CN113061686B - 一种氧枪设备运行高度获取方法及装置 - Google Patents

一种氧枪设备运行高度获取方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧枪设备运行高度获取方法及装置，其中所述方法包括：获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；根据额定转速和电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；根据实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，传动比为所述氧枪电机与氧枪之间的传动比；根据卷筒线速度、当前采样周期的周期时间以及氧枪在上一采样周期的所在高度，获得氧枪的当前高度值。使用本发明方法获取氧枪的高度，减少了设备投入，在整个执行过程中不再需要氧枪高度编码器，降低了整个氧枪设备的故障概率。

Description

一种氧枪设备运行高度获取方法及装置
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种氧枪设备运行高度获取方法及装置。
背景技术
炼钢转炉氧枪的主要功能是在炼钢转炉冶炼过程中，通过控制氧枪枪位的高低来对转炉内钢水进行吹氧，从而在转炉内发生碳氧反应。其控制***是采用带有转速闭环的变频传动***进行控制，转炉氧枪的工作运行高度是通过安装在氧枪钢丝绳卷筒上的高度编码器进行测量，其通信方法采用profibus DP(一种现场总线标准)进行通讯传输。
但是现有技术的测量氧枪高度的方式受到外部强电场、磁场干扰等因素的影响，具有较高的故障率，不利于生产的正常进行。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出了一种氧枪设备运行高度获取方法及装置，减少了设备投入，在整个执行过程中不再需要氧枪高度编码器，降低了整个氧枪设备的故障概率。
第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：
一种氧枪设备运行高度获取方法，包括：
获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，所述传动比为所述氧枪电机与所述氧枪之间的传动比；根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值。
可选的，所述根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得实际转速，包括：
根据公式n1＝n额*n编/16384，获得所述实际转速；其中，n1为实际转速，n额为额定转速，n编为电机编码器反馈速度信号。
可选的，所述根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度，包括：
根据所述实际转速与所述传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒转速；根据所述卷筒转速、卷筒直径与钢丝绳直径，获得所述卷筒线速度。
可选的，所述根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值，包括：
根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获得所述氧枪在所述当前采样周期内的移动高度；根据所述氧枪在上一采样周期的所在高度与所述移动高度，获得所述氧枪的当前高度值。
可选的，所述根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获得所述氧枪在所述当前采样周期内的移动高度，包括：
根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获取所述氧枪在所述当前采样周期内的计算高度；根据所述计算高度和误差补偿系数，获得所述当前采样周期内的移动高度。
可选的，所述根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值之后，还包括：
接收限位触发信号；其中，所述限位触发信号为所述氧枪经过预设的标准高度时触发的信号；根据所述限位触发信号，将所述当前高度值更新为所述标准高度。
第二方面，基于同一发明构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：
一种氧枪设备运行高度获取装置，包括：
第一获取模块，用于获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；第二获取模块，用于根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；第三获取模块，用于根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，所述传动比为所述氧枪电机与所述氧枪之间的传动比；高度获取模块，用于根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值。
可选的，所述第二获取模块，具体用于：
根据公式n1＝n额*n编/16384，获得所述实际转速；其中，n1为实际转速，n额为额定转速，n编为电机编码器反馈速度信号。
可选的，所述第三获取模块，具体用于：
根据所述实际转速与所述传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒转速；根据所述卷筒转速、卷筒直径与钢丝绳直径，获得所述卷筒线速度。
第三方面，基于同一发明构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述方法的步骤。
本发明实施例中提供的一种氧枪设备运行高度获取方法及装置，通过获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；然后，根据额定转速和电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；再根据实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，传动比为所述氧枪电机与氧枪之间的传动比；最后，根据卷筒线速度、当前采样周期的周期时间以及氧枪在上一采样周期的所在高度，获得氧枪的当前高度值。在整个氧枪高度值的获取过程中利用炼钢转炉原有转速闭环控制的既有部件，也即数据源来自氧枪电机的速度编码器，减少了设备投入，在整个执行过程中不再需要氧枪高度编码器，降低了整个氧枪设备的故障概率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1示出了本发明第一实施例提供的一种氧枪设备运行高度获取方法的流程图；
图2示出了本发明第二实施例提供的一种氧枪设备运行高度获取装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一实施例
请参见图1，图1示出了本发明第一实施例提供的一种氧枪设备运行高度获取方法的流程图。所述方法包括的步骤如下：
步骤S10：获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号。
在步骤S10中，采样周期为采集电机编码器反馈速度信号的周期，在氧枪运行过程中会进行不断的采集。当前采样周期即为氧枪正在运行的所在周期。氧枪电机，即为控制氧枪移动的电机。电机编码器反馈速度信号可由速度编码器进行同步采集，采集对象为氧枪电机。其中，电机的旋转可由变频器进行控制，变频器通过电机编码器反馈速度信号作为自身速度控制的闭环。同时，电机编码器反馈速度信号通过变频器传输给PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)，在PLC中实现计算功能。
步骤S20：根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速。
在步骤S20中，实际的获取过程为根据公式n1＝n额*n编/16384，获得实际转速；其中，n1为实际转速，n额为额定转速，n编为电机编码器反馈速度信号。16384为实际转速达到额定转速时的电机编码器反馈速度信号，通过上述方式可获得精准的实际转速。
步骤S30：根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，所述传动比为所述氧枪电机与所述氧枪之间的传动比。
在步骤S30中，首先可根据实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒转速；然后，可根据卷筒转速、卷筒直径和钢丝绳直径，获得卷筒线速度。其中，传动比可根据氧枪电机与氧枪之间的传动机构确定，传动机构可为减速机。具体的，将实际转速除以氧枪减速机的传动比即可得到卷筒转速，在根据公式v＝π*D*n卷，即可获取得卷筒线速度，其中v为卷筒线速度，D为卷筒直径与钢丝绳直径之和，n卷为卷筒转速。
步骤S40：根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值。
在步骤S40中，具体包括：
步骤S41：根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获得所述氧枪在所述当前采样周期内的移动高度。
在步骤S41中，周期时间为一个采样周期的时间；例如，50ms、100ms、250ms，不作限制。由于氧枪电机在动作过程中运行速度不是定值，因此本实施例中设置采样周期可有效的提高计算精度。进一步的，由于在电机加减速过程存在计算误差，而机械传动设备本身也存在着机械误差，最终得到的氧枪工作运行高度值存在较大偏离。因此，本实施例中引入一误差补偿系数，该误差补偿系数可根据实验测试获取。在具体实现时，可根据卷筒线速度和周期时间，获取氧枪在当前采样周期内的计算高度；然后，根据计算高度和误差补偿系数，获得当前采样周期内的移动高度，从而提高了最终氧枪的高度值的准确性。例如，误差补偿系数为0.90～1.1之间的值，若超出该取值范围可考虑设备老化严重。
步骤S42：根据所述氧枪在上一采样周期的所在高度与所述移动高度，获得所述氧枪的当前高度值。
在步骤S42中，上一采样周期的所在高度获取过程与当前采样周期的获取过程相同。若当前周期为第一个采样周期，那么上一采样周期的所在高度可为氧枪的初始高度位置。当前高度值可为移动高度与上一采样周期的所在高度累加获得，由于移动高度是氧枪仅仅在当前周期内的高度改变值，使得每个采样周期得到的移动高度都更加的精确，这样能够保证最终获得的当前高度值的准确性。而非进行采样总时间和卷筒线速度进行当前高度值的计算，这样在较为复杂或恶劣的工况条件下也能保证高准确度。
在本实施例中，由于氧枪传动存在较多的机械结构，且钢丝绳存在长度延展变化，长时间工作容易出现累积误差。当累积误差达到一定程度时可能会对当前高度值的准确产生不利影响，因此在本实施例中步骤S40之后，还设置了一标准高度的复位。具体执行时如步骤S50所述。为实现步骤S50，可在氧枪的活动轨迹上或相关的传动结构上设置一触发装置。该触发装置用于在氧枪经过该位置时产生限位触发信号，例如触发装置可为一触发按钮，也可为一红外传感器，不作限制。
步骤S50：接收限位触发信号；其中，所述限位触发信号为所述氧枪经过预设的标准高度时触发的信号；根据所述限位触发信号，将所述当前高度值更新为所述标准高度。
通过步骤S50，每当氧枪经过标准高度时，就会将当前高度值修正为标准高度。标准高度为氧枪工作时的准确高度，每一次修正就可消除氧枪电机、速度编码器、传动的机械结构带来的累积误差，保证了氧枪长时间工作后依旧能够准确的获取氧枪的高度。
需要说明的是，在本实施例中还可通过wincc上位机接收PLC发送的信息进行显示，例如当前高度值，便于查阅。
由于氧枪工作在转炉的生产环境中，并且现场环境存在高温、强电场以及强磁场等干扰，采用高度编码器来确定氧枪的高度值，同一氧枪几乎每年都会存在3次以上的编码器故障问题，多则达近10次。采用本实施例的方法而言，首先节省了高度编码器的硬件成本，其次，避免了高度编码器产生故障后需要维护或更换导致停产的问题。若按照五座炼钢转炉的减少氧枪高度编码器的设备投入计算，可节约设备费用15.8万元。考虑设备损坏和对生产的影响，每年可节约费用8万元。
综上所述，本实施例中提供的一种氧枪设备运行高度获取方法，通过获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；然后，根据额定转速和电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；再根据实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，传动比为所述氧枪电机与氧枪之间的传动比；最后，根据卷筒线速度、当前采样周期的周期时间以及氧枪在上一采样周期的所在高度，获得氧枪的当前高度值。在整个氧枪高度值的获取过程中利用炼钢转炉原有转速闭环控制的既有部件，也即数据源来自氧枪电机的速度编码器，减少了设备投入；并且以一个采样周期为计算单位，可保证当前高度值的获取准确性。并且在整个执行过程中不再需要氧枪高度编码器，降低了整个氧枪设备的故障概率。
第二实施例
请参阅图2，基于同一发明构思，本发明第二实施例提供了一种氧枪设备运行高度获取装置。图2示出了本发明第二实施例提供的一种氧枪设备运行高度获取装置300的功能模块结构示意图。
所述氧枪设备运行高度获取装置300，包括：
第一获取模块301，用于获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；第二获取模块302，用于根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；第三获取模块303，用于根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，所述传动比为所述氧枪电机与所述氧枪之间的传动比；高度获取模块304，用于根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值。
作为一种可选的实施方式，所述第二获取模块302，具体用于：
根据公式n1＝n额*n编/16384，获得所述实际转速；其中，n1为实际转速，n额为额定转速，n编为电机编码器反馈速度信号。
作为一种可选的实施方式，所述第三获取模块303，具体用于：
根据所述实际转速与所述传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒转速；根据所述卷筒转速、卷筒直径与钢丝绳直径，获得所述卷筒线速度。
作为一种可选的实施方式，所述高度获取模块304，具体用于：
根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获得所述氧枪在所述当前采样周期内的移动高度；根据所述氧枪在上一采样周期的所在高度与所述移动高度，获得所述氧枪的当前高度值。
作为一种可选的实施方式，所述高度获取模块304，具体还用于：
根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获取所述氧枪在所述当前采样周期内的计算高度；根据所述计算高度和误差补偿系数，获得所述当前采样周期内的移动高度。
作为一种可选的实施方式，还包括标准高度更新模块，用于根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值之后，
接收限位触发信号；其中，所述限位触发信号为所述氧枪经过预设的标准高度时触发的信号；根据所述限位触发信号，将所述当前高度值更新为所述标准高度。
需要说明的是，本发明实施例所提供的氧枪设备运行高度获取装置300，其具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
第三实施例
基于同一发明构思，本发明第三实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一实施例中任一项所述方法的步骤。
需要说明的是，本发明实施例所提供的计算机可读存储介质中，其中程序被处理器执行时实现的每个步骤的具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，本实施例未提及之处可参考前述方法实施例中相应内容。
本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种氧枪设备运行高度获取方法，其特征在于，包括：
获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；
根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；
根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，所述传动比为所述氧枪电机与所述氧枪之间的传动比；
根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值；
接收限位触发信号；其中，所述限位触发信号为所述氧枪经过预设的标准高度时触发的信号；
根据所述限位触发信号，将所述当前高度值更新为所述标准高度；
所述根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度，包括：根据所述实际转速与所述传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒转速；根据所述卷筒转速、卷筒直径与钢丝绳直径，获得所述卷筒线速度；
所述根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值，包括：根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获得所述氧枪在所述当前采样周期内的移动高度；根据所述氧枪在上一采样周期的所在高度与所述移动高度，获得所述氧枪的当前高度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得实际转速，包括：
根据公式
Figure DEST_PATH_IMAGE002
／16384，获得所述实际转速；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为实际转速，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为额定转速，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为电机编码器反馈速度信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获得所述氧枪在所述当前采样周期内的移动高度，包括：
根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获取所述氧枪在所述当前采样周期内的计算高度；
根据所述计算高度和误差补偿系数，获得所述当前采样周期内的移动高度。
4.一种氧枪设备运行高度获取装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取氧枪电机的额定转速和当前采样周期内的电机编码器反馈速度信号；
第二获取模块，用于根据所述额定转速和所述电机编码器反馈速度信号，获得氧枪电机的实际转速；
第三获取模块，用于根据所述实际转速与传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒线速度；其中，所述传动比为所述氧枪电机与所述氧枪之间的传动比；还具体用于根据所述实际转速与所述传动比，获得氧枪的钢丝绳卷筒的卷筒转速；根据所述卷筒转速、卷筒直径与钢丝绳直径，获得所述卷筒线速度；
高度获取模块，用于根据所述卷筒线速度、所述当前采样周期的周期时间以及所述氧枪在上一采样周期的所在高度，获得所述氧枪的当前高度值；还具体用于根据所述卷筒线速度和所述周期时间，获得所述氧枪在所述当前采样周期内的移动高度；根据所述氧枪在上一采样周期的所在高度与所述移动高度，获得所述氧枪的当前高度值；还用于接收限位触发信号；其中，所述限位触发信号为所述氧枪经过预设的标准高度时触发的信号；根据所述限位触发信号，将所述当前高度值更新为所述标准高度。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块，具体用于：
根据公式
Figure 26303DEST_PATH_IMAGE002
／16384，获得所述实际转速；其中，
Figure 209022DEST_PATH_IMAGE004
为实际转速，
Figure 316655DEST_PATH_IMAGE006
为额定转速，
Figure 977444DEST_PATH_IMAGE008
为电机编码器反馈速度信号。
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