混匀堆料机行走位置定位精度低的分析及改进

混匀堆料机行走位置定位精度低的分析及改进

作者：何超 王红伟 苏国金

来源：《科技创新与应用》2016年第35期

摘 要：通过分析验证玉钢公司烧结厂混匀堆料机行走位置定位精度低的问题，找出了产生的原因，提出了相应的解决措施，取得了预期效果。

关键词：混匀堆料机；行走位置；校验点；编码器；通信方式

混匀堆料机是在矿石匀化过程中按照人字形堆料方式连续地将矿石堆成料堆的设备，主要由行走结构、俯仰结构、带式输送机、尾车结构、电气控制系统等组成，其作用是为了使矿石匀化充分，要求混匀堆料机连续地分层堆料，料层间互相平行，上下重叠，每层物料的量及每层料堆的长度基本保持一致，堆料层数一般为400-600层。行走位置定位的目的是将混匀堆料机设置为自动运行状态，且能够实时地自动检测混匀堆料机所处位置，进而确定下一步行走动作指令。

1 混匀堆料机行走位置的定位方法

玉溪新兴钢铁有限公司烧结厂的混匀堆料机行走结构由4套5.5kW带制动单元的传动轮、6套从动轮、轨道及行走支架等部分组成。混匀堆料机控制系统通过比较工作任务初始时在PLC中设定的行走范围的起点、终点位置与编码器反馈的实际行走位置，从而确定其启动及运行方向，如图1所示。

混匀堆料机正常工作处于自动控制方式。当行走编码器反馈的实际行走位置抵达设定的行走范围的工作起点位置时，行走结构自动向反方向运行；当行走编码器反馈的实际行走位置抵达设定的行走范围终点位置时，行走结构自动正转方向运行。校验位的作用是混匀堆料机在多次行走后，其行走定位必然会产生误差，此时混匀堆料机需要人为强制向正方向运动到校验位，将PLC系统内的零位强制置零。

需要说明的是，混匀堆料机的行走编码器安装在一套行走传动轮上，轮子周长为1m，行走编码器与行走车轮同步转动，采用柔性连接结构连接，编码器每转动一圈，输出8个数字量脉冲信号通过屏蔽电缆接入PLC的8个输入点，经PLC内的计数器累加，并与正常工作位置的设定值进行比较，从而确定混匀堆料机的下一步行走动作。 2 混匀堆料机行走装置的存在问题

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混匀堆料机行走装置的控制方式有：手动控制和自动控制两种方式。手动控制方式，仅供混匀堆料机在检修、试车时使用，操作人员通过操作混匀堆料机的前进/后退操作手柄将混匀堆料机行走至规定的位置。自动控制方式，供混匀堆料机在作业过程中使用，自动控制时，机上需有人值班监护，并设有触摸屏监控，操作人员可在触摸屏上设置混匀堆料机行走位置的起点、终点位置范围，设置完成后，混匀堆料机能在设置好的行走位置范围内实现自动往返行走，从而完成堆料作业。

在自动堆料作业过程中，要求混匀堆料机的设定行走位置与实际行走位置之间的位置偏差始终？芨±50mm。而玉钢公司的混匀堆料机在选择自动控制方式时，设定的行走位置与实际行走位置之间的偏差始终？芏±200mm，且位置偏差随行走往返次数的增加逐步增大，从而造成混匀堆料机堆出的混匀矿每层的量及每层料堆的长度都不一致，且质量成分波动较大，已不能满足烧结生产对混匀矿质量的要求。 3 分析验证产生的问题

在排除混匀堆料机无人为操作不当、行走编码器连接可靠且未受到电磁干扰的情况下，对编码器的选型、通信方式及校验位置的设置作了分析验证，最终确定了导致行走定位误差的原因如下。

3.1 编码器精度低导致计数误差

混匀堆料机现所使用的行走编码器为TRD-NA1024PW，分辨率为1024dpi，设定行走位置为150000mm时，位置偏差为199mm，相对于高分辨率的编码器位置偏差较大。

从表1可知，行走编码器分辨率为1024dpi是造成行走位置定位精度低的原因之一，因此通过提高行走编码器的分辨率能提高混匀堆料机的行走位置定位精度。 3.2 通信传输过程中信号丢失导致计数误差

主要分析验证行走编码器发送的脉冲信号数与PLC接收到的脉冲信号数是否匹配，现场查看行走编码器与PLC之间的通信方式固定为数字量通信方式，经多次试验行走同一位置，比较行走编码器发送的脉冲数与PLC接收到的脉冲数的值，发现PLC接收到的脉冲数比行走编码器发送的脉冲数少约2%，见表2。 3.3校验点设置位置不合理导致累计误差

在混匀堆料机的行走校验位是设置了电磁感应式限位开关，感应距离？芨30mm。校正时，限位开关瞬时输出的点接入到PLC，对行走编码器的位置进行校验清零。这样的设置方式存在一个致命的问题：混匀堆料机行走位置偏差校验点安装于行走轨道的头部位置，不在混匀堆料机正常作业时的行走位置的范围内，混匀堆料机只在每次作业前进行一次行走位置的校

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正，不能及时有效的消除作业过程中产生的行走位置偏差，这样的校验次数是非常有限的，导致行走位置产生累计偏差。 4 改进措施

4.1 合理选型编码器，并改进通信方式

通过在现场更换安装多个不同分辨率的编码器加以验证，当选择更高分辨率达到8192dpi的编码器作为混匀堆料机的行走编码器时，混匀堆料机行走相同位置的单次往返的行走偏差值将从199mm降低至26mm，满足了烧结生产对混匀矿质量的要求。为提高传输的可靠性及降低误码率，在PLC机柜中加装了型号为PTQPDPMV1的DP通信模块，同时用支持DP通信的PAMM58C10-BF6XXR-4096/8192多圈绝对值编码器替换原使用的普通数字量行走编码器TRD-NA1024PW。 4.2 合理设置校验点

将混匀堆料机行走位置校验点位从行走轨道的左端调整至正常行走工作范围的中间位置，保证其在每次作业过程中都能对行走位置偏差进行一次校正，从而避免了累计误差的增大，如图2所示。 5 结束语

混匀堆料机行走位置定位精度低并非由单一的原因造成，通过采取选用高分辨率的行走编码器，在行走编码器与PLC之间搭建DP通信，将校验点位置设置在行走轨道的中部位置等措施后，提高了混匀堆料机行走位置的定位精度，使混匀堆料机顺利实现了自动堆料作业，满足了烧结生产对混匀矿质量的要求。

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