一种基于plc料位检测装置及控制方法

技术交底书

1、名称

一种基于plc高温炉窑料位检测装置及控制方法

2、所属技术领域

电气控制

3、现有技术

炉窑料位检测装置是石灰竖窑的主要设备之一，广泛应用于冶金、有色金属等行业。该设备在整个系统中起着至关重要的作用，它能否正常运行直接影响竖窑炉况、产品产量和质量。传统检测装置主要采用电动机一减速器组件、失重机构、重锤、钢丝绳以及电控部分组成。电控部分主要有丝杆箱和电控箱组成。将其丝杆箱安装在电动机一减速器组件固定支架上，丝杆箱内有二个接近开关和铜滑令组件，该丝杆箱与电动机一减速器组件有主从关系，电动机一减速器组件正转，丝杆箱内铜滑令组件也正向运行，电动机一减速器组件反转，丝杆箱内铜滑令组件反向运行（见图1）。在丝杆箱内固定二个接近开关SW1、SW2（可调整距离），SW1其作用是检测筒仓高高料位位置HH （设定满仓80%）信号，SW2其作用是检测筒仓低料位位置L（设定满仓50%）信号。当重锤下降至低料位位置L，此时与电动机一减速器组件有主从关系的丝杆箱内铜滑令滑行至SW2接近开关，使其动作，表示此刻炉窑料位为低料位；反之当重锤上升至高料位位置HH（设定满仓80%）信号，此时与电动机一减速器组件有主从关系的丝杆箱内铜滑令滑行至SW1接近开关，使其动作，表示此刻炉窑料位为高料位，

由于采用机械式开关调整位置、因现场粉尘多，且温度高（窑顶内部温度180度），调整不便且运行精度低，直接影响到料位检测，对竖窑整个上料系统设备造成很大危害。

4、发明的目的

本发明目的在于提供一种新的基于plc高温炉窑料位检测装置及控制方法，现电控部分采用可编程序控制器（PLC）与绝对型旋转编码器组成，通过旋转编码器产生的格雷码实现对现场物体位移的检测，然后经plc译码、运算、分析，以产生不同的控制信号和各种保护输出。该装置设计思想是用用弱电控制强电，用程序逻辑代替机械铜滑令的动作，以无触点代替有触点，这样就避免了许多机械故障，从而确保了窑顶料位检测精度、可靠性。

5、技术方案

炉窑料位检测装置本套设备主要由主控单元、现场检测变送单元、连接电缆组成。主控单元由西门子操作面板、西门子plc、输出继电器、控制电源等组成。主控单元安装在现场墙上或支架上（也可安装在控制室或操作室内）。现场检测变送单元由电机、传动机构、旋转编码器组成，现场检测变送单元安装在现场，与受控设备相连接，通过旋转编码器和连接电缆将受控设备的位置信号送至主控单元。（具体详见图2）

5.1放锤方案(参看图3)：料位计接收到探料信号后，使下降交流接触器得电吸合(见图6YQ2)，电动机通过连轴器带动减速机转动，减速机再带动绕线盘转动放出钢丝绳使重锤从起始位置开始下降，与之相

连接旋转编码器同步转动，将重锤的位置转化成格雷码送到可编程序控制器（PLC）的输入端，PLC将采集到的格雷码进行译码、累加等数学运算处理。a，将运算的结果通过操作面板显示b，输出节点信号参与控制。

5.2触料面停锤方案(参看图3)：钢丝绳在重锤的重力作用下，始终保持拉紧状态，当重锤接触到料面时，钢丝绳由于失去重锤拉力作用而松弛此时限位开关SW3动作。PLC分析得到触料面信号(停锤信号)，下降交流接触器断开，电动机停止。

5.3收锤方案(参看图3)：料位计接收到收锤信号后，使上升交流接触器吸合（见图6YQ1接触器），电动机转动,收锤直到原点0米位置。在收锤的过程中，电动机带动减速机使绕线盘同步转动，钢丝绳收紧上升，与之相连接旋转编码器同步转动，将重锤的位置转化成格雷码送到可编程序控制器（PLC）的输入端，PLC将采集到的信号进行处理，a，运算的结果通过操作面板显示。b，输出节点信号参与控制。

6、有益效果

基于plc高温炉窑料位检测装置及控制方法采用PLC程序和无触点编码器代替机械触点的逻辑动作，自投入使用后运行更加可靠,料位计故障率为零，实现了料位的实时、准确检测。并能及时、准确发出超限警报信号，提高了炉窑的产能，经济效益显著。

7、图面说明

图1-原料位计丝杆箱控制

主控单元

至图4高高料位低料位信HH

L 图2-现有料位检测结构框图

对应 对应

对应 传动机构

钢丝绳

重锤空仓 0

满仓 100％

电动机旋转编码器失重机构

(1.4米)低料位H（0米～1.4米) 高料位HH(0米) 高高料位图3料位测量原理图

图4高低料位控制信号

图5控制回路原理图

图6主回路原理图

8、实施例

8.1放锤方案实施

见图5手动状态按SF2按钮（线号143），自动状态KA2触点(线号123)闭合，此时KAR2_1、YQ1、KAR3_1，三幅触点接常闭，YQ2线圈得电, YQ2自带辅助触点（见图6）由常开变为常闭，电机D运转，电机D通过连轴器带动减速机转动(见图3)，减速机再带动绕线盘转动放出钢丝绳使重锤从起始位置开始下降，与之相连接旋转编码器同步转动，将重锤的位置转化成格雷码送到可编程序控制器（PLC）的输入端，PLC将采集到的格雷码进行译码、累加等数学运算处理（见图2）

。现在plc内设定料仓1.4米为低料位信号，当重锤下降至1.4米后，PLC输出节点L低料位信号，此时低料位L触点由常开变为常闭（见图2），因L触点常闭，SW2继电器线圈得电（见图4），其自带辅助触点SW2_1由常开变为常闭（见图5），KAR2继电器线圈得电，其辅助触点KAR2_1由常闭变为常开，YQ2线圈失电，电机D停止运转。同时在主控单元操作面板显示L（见图2），说明筒仓内的料面在L低料面（见图3）。

8.2触料面停锤方案实施

见图5手动状态按SF2按钮（线号143），自动状态KA2触点(线号123)闭合，此时KAR2_1、YQ1、KAR3_1，三幅触点接常闭，YQ2线圈得电, YQ2自带辅助触点（见图6）由常开变为常闭，电机D运转，电机D通过连轴器带动减速机转动(见图3)，减速机再带动绕线盘转动放出钢丝绳使重锤从起始位置开始下降，钢丝绳在重锤的重力作用下，始终保持拉紧状态，当重锤接触到料面时，钢丝绳由于失去重锤拉力作用