涡流液面控制系统

第一部分：系统介绍

1、系统原理：涡流传感器中的电磁信号在钢水表面上产生涡电流，此涡电流在传感器线圈中产生感应信号，感应信号的大小随钢水表面到传感器底部的距离变化。传感器的感应信号经电缆传送给二次仪表。二次仪表中的信号采样板对感应信号进行滤波处理，去除杂波信号，采样有效感应信号，感应信号经二次仪表处理后转变为液面高度信号。二次仪表中的输出单元将代表液面高度的电压和电流信号送到仪器后面板插座的相应端子上输出给系统PLC,PLC通过各种信号处理,发出控制信号给驱动器用于控制塞棒位置，通过对塞棒开度的控制来调节从中间包注入结晶器内的钢水流量，达到稳定控制结晶器内钢水液面高度的目地。第二部分：系统设备组成第二部分：系统设备组成1、涡流传感器：

涡流传感器中的电磁信号在钢水表面上产生涡电流，此涡电流在传感器线圈中产生感应信号，感应信号的大小随钢水表面到传感器底部的距离变化,传感器的感应信号经电缆传送给二次仪表。传感器组成:传感器具有镭目专利技术，是系统的核心部分，主要由以下部件组成:1、传感器线圈:传感器线圈为核心部分，由初级及次级组成。2、传感器骨架:传感器骨架由特殊材料组成，其结构合理，耐高温无变形。3、传感器外壳传感器外壳由特殊材料组成，耐冲击、耐高温、耐骤冷骤热。第二部分：系统设备组成4、测量范围：0——150毫米。传感器工作温度：-20——80度。传感器冷却气体：氩气或氮气0.4正负0.05兆帕。传感器电阻：初级—1.5--4欧姆，次级—55-75千欧姆。第二部分：系统设备组成2、二次仪表：二次仪表中的信号采样板对感应信号进行滤波处理，去除杂波信号，采样有效感应信号，感应信号经二次仪表处理后转变为液面高度信号。二次仪表中的输出单元将代表液面高度的电压和电流信号送到仪器后面板插座的相应端子上，输出给系统PLC(仪表内部构成:开关电源、采样板、微机板、液晶显示屏和逆变器)。涡流E型仪表第二部分：系统设备组成2.1、二次仪表组成说明二次仪表与涡流传感器仅作为液位检测单元，与PLC系统、伺服驱动器系统共同组成液位检测控制系统。此时，仪表PID参数不参与液位控制，仅将传感器测得的液位高度信号进行线性化处理后转换成1-5V、4-20mA等液位高度信号输出。液位测量系统内部拥有PID运算单元,可以提供PID运算后的液位信号,并提供拉速信号。第二部分：系统设备组成采样板:负责给传感器的激励线圈提供激励电流，并对传感器的次级信号进行合成，经调零、放大、调相、检波后转化为0-5V的模拟直流量送给微机板。微机板:将采样板的信号进行A/D转换处理，并由单片机针对A/D处理后的信号进行分析处理，最终达到检测/控制液位的作用。开关电源:负责给微机板、采样板、逆变器板及功率放大器提供±24V及5V电源。这些电源都为隔离电源，使仪表有可靠的隔离和抗干扰措施。液晶显示屏:直观显示仪表各相关参数,通过键盘操作实现修改参数的功能。第二部分：系统设备组成第二部分：系统设备组成2.2、仪表后面板插座：主要是用来连接和输出检测和控制信号，具体功能如下:S1、插座:25芯标准插座（CD1－J－25）3脚上限报警（常闭点）4脚上限报警（中间触头）5脚上限报警（常开点）7脚下限报警（常闭点）8脚下限报警（中间触头）9脚下限报警（常开点）11脚仪表正常（常闭点）12脚仪表正常（中间触头）13脚仪表正常（常开点）15、16脚初级输出芯线。17、18脚初级输出屏蔽线。19、20脚次级输入屏蔽线。21、22脚次级输入芯线。第二部分：系统设备组成S2、插座:25芯标准插座（CD2－J－25）1脚4～20mA设定液位高度信号3脚0～10V设定液位高度信号5脚4～20mA实际液位高度信号7脚0～10V实际液位高度信号8脚GND仪表模拟地11脚手动/自动转换13脚24V电源输入14脚24V地输入15脚远程调零输入17脚远程一键标定输入19脚远程调零、一键标定完成信号输出20脚传感器初，次级断线报警输出第二部分：系统设备组成S3、插座：1脚（同频信号）9脚（同频GND）注意事项：同频信号只有两个或两个以上传感器同时使用时才采用同频输出方式；第二部分：系统设备组成3、PLC：系统PLC:通过仪表传输过来的钢水液面高度信号和采集客户拉钢时的实际拉速信号,并接收现场P3操作箱传过来的手/自动信号,来计算并输出各种报警和控制信号(西门子300型PLC基本组成:专用导轨、电源模块、CPU模块DI模块、AI模块、AO模块)4、工控机、显示器:

提供给用户简便的操作画面,便于修改各种系统控制参数,有利于优化控制.并能实时监控系统使用情况。5、操作箱:提供现场各种功能按钮和手/自动转换开关,并提供各种报警信号。有利于现场操作人员使用和判断系统运行情况。第二部分：系统设备组成6、驱动器：根据PLC提供的塞棒开度控制信号将其传送给电动缸对塞棒开度进行控制,并将电动缸反馈回来的位置信号进行处理后传送给PLC(驱动器为功率放大元件)。驱动器工作原理：驱动器伺服系统由外到内的"位置"、"速度"、"电流"三个闭环，系统一般分为三种控制方式。在使用位置控制方式时，伺服完成所有的三个闭环的控制；通过控制伺服电机的方向、运动圈数，经丝杆套件将旋转运动变成直线运动来控制塞棒，调整中包水口的开口度。第三部分：系统调试1、仪表启动、显示

1.1、开机按下电源开关（开关按钮在仪表后部），LCD（液晶显示）亮，仪表即进入工作状态。二次仪表前面板图

第三部分：系统调试显示参数说明备注D传感器底部到液面距离H液面高度已设定零点为参考I输出液位高度电流信号单位mA1.2、液晶屏显示主要值如下：

N反映液面高度的数字量范围0

4094Na手动调零观察量范围0

4094Nb手动调零观察量范围0

4094Np反映液面高度的数字量N

j时液面高度H以Np值计算，Nj时液面高度H以N值计算第三部分：系统调试2、键盘说明和参数修改

2.1、键盘说明：本键盘有12个数字键和4个功能键，如下图所示：DIS键：切换液晶屏的显示内容。MOD键：口令输入键SET键：参数选择键VAL键：参数确认键0～9键：数字键－键：负号键第三部分：系统调试2.2、参数修改方法及显示：当需要修改参数时，应先按MOD键，然后输入正确口令。不按MOD键，直接按SET键，则进入DIS参数显示状态，可依次显示参数，但不能修改参数值。按VAL键，退出DIS参数显示状态，恢复原来的显示。2.3、仪表参数修改密码

输入密码“00000000”后进入参数修改状态。输入密码“2222”后进入断面名称修改状态按SET和MOD翻页按VAL退出选择并保存。输入密码“3333”后进入端面选择状态，按0键选择，按SET和MOD翻页按VAL退出选择并保存。第三部分：系统调试输入密码“4444”后进入手动刻度状态，刻度完成后按VAL退出并保存。输入密码“9999”后进入调节状态：按1键，调零–消除干扰信号对系统的影响；按2键，清零–清除自动调零信号对系统的影响；按4键，拷贝--：把手动刻度的数据复制到刻度数据计算数组；按5键，一键标定–实现一键标定功能，对系统检测进行校正。第三部分：系统调试3、仪表调试3、1手动调零：1.将仪表的电子电位器清零，按MOD9999，按下按键“2”，执行清零操作；2.调节面板上的电位器P4、P5，首先使Na

20，此时Nb

1000；3.反复调节Ｐ４、Ｐ５，使N、NP均小于200（N值稍大于NP）；3、2自动调零：1.当ＮＰ小于2000时，可以采取自动调零。第三部分：系统调试2.按下二次仪表前面板键盘的“MOD”键后，液晶屏幕底部显示“密码”，输入“9999”后，进入调节状态，按下1键，自动调零开始，请稍等片刻，显示ADOK表示自动调零完成。当自动调零不能使Np

Z，自动调零也能自动停止调零，只是自动调零时间稍长片刻。3.按下2键，清除自动调零信号。备注：在自动调零过程中，关机能中止自动调零。4、刻度1.将涡流传感器通过固定支架垂直安装在结晶器上，确保传感器垂直安装在结晶器的中央位置（与水口之间的水平距离必须大于150mm），而且传感器四周不能有体积过大金属物体以防干扰。第三部分：系统调试按照手动调零及自动调零所述的方法对仪表进行调零。调零完毕后，使用镭目公司专用刻度支架进行刻度。将刻度支架的铝板升到传感器底部，确保传感器底部在铝板的中心位置并靠紧传感器底部，且铝板必须保持水平与传感器成90度.

2、若将铝板到传感器底部的距离值用D来表示，单位为mm。那么此刻D=0mm,记下此时液晶屏幕上的N和Np值，并将此时的N值用Nc表示,此时的Np用Npc表示；然后将铝板下降12.5mm，此时D=12.5mm观察此时的N和Np值，此时的N值用Nb表示,此时的Np用Npb表示；再下降12.5mm，此时D=25mm，观察此时的N和Np值，并将此时的N值用Na并表示,此时的Np用Npa并表示。第三部分：系统调试如此依次记录刻度铝板距离探头底37.5mm、50mm、62.5mm、75mm、87.5mm、100mm、112.5mm、125mm、137.5mm、150mm时的N和Np值。3、记录完上述值后，将刻度支架和铝板拿走，用功能键MOD、SEL和VAL给系统输入这些参数值，刻度完毕。功能键MOD、SET、VAL、DIS的左右及功能如下MOD：a.要进入二次仪表参数修改状态，首先按该键，液晶左下角出现P（ass）W(ord)字母，然后输入密码:00000000，再按SET键即可进入参数修改状态。

b.在参数修改状态中，可通过按MOD键来显示并修改前一个参数。

c.在非修改参数状态中，可通过按MOD键来显示前一个参数。第三部分：系统调试SET：a.输入密码后，按SET键来确认密码并进入参数修改状态;b.在参数修改状态中，可通过按SET键来显示并修改后一个参数。

c.在非参数修改状态中，可通过按SET键来显示后一个参数。VAL：在参数修改或查看参数状态中，可通过它来保存并退出参数修改或直接退出查看参数状态。DIS：在非修改参数状态中，通过它来进行液晶显示屏幕切换。第三部分：系统调试5、参数说明本二次仪表常用参数如下，精确设置参数可使之发挥最优性能。参数名称说明备注N0、Np0

Nc、Npc26个参数分别为传感器在RL测程范围内标定值N0、Np0D=RLmm时对应的计数N0、Np假设RL=240、D=240mmN1、Np1D=RL-RL/12mm时对应的计数N0、NpD=220N2、Np2D=RL-2RL/12mm时对应的计数N1、NpD=200第三部分：系统调试N9、Np9D=RL-9RL/12mm时对应的计数N1、NpD=60Na、NpaD=RL-10RL/12mm时对应的计数Npd、NpbD=40Nb、NpbD=RL-11RL/12mm时对应的计数Npd、NpbD=20Nc、NpcD=RL-12RL/12mm时对应的计数Npd、NpbD=0K输出模拟量的比例系数0.04H0设定液位(例如HO=65)HC：控制液位零点距传感器底部的距离HC=H+DHi经验参数0~20P平滑系数取值范围2-20根据厂家实际情况确定第三部分：系统调试T系统采样时间0.1单位：秒E液面在当前H

e的范围在变化，输出控制液位信号不变推荐e=0RL传感器实际范围（即测程）根据厂家实际需要设定，如150J计算液面高度时的N值上限，当N>J时，改用Np值计算液面高度J=4000Z自动调零阀值，（Npb，Nc）

Z停止调零Z=50HH液位下界报警，即当前液位H

HH时，报警150HL液位下界报警，即当前液H

HL，报警30L1初级报警值，当初级电压小于L1时初级断路（暂时没用）0.1H2次级报警值，当次级电压大于H2时次级断路（暂时没用）6第三部分：系统调试DH校准允许的液面高度误差10AD自动调零：该参数决定单片机每次调零时进行调零尝试的次数。校准：该参数决定校准时调节电位器次数50Hv液面高度输出信号对应的毫米数。如：输出为0~10V电压对应0~Hv毫米输出4~20mA电流对应0~Hv毫米实际值LaG语言选择=1中文，=2英文实际值HD液位平滑限制，液位变化超过HD时，进行平滑现场设定M液位跳变超过HD时，保持M次液面输出不变现场设定B保持M次以后，液位往实际值变化，每次变化的值为（实际液位-当前输出值）*B,参数范围0~1。现场设定ND校准调节完成的误差范围（N和Np的计数与设定液位N和Np的差值必须要小于ND）20WOWO=1校准时调节电阻WO=2校准时用缩放刻度值的办法第三部分：系统调试6、断面参数一览表名称含义名称含义断面参数C塞棒间隙补偿量(0.00~0.030)HtH0的变化周期,单位为分HH液位报警上限HUH0的向上变化量HL液位报警下限HDH0的向下变化量AH急停上限H0设定液位F自动开浇后拉速输出比例系数Fc塞棒位置输出缓冲量AL急停下限Qf塞棒位置输出比例系数D进入自动允许范围Lx非正常情况下L值的系数QD塞棒向下行程(<=30，QU＋QD<=140)L输出量比例因子倒数QU塞棒向上行程(<=100，QU＋QD<=140)Hd使用新L值范围Ta溢钢关闭塞棒延迟时间第三部分：系统调试隐含参数A模糊偏移调节量(0.3~0.6)N输出量微观比例因子B模糊速度调节量(0.500~0.800)Cn模糊速度调节量M输出量微观比例因子Kx模糊速度调节量公共参数Fs拉速显示放大倍数Fv自动开浇后拉速点动步长Ds设定液位点动升降步长隐含参数：按下Ctrl+F11键，并在随之弹出的对话框中输入正确的密码，即可显示隐含参数。第三部分：系统调试需要修改的参数有：A、0.350 B、0.600C、0.000L、2.7M、0.6N、0.5参数A：在实际液位和设定液位有相对差值的条件下，塞棒控制投入自动后，液面回到设定位置并往反方向超过设定值再回到设定位置并稳定。只有一个周期，说明A值合适。如果液面很快回到设定位置，并往反方向引起较快的振荡，说明A值取得太大，应减小A值；如果液面较幔变到设定位置并结反方向波动，引起振荡，说明A值取小了，应加大A值。参数B：在设定液位

5mm 之内，液位不波动，说明B值合适，液位波动较快，则应减小B值，液位波动成正比。较慢则应加大B值。参数L、M、N与塞棒的行进速度呈倒数关系：

L取1.2

2.7,M取0.6，N取0.5参数C：当液面波动呈现周期性变化时，可将C值取大；第四部分：故障处理1、结晶器钢水液面波动大：常见原因及处理：（1）、传感器坏。更换新传感器。（2）、零点漂移。重新调零即可。（3）、刻度数据不太准确。重新刻度即可。（4）、干扰，设备接地性能不好。重新接地。（5）、参数设置不正确。请按照服务人员留下的记录重新输入参数。（6）、机构间隙较大。加大间隙补偿C如果还不行则换新的机构。（7）、传感器线路接触不良。找出接触不良点，重新接紧即可。第四部分：故障处理2、结晶器钢水液面波动大，仪表检测液面波动小：常见原因及处理：（1）、零点漂移。重新调零即可。（2）、Hi和P值设置过大。一般情况设置在20左右。（3）、采样板有问题。重新更换新采样板。（4）、传感器坏。更换新传感器。（5）、刻度数据不太准确。重新刻度即可。3、仪表显示的实际液面一直显示满位或空位：常见原因及处理：（1）、传感器坏。更换新的传感器。（2）、HC设置不对。请按照服务人员留下的参数记录重新输入参数。（3）、刻度数不正确。请按照服务人员留下的参数记录重新输入参数。第四部分：故障处理（4）、采样板坏。更换新采样板。（5）、微机板坏。更换新微机板。（6）、传感器线路短路或断路。找出短路点或断路点重新接上。4、调零不下：常见原因及处理：（1）、调零板坏，更换新调零板。（2）、微机板坏，更换新微机板。（3）、传感器坏，重新更换新的传感器。（4）、传感器底部有金属物质，把金属物质拿开即可5、显示屏字体看不清楚：常见原因及处理：（1）、显示屏坏，更换新的显示屏。（2）、逆变器坏，更换新逆变器板。第四部分：故障处理（3）、显示屏没有电源，输出给液晶显示的电源线短路，重新上即可。（4）、干扰，设备接地性能不好，重新接地。（5）、微机板和显示屏的连接排插接触不良，重新插紧。6、仪表输出信号不正确：常见原因及处理：（1）、微机板，微机板坏。（2）、传感器坏，更换新传感器。（3）、采样板坏、更换新采样板。（4）、参数设置不正确。请按照服务人员留下的记录重新输入参数。（5）、干扰，设备接地性能不好，重新接地。第四部分：故障处理7、输入密码8个零进入不了参数修改界面：常见原因及处理：密码被人误修改，请输入超级密码8852998。8、液面检测信号不准：常见原因及处理：（1）、零点漂移，重新调零即可。（2）、参数设置不正确。请按照服务人员留下的记录重新输入参数。（3）、干扰。设备接地性能不好，重新接地。（4）、传感器冷却空气没有打开。打开传感器冷却空气0.3-0.4MP。（5）、采样板坏。更换新采样板。（6）、传感器抖动。重新固定传感器让其不产生抖动。第四部分：故障处理9、工控