实现包裹升降控制的软件优化

2025-09-29 历史故事版权反馈

【摘要】：基于以上工艺要求，中包必须具备高度可调的升降控制功能。中包四缸升降比例控制原理如图8-17所示。2）为了保持中包始终处于水平状态，四个液压缸单独使用比例阀控制。2）为了确保四个液压缸同步动作，维持中包水平，需使用4通道同步液压马达进行位置同步控制，以确保每个液压缸升降高度完全一致。

中包是连铸机连续浇注的关键设备。开浇前，中包行走时，为了保护水口，必须将中包抬高；浇注时，中包水口需要插入结晶器钢液液面以下，防止钢液与空气接触和钢液冲击造成卷渣；浇注过程中，为了延长水口寿命，防止保护渣对水口的侵蚀，需要不断调整中包高度。基于以上工艺要求，中包必须具备高度可调的升降控制功能。中包升降设计有两种结构：两缸升降机构和四缸升降机构。两缸升降机构投资成本低，控制简单，但是控制中包对中难度较大；四缸升降机构中包对中简单，但是投资成本高，控制相对复杂。

1.同步液压马达控制两缸升降

同步液压马达控制两缸升降机构的液压原理如图8-16所示。

1）为了控制中包运动平稳，减少冲击，使用比例阀6控制升降速度，低速起步，逐步加速，停止时逐步降低速度，最后以很小的速度停止，确保升降过程平稳。

2）由于升降过程中，中包内钢液量变化很大，导致液压缸顶升力变化超过1倍，为了准确控制升降速度，避免因为载荷变化导致动作速度不稳定，系统特意设置了压力补偿阀5，用以稳定比例阀6进出口的压力差，这样液压缸动作速度仅仅随比例阀6的控制信号变化而变化，与载荷没有关系。

图8-16 同步液压马达控制两缸升降的液压原理

1—溢流阀 2—单向阀 3—液压马达 4—换向阀 5—补偿阀 6—比例阀

3）由于中包内装载的是钢液，要求中包必须水平，否则会导致钢液倾出，因此两个液压缸升降动作必须同步。为了满足这个工艺要求，在中包运动过程中使用同步分流液压马达3控制，确保进入两个液压缸的液压油完全相同，从而保证两个液压缸动作同步。为了防止意外，两个液压缸内设置了位置传感器，实时监控两个液压缸的同步性，一旦发现两个液压缸偏差超出设定值，中包离开停止动作，控制比例阀6信号锁定。此时可以手动操作按钮控制换向阀4，对滞后的液压缸进行低速补油，直到两个液压缸完全同步，手动按钮自动失灵，比例阀6信号激活，继续动作。

4）为了减轻中包载荷产生的高压对比例阀的损害，在液压缸本体上设置了液控单向阀2，中包停止时，液控单向阀2关闭，锁紧液压缸，既保护了比例阀6，同时也可防止软管爆裂导致液压缸失控，引发重大事故。

2.比例阀控制四缸提升

四缸提升时，每只缸的液压控制回路相同，各由一台比例阀控制。中包四缸升降比例控制原理如图8-17所示。

图8-17 中包四缸升降比例控制原理(https://www.chuimin.cn)

1—溢流阀 2—液控单向阀 3、4—电磁阀 5—隔离阀 6—比例阀

1）每个液压缸设置了一个液控单向阀2。下降时，电磁阀4得电，控制油通过电磁阀4打开液控单向阀2，液压缸正常下降；上升时，电磁阀4失电，液控单向阀2关闭，高压油通过液控单向阀2进入液压缸无杆腔，完成液压缸提升动作；停止时，液控单向阀2关闭，中包载荷在液压缸下腔产生的高压只作用在单向阀上，保护了比例阀6。此外，如果发生软管爆裂事故，则液控单向阀可立即关闭，液压缸停在原位，防止液压缸失控导致钢液外泄引发事故。

2）为了保持中包始终处于水平状态，四个液压缸单独使用比例阀控制。四个液压缸均设置了位置传感器，可实时对液压缸位置进行监控，实时调整。升降过程中，给比例阀6的信号应根据对应液压缸的位置信号反馈，在线进行调整，以确保四个液压缸高度位置一致。中包停止时，由于液压缸内泄不同，四个液压缸载荷也不同，中包会发生偏离，系统也会根据液压缸位置信号的反馈及时调整对应的比例阀6，使四个液压缸高度位置一致。

3）为了加强对比例阀6的保护，在比例阀6后面设置了隔离阀5，比例阀6停止动作时，隔离阀5完全关闭，将比例阀与液压缸完全隔离，以保护比例阀，延长比例阀的寿命，同时防止阀零位飘逸导致液压缸的漂移。

3.同步液压马达控制四缸提升

四缸提升时，使用4通道同步液压马达进行位置同步控制。每只缸各由一台液压马达控制。同步液压马达控制中包四缸升降原理如图8-18所示。

1）液压缸动作使用电磁换向阀1控制，速度使用单向节流阀2、3控制，控制简单，维护方便，故障易于诊断和排除。

2）为了确保四个液压缸同步动作，维持中包水平，需使用4通道同步液压马达进行位置同步控制，以确保每个液压缸升降高度完全一致。为了消除累计误差，该系统必须在每个浇次开始和结束时执行误差清除操作，即在每个浇次开始和结束时将液压缸升到顶或者降到底，强制使4个液压缸恢复到同一高度状态。

3）每个液压缸均设置了液控单向阀。液压缸停止时，电磁换向阀4失电，控制油压力消失，液控单向阀关闭，从而将液压缸保持住，同时也防止了软管爆裂时液压缸失控导致中包倾斜。

图8-18 同步液压马达控制中包四缸升降原理

1、4—电磁换向阀 2、3—单向节流阀

实现包裹升降控制的软件优化

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