一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法

摘要

本发明涉及TRT系统中的液动旁通阀，具体涉及一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法，包括以下步骤：在液动旁通阀上连接一台阀位变送器；通过PLC的AI模块采集阀位变送器发出电流信号，通过编写的工程整定程序段得到液动旁通阀实际的开度值，作为阀位反馈信息；将阀位反馈信息和开度指令通过伺服控制程序进行断线判断，如果判断断线，则发出保位指令及发出报警；如果判断不断线，则通过阀位反馈信息计算出指令和反馈的偏差绝对值；得到内部增益和偏差值，计算出伺服电流；伺服阀根据接收到的伺服电流值来打开或关闭液动旁通阀。本发明节约TRT的成本，减少TRT控制系统中的故障点，提高了TRT控制系统的可靠性，并能达到高精度的伺服控制。

权利要求

1.一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法，其特征在于包括以下步骤：

在液动旁通阀上连接一台阀位变送器，用于反馈旁通阀的实际开度；

通过PLC的AI模块采集阀位变送器发出电流信号，通过编写的工程整定程序段得到液动旁通阀实际的开度值，作为阀位反馈信息；

将阀位反馈信息和开度指令通过伺服控制程序进行断线判断，如果判断断线，则发出保位指令及发出报警；

如果判断不断线，则通过阀位反馈信息计算出指令和反馈的偏差绝对值；

根据偏差绝对值，得到内部增益和偏差值，计算出伺服电流；其中根据偏差绝对值得到内部增益和偏差值的具体方法是：当阀位偏差很大时，要减小内部增益；当阀位偏差较大时，采用内部增益；当阀位偏差较小时，减小内部增益，并结合偏差死区，使阀门控制稳定；

当阀位偏差很小时，加大内部增益；

伺服电流通过PLC的AO模块输出给伺服阀，伺服阀根据接收到的伺服电流值来打开或关闭液动旁通阀；其中伺服阀为MOOG公司D634型号的伺服阀；伺服阀与液动旁通阀具有如下数学模型：SV＝12+W+E×D×K×S×C

式中，SV是PLC输出给伺服阀的伺服控制电流，单位是mA；12是伺服阀中间位时的电流值；W为中间点偏差；E是控制使能，1是可伺服控制，0是不能伺服控制；D为作用模式，正作用时D为1,负作用时D为-1，默认为正作用；K为内部增益；S为外部增益；C为阀位偏差；

阀位变送器再将当前的阀门开度连续的反馈给控制系统，如此循环，形成一个闭环伺服控制，直到阀门的开度反馈和开度指令一致。

2.根据权利要求1所述的一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法，其特征在于：伺服阀是用4～20mA电流信号控制，其中12mA处于中间位，高于12mA时，伺服阀阀口正向开，20mA时正向全开，低于12mA时伺服阀阀口反向开，4mA时反向全开，伺服阀正向开是用来控制旁通阀开阀，伺服阀反向开是用来控制旁通阀关阀；所述阀位变送器发出的是4～20mA电流信号。

3.根据权利要求1所述的一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法，其特征在于：所述断线判断具体方法是：对AI模块检测到的阀位反馈和自控系统中输出的指令信号进行断线判断，如果检测到任意一个断线，则控制使能为0，阀门保位。

说明书

一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及TRT系统中的液动旁通阀，具体涉及一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法。

背景技术

[0002] 高炉煤气余压回收发电装置简称TRT。TRT不消耗任何燃料，也不产生环境污染，还降低了减压阀组的噪音污染，提高了高炉炉顶压力稳定性，并能发电，经济效应非常明显，是钢铁行业非常重要的一种节能减排设备。旁通阀在TRT整个工艺中是不可或缺的一环，它的作用是在TRT紧急停机，切断阀快速关闭后，快速打开，形成气流通路，以免造成高炉憋压，影响高炉生产；快速泄流后，旁通阀可以短时间的调节顶压，为高炉顶压控制的切换到高炉减压阀组提供缓冲时间；在TRT正常生产中，旁通阀还可以辅助TRT静叶调节顶压。

[0003] 目前传统的旁通阀的控制方式如图1。TRT自控系统输出旁通阀控制指令给伺服控制器，伺服控制器将接收到的指令信号和阀位反馈信号比较运算后输出伺服控制指令给伺服阀，伺服阀根据接收到的指令开关油路，将动力油供给旁通阀的油缸，驱动旁通阀动作；旁通阀上安装有阀位传感器，将旁通阀当前阀位反馈给伺服控制器，伺服控制器将阀位信号输出给自控系统的AI模块，将该信号用作画面显示、控制用。在该控制方式中，伺服控制器是个核心的部件，它是否能够正常运行将决定整个系统是否正常运行，多一个设备，整个控制系统中就多一个故障点。随着TRT的逐渐发展，钢铁行业不景气，TRT的市场竞争越来越激烈，成本压力越来越大，降低成本成为TRT成套商提高市场竞争力的主要途径。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法，解决现有技术中TRT旁通阀控制系统所使用的设备部件过多，整个控制系统出故障的几率随之增加，并且系统成本也相应增加的问题。

[0005] 为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法，包括以下步骤：

[0007] 在液动旁通阀上连接一台阀位变送器，用于反馈旁通阀的实际开度；

[0008] 通过PLC的AI模块采集阀位变送器发出电流信号，通过编写的工程整定程序段得到液动旁通阀实际的开度值，作为阀位反馈信息；

[0009] 将阀位反馈信息和开度指令通过伺服控制程序进行断线判断，如果判断断线，则发出保位指令及发出报警；

[0010] 如果判断不断线，则通过阀位反馈信息计算出指令和反馈的偏差绝对值；

[0011] 根据偏差绝对值，得到内部增益和偏差值，计算出伺服电流；

[0012] 伺服电流通过PLC的AO模块输出给伺服阀，伺服阀根据接收到的伺服电流值来打开或关闭液动旁通阀；

[0013] 阀位变送器再将当前的阀门开度连续的反馈给控制系统，如此循环，形成一个闭环伺服控制，直到阀门的开度反馈和开度指令一致。

[0014] 进一步的，伺服阀是用4～20mA电流信号控制，其中12mA处于中间位，高于12mA时，伺服阀阀口正向开，20mA时正向全开，低于12mA时伺服阀阀口反向开，4mA时反向全开，伺服阀正向开是用来控制旁通阀开阀，伺服阀反向开是用来控制旁通阀关阀；所述阀位变送器发出的是4～20mA电流信号。

[0015] 进一步的，所述断线判断具体方法是：对AI模块检测到的阀位反馈和自控系统中输出的指令信号进行断线判断，如果检测到任意一个断线，则控制使能为0，阀门保位。

[0016] 进一步的，所述根据偏差绝对值得到内部增益和偏差值的具体方法是：当阀位偏差很大时，要减小内部增益；当阀位偏差较大时，采用内部增益；当阀位偏差较小时，减小内部增益，并结合偏差死区，使阀门控制稳定；当阀位偏差很小时，加大内部增益。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明取消了伺服控制器，根据伺服阀的控制特性，建立控制数学模型，通过自控软件平台，完成控制模型的编程，并输出伺服电流给伺服阀完成旁通阀的控制，节约TRT的成本，减少TRT控制系统中的故障点，提高了TRT控制系统的可靠性，并能达到高精度的伺服控制。

附图说明

[0018] 图1为现有的旁通阀伺服控制方法的系统连接图。

[0019] 图2为本发明一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法的系统连接图。

具体实施方式

[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0021] 图2示出了本发明一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法的一个实施例：一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法，包括以下步骤：

[0022] 在液动旁通阀上连接一台阀位变送器，用于反馈旁通阀的实际开度；

[0023] 通过PLC的AI模块采集阀位变送器发出电流信号，通过编写的工程整定程序段得到液动旁通阀实际的开度值，作为阀位反馈信息；

[0024] 将阀位反馈信息和开度指令通过伺服控制程序进行断线判断，如果判断断线，则发出保位指令及发出报警；

[0025] 如果判断不断线，则通过阀位反馈信息计算出指令和反馈的偏差绝对值；

[0026] 根据偏差绝对值，得到内部增益和偏差值，计算出伺服电流；

[0027] 伺服电流通过PLC的AO模块输出给伺服阀，伺服阀根据接收到的伺服电流值来打开或关闭液动旁通阀；

[0028] 阀位变送器再将当前的阀门开度连续的反馈给控制系统，如此循环，形成一个闭环伺服控制，直到阀门的开度反馈和开度指令一致。

[0029] 根据本发明一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法的另一个实施例，伺服阀是用4～20mA电流信号控制，其中12mA处于中间位，高于12mA时，伺服阀阀口正向开，20mA时正向全开，低于12mA时伺服阀阀口反向开，4mA时反向全开，伺服阀正向开是用来控制旁通阀开阀，伺服阀反向开是用来控制旁通阀关阀；所述阀位变送器发出的是4～20mA电流信号。

[0030] 根据本发明一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法的另一个实施例，所述断线判断具体方法是：对AI模块检测到的阀位反馈和自控系统中输出的指令信号进行断线判断，如果检测到任意一个断线，则控制使能为0，阀门保位。

[0031] 根据本发明一种TRT旁通阀高精度伺服控制的方法的另一个实施例，所述根据偏差绝对值得到内部增益和偏差值的具体方法是：当阀位偏差很大时，要减小内部增益；当阀位偏差较大时，采用内部增益；当阀位偏差较小时，减小内部增益，并结合偏差死区，使阀门控制稳定；当阀位偏差很小时，加大内部增益。

[0032] 本发明中，伺服阀可以选用MOOG公司D634型号的伺服阀，该伺服阀是用4～20mA信号来控制的，12mA处于中间位，高于12mA时，伺服阀阀口正向开，20mA时正向全开；低于12mA时伺服阀阀口反向开，4mA时反向全开。

[0033] 根据上述伺服阀控制特性及现场旁通阀调试经验，建立数学模型如下：

[0034] SV＝12+W+E×D×K×S×C

[0035] 式中，SV是伺服控制电流输出(输出给伺服阀的指令)，单位是mA。12是伺服阀中间位时的电流值。W为中间点偏差，默认是0，可根据现场实际调试情况来微调。E是控制使能，1是可伺服控制，0是不能伺服控制。D为作用模式，正作用时D为1,负作用时D为-1，默认为正作用。K为内部增益，阀位正偏差最大为100，此时，伺服控制电流应该最大为20mA，又因为D634阀是线性马达，故K＝(24-12)/100＝0.08。S为外部增益，默认为1,可根据现场实际调试情况来微调。C为阀位偏差，C＝阀位控制指令-阀位反馈。

[0036] 当阀位偏差C很大时，阀门动作过快，冲力过大容易损伤阀门及油缸，故需要减小内部 增益；当阀位偏差C较大时，需要快速动作，故采用内部增益；当阀位偏差C较小时，如采用内部增益，容易造成震荡，故需要减小内部增益，并结合偏差死区，使阀门控制稳定；当阀位偏差很小时，SV电流值较小，阀门因摩擦力等外部力作用下，可能不会动作，这时需要加大内部增益。

[0037] 对AI模块检测到的阀位反馈和自控系统中输出的指令信号进行断线判断，如果检测到任意一个断线，则使E为0，阀门保位。

[0038] 本发明取消了伺服控制器，增加的伺服控制程序对于TRT自控系统的CPU来说增加不了多少运算量，且TRT自控系统一般采用冗余系统，对于旁通阀的控制来说，更加可靠，同时还降低了TRT的成本(一台伺服控制器一般4万元左右)。

[0039] 本发明可以在西门子step75.5版本软件上完成伺服控制程序的编程，并结合现场旁通阀，进行旁通阀控制测试。伺服控制程序分为断线保护部分、指令反馈偏差计算部分、变增益算法部分、死区设置部分和伺服电流计算部分。具体如下：

[0040] 1、阀位反馈、指令断线保护：值低于-20％认为是断线，并发出报警和保位指令。

[0041] 2、指令反馈偏差计算：指令减反馈，得到偏差，并取绝对值。

[0042] 3、变内部增益算法：偏差绝对值大于20，内部增益赋值0.06；偏差绝对值小于20且大于2，内部增益赋值0.08；偏差绝对值小于2且大于0.1，内部增益赋值0.06，该偏差值在该范围保持3s，内部增益赋值0.08，该偏差值在该范围保持6s，内部增益赋值0.1。

[0043] 4、设置死区：当偏差绝对值低于0.1，将偏差值赋值为0。

[0044] 5、按数学模型计算出伺服电流。

[0045] 值得注意的是：

[0046] 针对不同的液动旁通阀伺服系统，可以通过调整数字控制模型中的中间偏差点W和外部增益S来达到理想的控制效果及精度。中间偏差点W默认为0，外部增益S默认为1。增大W可以减小伺服系统的小开度调节死区。增大外部增益S可以增加伺服系统的调节速度。

[0047] 在某TRT项目中，使用上述伺服控制程序对TRT2台液动旁通阀进行伺服控制，并现场调整中间偏差点和外部增益，成功对2台液动旁通阀进行伺服控制，控制精度在0.5％以内，满足液动旁通阀的高精度控制要求。

[0048] 尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。