一种PLC变频升降故障的分析与解决

段自强+田鸿志+丁力强+王爱雷

（1.河北钢铁集团邯钢一炼钢厂，河北邯郸056000；2.河北钢铁集团 邯钢自动化部，河北 邯郸056015）

摘 要：炼钢铁水预处理的变频控制系统，含提升电机、提升链条、喷枪小车架及喷枪和喷枪小车等，枪位由一台KUEBLE绝对值编码器反馈，有上下两个极限，基于编码器提供的信号，PLC通过VFD对喷枪的运行速度、位置进行自动控制，驱动链条带动喷枪小车及粉剂管道等按工艺要求完成下降和提升。在成产过程中出现：离开喷吹点升降操作时报故障停机，此时喷枪无法提出，直接影响生产。向DANIELI CORUS外方工程师咨询，认为是变频器自身问题不属于其服务范围，未能给予解决。经过我厂技术人员跟踪、统计，并对变频器、控制回路、外方图纸、程序研读后综合分析，找出了症结并提出解决方案：改进外方原有控制程序，在编码器位置参数反馈至PLC到PLC向变频器发出动作启动信号直至变频器驱动动作开始之间，预设延时并根据实验调整时长，优化变频控制斜坡、抱闸等参数，调试和使用后圆满解决，动作平顺，位置准确。平稳运行至今已1年。

关键词：变频；编码器；控制；参数；改进

中图分类号：TP273 文献标识码：Ｂ 1问题的产生

由于炼钢厂铁水预处理喷枪在使用中经常发生不确定性停机故障，到生产造成重大影响，为了减少停机事故，提高产品质量和产量，因此来解决此问题

2问题概述

铁水预处理喷吹流程如下所示：

（1）2级HMI输入工艺参数，运行模型得到所需的剂量；（2）目标值转入一级PLC，点击开始，喷枪下降至铁水液面上方500mm时开始用170Nm3/hr的氮气对喷枪嘴进行数秒吹扫；（3） 吹扫后，喷吹石灰开始，同时喷枪下降到最低位（距铁水罐底300mm）；（4）喷枪到达最低位后，镁—石灰复合喷吹开始并持续进行；（5）镁粉喷吹完毕，依据模型设计继续喷吹额外的石灰；（6）喷吹一定数量的石灰后，喷枪嘴提升到铁水液面上方500mm；（7） 氮气清扫开始，清扫时的氮气流量约170Nm3/hr，进行3次开/关；（8）然后氮气阀门关闭，喷枪提升到停枪位；（9） 操作人员对喷枪嘴进行检查判断能否进行下一次喷吹；（10）正常情况下喷枪寿命约为500分钟。

通过对工艺流程的了解，经多炉次观察和统计，问题集中表现为：喷枪离开吹扫位向喷吹点下降时开始喷吹粉剂时，枪体稍有下降报故障停车；喷吹结束，升至吹扫位完成吹扫后提出平台时，枪体稍有上升报故障停车。综合统计情况，以上情况非炉炉发生，出现概率约为25%，并且维护模式手动控制下，并不出现。故障情况下，因连锁信号喷枪无法提出、铁水车无法开出，若强制开车，将报废喷枪，直接威胁生产连续。

3 问题的分析和方案的确定

根据统计现象经过讨论后分析，可以结合维护模式下的多次升降停止等试验，初步判断单体设备运行正常；针对故障发生点集中于吹扫点附近，检查喷枪位置编码器及其反馈信号也未发现异常，用全新编码器进行更换后再次试车，仍然会不定次发生这类故障。此时，向外方设计和工程技术人员进行求助，得到的回复是已经调试完成，试用期间运行正常，可能是变频器本身的毛病，不属于其服务范围。

三座工位都出现相同的故障，并不能直接断定是变频器本身的问题，我们再次对图纸、接线、信号、变频器参数细致的排查未发现问题后，决定对尚未质疑的程序进行检查。程序上，喷吹点只是一个位置信号，由编码器提供，喷吹点反馈信号到达后输出变频器停止信号，然后变频器停车，程序上并没有问题，测试I/O信号正常。大家再次分析，觉得不经常发生，故障点集中在一个位置，动一下就停，会不会是位置信号和传动之间配合上存在不足，再次查看程序，果然发现如果PLC输出了变频器启动信号后，如果枪位没有发生变化或变化太小，将超时并提示变频器外部故障，现象就是故障停车，所以可以在程序上加入一个小的延时，调整变频器斜坡、抱闸开启等参数，避免变频器启动时间差造成编码器位置信号变化慢或变化小，从而避免此故障的发生。对编码器反馈喷枪位置，增加延时程序，其中计算和确定延时程序进行修改如图1所示。

4方案的实施和效果

对以上分析和方案进行实施，经过对程序修改增加延时模块、优化变频器斜坡时间等参数，然后进行试用，多炉次生产统计显示，此故障再次发生次数为0，故障圆满排除，经1年的试用，至今未再发生。问题得到解决。

结语

通过改进外方原有控制程序，在编码器位置参数反馈至PLC到PLC向变频器发出动作启动信号直至变频器驱动动作开始之间，预设延时并根据实验调整时长；同时优化变频控制参数，调试和使用后圆满解决，动作平顺，位置准确。该问题的解决要点：对编码器位置反馈信号进行合理延时，适配变频器斜坡等参数。

参考文献

[1]段刚 .PLC与变频器应用技术项目教程[M] .北京：机械工业出版社，2010.

[2]达涅利铁水预处理功能书[Z].

endprint

（1.河北钢铁集团邯钢一炼钢厂，河北邯郸056000；2.河北钢铁集团 邯钢自动化部，河北 邯郸056015）

摘 要：炼钢铁水预处理的变频控制系统，含提升电机、提升链条、喷枪小车架及喷枪和喷枪小车等，枪位由一台KUEBLE绝对值编码器反馈，有上下两个极限，基于编码器提供的信号，PLC通过VFD对喷枪的运行速度、位置进行自动控制，驱动链条带动喷枪小车及粉剂管道等按工艺要求完成下降和提升。在成产过程中出现：离开喷吹点升降操作时报故障停机，此时喷枪无法提出，直接影响生产。向DANIELI CORUS外方工程师咨询，认为是变频器自身问题不属于其服务范围，未能给予解决。经过我厂技术人员跟踪、统计，并对变频器、控制回路、外方图纸、程序研读后综合分析，找出了症结并提出解决方案：改进外方原有控制程序，在编码器位置参数反馈至PLC到PLC向变频器发出动作启动信号直至变频器驱动动作开始之间，预设延时并根据实验调整时长，优化变频控制斜坡、抱闸等参数，调试和使用后圆满解决，动作平顺，位置准确。平稳运行至今已1年。

关键词：变频；编码器；控制；参数；改进

中图分类号：TP273 文献标识码：Ｂ 1问题的产生

由于炼钢厂铁水预处理喷枪在使用中经常发生不确定性停机故障，到生产造成重大影响，为了减少停机事故，提高产品质量和产量，因此来解决此问题

2问题概述

铁水预处理喷吹流程如下所示：

（1）2级HMI输入工艺参数，运行模型得到所需的剂量；（2）目标值转入一级PLC，点击开始，喷枪下降至铁水液面上方500mm时开始用170Nm3/hr的氮气对喷枪嘴进行数秒吹扫；（3） 吹扫后，喷吹石灰开始，同时喷枪下降到最低位（距铁水罐底300mm）；（4）喷枪到达最低位后，镁—石灰复合喷吹开始并持续进行；（5）镁粉喷吹完毕，依据模型设计继续喷吹额外的石灰；（6）喷吹一定数量的石灰后，喷枪嘴提升到铁水液面上方500mm；（7） 氮气清扫开始，清扫时的氮气流量约170Nm3/hr，进行3次开/关；（8）然后氮气阀门关闭，喷枪提升到停枪位；（9） 操作人员对喷枪嘴进行检查判断能否进行下一次喷吹；（10）正常情况下喷枪寿命约为500分钟。

通过对工艺流程的了解，经多炉次观察和统计，问题集中表现为：喷枪离开吹扫位向喷吹点下降时开始喷吹粉剂时，枪体稍有下降报故障停车；喷吹结束，升至吹扫位完成吹扫后提出平台时，枪体稍有上升报故障停车。综合统计情况，以上情况非炉炉发生，出现概率约为25%，并且维护模式手动控制下，并不出现。故障情况下，因连锁信号喷枪无法提出、铁水车无法开出，若强制开车，将报废喷枪，直接威胁生产连续。

3 问题的分析和方案的确定

根据统计现象经过讨论后分析，可以结合维护模式下的多次升降停止等试验，初步判断单体设备运行正常；针对故障发生点集中于吹扫点附近，检查喷枪位置编码器及其反馈信号也未发现异常，用全新编码器进行更换后再次试车，仍然会不定次发生这类故障。此时，向外方设计和工程技术人员进行求助，得到的回复是已经调试完成，试用期间运行正常，可能是变频器本身的毛病，不属于其服务范围。

三座工位都出现相同的故障，并不能直接断定是变频器本身的问题，我们再次对图纸、接线、信号、变频器参数细致的排查未发现问题后，决定对尚未质疑的程序进行检查。程序上，喷吹点只是一个位置信号，由编码器提供，喷吹点反馈信号到达后输出变频器停止信号，然后变频器停车，程序上并没有问题，测试I/O信号正常。大家再次分析，觉得不经常发生，故障点集中在一个位置，动一下就停，会不会是位置信号和传动之间配合上存在不足，再次查看程序，果然发现如果PLC输出了变频器启动信号后，如果枪位没有发生变化或变化太小，将超时并提示变频器外部故障，现象就是故障停车，所以可以在程序上加入一个小的延时，调整变频器斜坡、抱闸开启等参数，避免变频器启动时间差造成编码器位置信号变化慢或变化小，从而避免此故障的发生。对编码器反馈喷枪位置，增加延时程序，其中计算和确定延时程序进行修改如图1所示。

4方案的实施和效果

对以上分析和方案进行实施，经过对程序修改增加延时模块、优化变频器斜坡时间等参数，然后进行试用，多炉次生产统计显示，此故障再次发生次数为0，故障圆满排除，经1年的试用，至今未再发生。问题得到解决。

结语

通过改进外方原有控制程序，在编码器位置参数反馈至PLC到PLC向变频器发出动作启动信号直至变频器驱动动作开始之间，预设延时并根据实验调整时长；同时优化变频控制参数，调试和使用后圆满解决，动作平顺，位置准确。该问题的解决要点：对编码器位置反馈信号进行合理延时，适配变频器斜坡等参数。

参考文献

[1]段刚 .PLC与变频器应用技术项目教程[M] .北京：机械工业出版社，2010.

[2]达涅利铁水预处理功能书[Z].

endprint

（1.河北钢铁集团邯钢一炼钢厂，河北邯郸056000；2.河北钢铁集团 邯钢自动化部，河北 邯郸056015）

摘 要：炼钢铁水预处理的变频控制系统，含提升电机、提升链条、喷枪小车架及喷枪和喷枪小车等，枪位由一台KUEBLE绝对值编码器反馈，有上下两个极限，基于编码器提供的信号，PLC通过VFD对喷枪的运行速度、位置进行自动控制，驱动链条带动喷枪小车及粉剂管道等按工艺要求完成下降和提升。在成产过程中出现：离开喷吹点升降操作时报故障停机，此时喷枪无法提出，直接影响生产。向DANIELI CORUS外方工程师咨询，认为是变频器自身问题不属于其服务范围，未能给予解决。经过我厂技术人员跟踪、统计，并对变频器、控制回路、外方图纸、程序研读后综合分析，找出了症结并提出解决方案：改进外方原有控制程序，在编码器位置参数反馈至PLC到PLC向变频器发出动作启动信号直至变频器驱动动作开始之间，预设延时并根据实验调整时长，优化变频控制斜坡、抱闸等参数，调试和使用后圆满解决，动作平顺，位置准确。平稳运行至今已1年。

关键词：变频；编码器；控制；参数；改进

中图分类号：TP273 文献标识码：Ｂ 1问题的产生

由于炼钢厂铁水预处理喷枪在使用中经常发生不确定性停机故障，到生产造成重大影响，为了减少停机事故，提高产品质量和产量，因此来解决此问题

2问题概述

铁水预处理喷吹流程如下所示：

（1）2级HMI输入工艺参数，运行模型得到所需的剂量；（2）目标值转入一级PLC，点击开始，喷枪下降至铁水液面上方500mm时开始用170Nm3/hr的氮气对喷枪嘴进行数秒吹扫；（3） 吹扫后，喷吹石灰开始，同时喷枪下降到最低位（距铁水罐底300mm）；（4）喷枪到达最低位后，镁—石灰复合喷吹开始并持续进行；（5）镁粉喷吹完毕，依据模型设计继续喷吹额外的石灰；（6）喷吹一定数量的石灰后，喷枪嘴提升到铁水液面上方500mm；（7） 氮气清扫开始，清扫时的氮气流量约170Nm3/hr，进行3次开/关；（8）然后氮气阀门关闭，喷枪提升到停枪位；（9） 操作人员对喷枪嘴进行检查判断能否进行下一次喷吹；（10）正常情况下喷枪寿命约为500分钟。

通过对工艺流程的了解，经多炉次观察和统计，问题集中表现为：喷枪离开吹扫位向喷吹点下降时开始喷吹粉剂时，枪体稍有下降报故障停车；喷吹结束，升至吹扫位完成吹扫后提出平台时，枪体稍有上升报故障停车。综合统计情况，以上情况非炉炉发生，出现概率约为25%，并且维护模式手动控制下，并不出现。故障情况下，因连锁信号喷枪无法提出、铁水车无法开出，若强制开车，将报废喷枪，直接威胁生产连续。

3 问题的分析和方案的确定

根据统计现象经过讨论后分析，可以结合维护模式下的多次升降停止等试验，初步判断单体设备运行正常；针对故障发生点集中于吹扫点附近，检查喷枪位置编码器及其反馈信号也未发现异常，用全新编码器进行更换后再次试车，仍然会不定次发生这类故障。此时，向外方设计和工程技术人员进行求助，得到的回复是已经调试完成，试用期间运行正常，可能是变频器本身的毛病，不属于其服务范围。

三座工位都出现相同的故障，并不能直接断定是变频器本身的问题，我们再次对图纸、接线、信号、变频器参数细致的排查未发现问题后，决定对尚未质疑的程序进行检查。程序上，喷吹点只是一个位置信号，由编码器提供，喷吹点反馈信号到达后输出变频器停止信号，然后变频器停车，程序上并没有问题，测试I/O信号正常。大家再次分析，觉得不经常发生，故障点集中在一个位置，动一下就停，会不会是位置信号和传动之间配合上存在不足，再次查看程序，果然发现如果PLC输出了变频器启动信号后，如果枪位没有发生变化或变化太小，将超时并提示变频器外部故障，现象就是故障停车，所以可以在程序上加入一个小的延时，调整变频器斜坡、抱闸开启等参数，避免变频器启动时间差造成编码器位置信号变化慢或变化小，从而避免此故障的发生。对编码器反馈喷枪位置，增加延时程序，其中计算和确定延时程序进行修改如图1所示。

4方案的实施和效果

对以上分析和方案进行实施，经过对程序修改增加延时模块、优化变频器斜坡时间等参数，然后进行试用，多炉次生产统计显示，此故障再次发生次数为0，故障圆满排除，经1年的试用，至今未再发生。问题得到解决。

结语

通过改进外方原有控制程序，在编码器位置参数反馈至PLC到PLC向变频器发出动作启动信号直至变频器驱动动作开始之间，预设延时并根据实验调整时长；同时优化变频控制参数，调试和使用后圆满解决，动作平顺，位置准确。该问题的解决要点：对编码器位置反馈信号进行合理延时，适配变频器斜坡等参数。

参考文献

[1]段刚 .PLC与变频器应用技术项目教程[M] .北京：机械工业出版社，2010.

[2]达涅利铁水预处理功能书[Z].

endprint