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電動執行機構的無伺服控制_0

未知 2019-06-09 14:04

  1、問題的提出

  我公司濕法生產線有幾十臺電動執行機構,大多數通過手操器、伺服放大器來實現對工藝閥門的控制。由于工況條件差、電子元器件易老化,伺服放大器容易發生故障,影響了整個執行機構的性能。如伺服放大器振蕩,引起執行器振蕩,導致伺服電動機抱閘失靈,增加了執行器伺服電動機的故障率,造成工藝參數的波動,影響了生產。

  2、原控制原理

  原控制原理框圖如圖1。手操器給定前置磁放大器4~20mA信號,前置磁放大器的線路是直流輸出內反饋推挽線路,給定信號經過和電動執行器位置發送器反饋的4~20mA信號比較后,由電子開關與觸發器控制電動執行器伺服電動機正轉或反轉;同時,電動執行器位置發送器反饋的4~20mA信號,也隨之發生變化,并把反饋信號送回前置磁放大器進行比較,直到給定與反饋信號平衡為止。由于反饋信號與手操器的顯示和伺服前置磁放大器串聯,因此反饋與給定信號比較的同時,也在手操器上顯示反饋信號的變化過程。

伺服放大控制原理  

圖1伺服放大控制原理

  伺服前置磁放大器中調零電位器和穩定電位器,是電動執行機構能否產生振蕩的關鍵,也是故障易發點;伺服電子開關與觸發器回路中可控硅、二極管、限流電感、單結晶管,也是故障易發點。

  3、利用無伺服技術控制執行機構

  在1999年11月開始的3號窯技改中,建立了3號窯系統的DCS系統。同時,根據我們長期使用執行器和無伺服改造的經驗,在3號煤磨對袋除塵排風機入口閥、冷風閥等5臺執行器進行了帶RC滅弧和RV壓敏電阻的無伺服控制改造。

  利用梯形圖程序(圖2),對220V和380V電動執行器,模擬實現了伺服放大器的比較、放大功能,用開關量輸出模塊實現了電動執行器的驅動控制,利用模擬量輸入模塊完成工藝閥門位置反饋量采集。

無伺服控制梯形圖程序 

 圖2無伺服控制梯形圖程序

  梯形圖程序中400101的值由操作員給定,經除法與乘法運算取整后賦值給400135;同理300019為反饋值,經除法與乘法運算取整后賦值給400140。400135與400140比較后分別驅動相應的000033線圈,使硬線路(見圖3)中的中間繼電器K1吸合,交流接觸器KM1動作,電動機正轉;反之驅動000034線圈,使硬線路中的中間繼電器K2吸合,交流接觸器KM2動作,電動機反轉,從而實現了現場電動執行器伺服電動機的無伺服正轉或反轉。

 電動執行器控制原理

 圖3電動執行器控制原理

  DCS:控制系統;ESR:執行器位置發送器;Q:電源低壓斷路器;Q1、Q2:維護、維修開關;RC:滅弧裝置;RV:壓敏電阻

  梯形圖程序中#100是取整運算值。100實際是控制閥門開度的精度,即死區控制范圍。在精度要求高的控制中可取#50或更小,它相當于伺服前置磁放大器中穩定電位器的作用。000581為程序中的復位線圈。#40為驅動輸出保持40s后,自動斷開輸出。

  改造后硬線路可同時適用220V和380V。

  選用220V或380V執行器,由于是集中控制,每臺電動執行器須增加兩只中間繼電器和1臺機旁控制箱;若能與生產廠協商,將接觸器及RC滅弧裝置和壓敏電阻安裝于電動執行器內部,則可方便安裝與操作。我公司已對生產線上的西門子執行器進行了如上改造。

  4、使用效果

  改造后的5臺無伺服控制執行機構已投運半年多,自控性能大大提高,完全適應水泥生產現場的惡劣工作環境,無需人為干預,運行可靠,故障率低,維護量大大減少,降低了維修成本,同時節省了手操器和伺服放大器的投入費用。RC滅弧裝置、RV壓敏電阻可以抑制驅動回路拉弧現象的產生,保證控制回路安全有效的長期運行。為工藝操作提供了穩定、準確的參數,方便了操作,完善了系統功能。

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