燈分別與PLC控制單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，其特征在于，所述的人機接口單元計算機和通訊模塊，計算機通過通訊模塊與PLC控制單元連接。
8.采用權(quán)利要求1至7所述的任一項裝置的連鑄中間包鋼水液位控制方法，其特征在于，在中間包上安裝上述的鋼水液位控制裝置，檢測中間包鋼水液位并輸出電流信號，電流信號經(jīng)信號處理單元處理后轉(zhuǎn)換為標準的電流信號，PLC控制單元對標準電流信號進行采集、處理和計算，輸出控制信號控制滑動水口執(zhí)行單元進行開關(guān)操作，調(diào)節(jié)流入中間包的鋼水流量，控制中間包鋼水液位，該方法的具體步驟為1)將鋼水液位傳感器安裝在中間包上，檢測中間包的鋼水的液位并向信號處理單元輸出的電流信號；2)采用信號處理單元對接收的電流信號進行濾波、處理、隔離操作，最后轉(zhuǎn)換輸出為標準的電流信號；3)采用PLC控制單元對所述的標準電流信號進行采集和計算處理，直接得到中間包內(nèi)鋼水的液面高度，并結(jié)合液位高度設(shè)定值Lsd和控制精度灶進行計算分析a、當檢測單元的檢測結(jié)果Lsj高于設(shè)定范圍，即Lsj-Lsd> Xk時，根據(jù)Lsj-Lsd的值計算出相應(yīng)的控制調(diào)整參數(shù)，同時產(chǎn)生相應(yīng)寬度的寬脈沖信號輸出到隔離器中，隔離器采用繼電器隔離，通過繼電器隔離輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號到液壓電磁閥，液壓電磁閥控制滑動水口液壓缸進行關(guān)小操作，從而減少了通過滑動水口的鋼水流量，降低了中間包內(nèi)鋼水的液位；b、當檢測單元的檢測結(jié)果Lsj低于設(shè)定范圍，即Lsj-Lsd< -Xk時，根據(jù)Lsj-Lsd的值計算出相應(yīng)的控制調(diào)整參數(shù)，同時產(chǎn)生相應(yīng)寬度的寬脈沖信號輸出到隔離器中，通過隔離器隔離輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號到液壓電磁閥，液壓電磁閥控制滑動水口液壓缸進行開大操作，從而增加了通過滑動水口的鋼水流量，提升了中間包內(nèi)鋼水的液位；c、當檢測單元的檢測結(jié)果為-Xk < Lsj-Lsd < Xk時，說明中間包的鋼水液位適中，無需調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連鑄中間包鋼水液位控制裝置，包括鋼水液位檢測單元、信號處理單元、PLC控制單元、滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元，信號處理單元兩端分別與鋼水液位檢測單元和PLC控制單元連接，PLC控制單元分別與滑動水口執(zhí)行單元、操作單元、報警器和人機接口單元連接。本發(fā)明還涉及一種鋼水液位控制方法，在中間包上安裝上述控制裝置，檢測中間包鋼水液位并輸出電流信號，再經(jīng)信號處理單元轉(zhuǎn)換為標準電流信號，經(jīng)PLC控制單元后輸出控制信號控制滑動水口執(zhí)行單元進行開關(guān)操作，從而控制中間包鋼水液位，本發(fā)明檢測準確、穩(wěn)定，可廣泛用于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號G05D9/12GK102402229SQ201010281750
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者李新, 滕秀娥, 范競韜, 趙志 申請人:鞍鋼股份有限公司