GSR調節閥控製(zhì)方(fāng)式(shì)及(jí)改進

本(běn)文結(jié)合國(guó)內多座大型(xíng)高(gāo)爐料流調節(jié)閥實(shí)際(jì)控製(zhì)經驗以及(jí)發(fā)展(zhǎn)趨(qū)勢和技(jì)術(shù)，首先介紹(shào)由(yóu)液(yè)壓比例閥(fá)驅動的(dí)料流(liú)調節閥控製方(fāng)法，策略(lüè)及經驗(yàn)，然(rán)後(hòu)介紹一(yī)種由(yóu)液(yè)壓(yā)伺服(fú)閥驅動的(dí)新型(xíng)料流(liú)調節(jié)閥係統，該係統(tǒng)具(jù)有動態響應特性(xìng)好，控(kòng)製(zhì)精度(dù)高，穩定性好等特點，已(yǐ)在國內某(mǒu)大型高爐(lú)上成(chéng)功應用(yòng)，初步解決(jué)了(liǎo)高(gāo)爐控製中(zhōng)的(dí)這一難(nán)題。

1 基於(yú)的(dí)料(liào)流調節(jié)閥(fá)控(kòng)製係統(tǒng)
目前國內(nèi)大(dà)，中(zhōng)型高(gāo)爐大都(dū)采(cǎi)用PW公(gōng)司配套(tào)提供的料流調節(jié)閥及驅動裝置(zhì)，該料(liào)流調節閥由(yóu)液(yè)壓(yā)比(bǐ)例閥調(tiáo)節(jié)驅動，采(cǎi)用開關(guān)量的高速/低(dī)速(sù)和(hé)停(tíng)止(zhǐ)信號對(duì)料流調節閥(fá)進行(háng)有(yǒu)級(jí)速(sù)度控(kòng)製。正(zhèng)是PW公(gōng)司這種不合(hé)理(lǐ)的配置(zhì)，使(shǐ)得在實(shí)際工(gōng)程應用中實現對(duì)料流調節(jié)閥的可靠控製成(chéng)為了一(yī)大難題(tí)。為(wéi)了(liǎo)解決(jué)這(zhè)一(yī)難(nán)題，我(wǒ)們在(zài)工程實踐中經過反(fǎn)復(fù)研究和實驗(yàn)，總結出了一種(zhǒng)前饋(kuì)加(jiā)自適應(yīng)的控製方(fāng)式，基(jī)本上(shàng)解決了(liǎo)由比例閥(fá)驅(qū)動(dòng)的料(liào)流調節閥的控(kòng)製和可(kě)靠(kào)性(xìng)難題。
1.1 料流(liú)調節閥運動(dòng)過程(chéng)分(fēn)析(xī)
料流(liú)調(tiáo)節閥控製的(dí)根本(běn)需(xū)求是(shì)在保證其(qí)高速(sù)運行的情(qíng)況下確保(bǎo)其(qí)位(wèi)置(zhì)控製的度和可靠性，為說(shuō)明料流(liú)調(tiáo)節閥(fá)的(dí)控製原(yuán)理(lǐ)和方法，我們有必要先對料流(liú)調(tiáo)節(jié)閥(fá)的運(yùn)動(dòng)及停止(zhǐ)過程(chéng)進(jìn)行(háng)分析(xī)。

圖(tú)1所示(shì)為(wéi)PW公司提供的(dí)高爐爐(lú)頂料流調節閥(fá)的速度動(dòng)態(tài)響應曲綫(xiàn)。
圖(tú)1 PW料流(liú)調(tiáo)節閥(fá)速(sù)度特(tè)性(xìng)曲(qū)綫(xiàn)
從圖(tú)1可(kě)知，在(zài)理想(xiǎng)情(qíng)況下(xià)，要(yào)在(zài)高(gāo)速時(shí)準(zhǔn)確停止料(liào)流調節閥，需要采取(qǔ)以下步驟：
（1）在(zài)一個預(yù)定減(jiǎn)速(sù)角度δj發出料流調節(jié)閥由高(gāo)速轉換為(wéi)低速指(zhǐ)令(líng)，由(yóu)圖1可以看出，指令發出約(yuē)0.3s後，料流調節(jié)閥(fá)運動(dòng)速度(dù)由15（°）/s下降到5（°）/s，這期間閥門運動的開度（閥門(mén)減(jiǎn)速慣性(xìng)角δhtj）大約(yuē)為（15－5）/2×0.3=1.5°。
（2）經(jīng)過(guò)一(yī)段時間的速度穩定(dìng)期(qī)（響(xiǎng)應(yīng)曲綫上(shàng)約(yuē)為0.1s），閥(fá)門速(sù)度(dù)穩定在(zài)5（°）/s，該段時(shí)間料流(liú)調節(jié)閥運(yùn)行角度(dù)（閥門(mén)機械慣(guàn)性(xìng)停(tíng)車角δltj）大(dà)約(yuē)為(wéi)0.5°。
（3）速度穩(wěn)定後，在(zài)距(jù)離停(tíng)車角度(dù)為δt時給出(chū)停止(zhǐ)指令（速(sù)度給(gěi)定(dìng)值(zhí)變為0（°）/s），閥(fá)門大(dà)約經過約0.2s後(hòu)停止(zhǐ)，該(gāi)段時(shí)間(jiān)料流(liú)調(tiáo)節閥(fá)運(yùn)行角度約(yuē)為(wéi)（5/2）×0.2=0.5°。
由此(cǐ)可(kě)知(zhī)，要(yào)確保料流調節閥(fá)的(dí)準確停車，確定(dìng)合(hé)適的減速角度(dù)δj和停車角(jiǎo)度δt十分(fēn)重(zhòng)要(yào)。
1.2 前饋控製
所(suǒ)謂(wèi)對(duì)料流(liú)調(tiáo)節閥停止過(guò)程的前饋控製(zhì)就是在其(qí)停止控(kòng)製過(guò)程中引(yǐn)入一個合(hé)適(shì)的(dí)減速(sù)角度δj和(hé)停止角(jiǎo)度(dù)δt，通過對(duì)這兩(liǎng)個角(jiǎo)度的控製達(dá)到對料(liào)流(liú)調(tiáo)節(jié)閥(fá)開度準確(què)控製(zhì)的(dí)目(mù)的。
由於(yú)每個高(gāo)爐(lú)料(liào)流調(tiáo)節閥(fá)係統和(hé)液(yè)壓係統的特(tè)性(xìng)，高(gāo)爐(lú)控製係(xì)統及通信方(fāng)式不(bù)盡相(xiāng)同，因(yīn)此其料(liào)流(liú)調節(jié)閥(fá)的減速(sù)角(jiǎo)度δj和停止(zhǐ)角度(dù)δt也不盡相同。在(zài)實際(jì)工(gōng)程(chéng)設計(jì)中(zhōng)，可(kě)以根據廠家(jiā)提供(gōng)的(dí)料(liào)流調(tiáo)節閥(fá)特性曲綫，高(gāo)爐控(kòng)製係統掃(sǎo)描(miáo)速(sù)度以及角(jiǎo)度檢測係(xì)統(tǒng)的通(tōng)信(xìn)速(sù)度等(děng)預算出(chū)一個值(zhí)，然(rán)後在現場調(tiáo)試(shì)中(zhōng)通過(guò)現場實驗對角(jiǎo)度加(jiā)以校正。
δj通(tōng)常(cháng)可由式（1）求出(chū)：
（1）
式(shì)中(zhōng)，δhtf為(wéi)料流調節(jié)閥附(fù)加(jiā)減速角，考(kǎo)慮(lǜ)各(gè)種延(yán)時因素(sù)確定，δhtf≈（2TS+Tti）V1，其(qí)中，TS為(wéi)控(kòng)製(zhì)器掃(sǎo)描(miáo)時(shí)間(jiān)，ms，Tti為編碼(mǎ)器接口延時時間(jiān)，ms，V1為閥門低速運動(dòng)初(chū)始速度(dù)，（°）/s
；δhsw為減(jiǎn)速穩(wěn)定角(jiǎo)，工程中需(xū)根(gēn)據現(xiàn)場(cháng)實際(jì)情(qíng)況(kuàng)調整而定，通常(cháng)調整為(wéi)3°左右(yòu)。zuijia暴漲減速(sù)角需要在以(yǐ)上計算(suàn)角度的(dí)基(jī)礎上根(gēn)據(jù)實(shí)際(jì)調(tiáo)整確定。
δt通(tōng)常可由式(shì)（2）求出：
（2）
式(shì)中，δm為(wéi)本(běn)次(cì)設定停止角(jiǎo)
；δltf為(wéi)料流調節(jié)閥(fá)附(fù)加停(tíng)車角，考(kǎo)慮(lǜ)各種(zhǒng)延時(shí)因素確(què)定。實際(jì)調試(shì)中，考慮各(gè)種綜(zōng)合因(yīn)素後，一(yī)般(bān)取δltj+δltf在(zài)3°左右。
采用前饋控(kòng)製方式(shì)後(hòu)，料(liào)流調節(jié)閥在(zài)機械及液壓係統工(gōng)作(zuò)正常，工作(zuò)狀(zhuàng)態穩(wěn)定的(dí)情(qíng)況下基(jī)本能(néng)夠(gòu)保(bǎo)證(zhèng)0.1°左右(yòu)的(dí)控(kòng)製精度。但高(gāo)爐投產後，隨著(zhuó)時間(jiān)的推移，閥(fá)門的(dí)機械及(jí)液壓(yā)係(xì)統特性(xìng)將發生(shēng)一定的變(biàn)化，這種(zhǒng)變化(huà)將使控(kòng)製(zhì)產生(shēng)相應的誤差。
1.3 自適應分(fēn)段綫性(xìng)插值(zhí)法控製［1］
為(wéi)解決由機械(xiè)特性(xìng)改變(biàn)而(ér)影響控(kòng)製精(jīng)度的問題(tí)，我(wǒ)們(mén)在(zài)前(qián)饋控(kòng)製(zhì)的(dí)基礎上又(yòu)增加(jiā)了(liǎo)一(yī)種(zhǒng)被(bèi)稱為(wéi)“自適應控(kòng)製(zhì)的分(fēn)段(duàn)綫性插值(zhí)法(fǎ)”的控製(zhì)算法。該控製理(lǐ)念包含(hán)了2種(zhǒng)控製方式：首(shǒu)先是把采用了前饋(kuì)控製方式的料流(liú)調節閥(fá)係(xì)統看做是一(yī)個黑匣(xiá)子(zǐ)，依(yī)據黑匣子輸(shū)入/輸(shū)出之(zhī)間的關係(xì)建立相(xiāng)應的控(kòng)製(zhì)模型
；然(rán)後在(zài)控製(zhì)模型(xíng)的(dí)基礎(chǔ)上(shàng)采用自適(shì)應(yīng)控製對由於(yú)機械(xiè)特(tè)性(xìng)改變等因素產生(shēng)的(dí)控製誤差(chà)進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)正。
1.3.1 分段(duàn)插值(zhí)法
在(zài)工程實際(jì)中我們經常會遇到這樣(yàng)一種(zhǒng)情況(kuàng)：對(duì)於某個控(kòng)製(zhì)對(duì)象(xiàng)，其(qí)各(gè)種(zhǒng)控(kòng)製參數之間存在某種函(hán)數y=f（x）關係(xì)，我們(mén)雖然知(zhī)道其在(zài)一定範(fàn)圍內肯定(dìng)有(yǒu)解，但(dàn)卻(què)很難(nán)或(huò)找(zhǎo)不(bù)到(dào)其(qí)確(què)定(dìng)的函數(shù)關係，隻(zhī)能通(tōng)過現場實驗得到(dào)xi與(yǔ)yi的對應(yīng)關(guān)係列(liè)表函數。
對於(yú)以(yǐ)上(shàng)問題(tí)可(kě)采(cǎi)用多(duō)種方法(fǎ)求出對(duì)應函數(shù)關係(xì)的(dí)解，其中較為(wéi)簡單(dān)實(shí)用(yòng)的方(fāng)法(fǎ)就是“分段插(chā)值(zhí)法”。分段插(chā)值法就是(shì)用某(mǒu)種簡(jiǎn)單(dān)，已(yǐ)知的函數(shù)p（x），在一定範圍內(nèi)近(jìn)似(sì)地(dì)表(biǎo)達(dá)某(mǒu)一未知的(dí)表函數f（x），通(tōng)過對(duì)已(yǐ)知近(jìn)似函(hán)數p（x）的求解(jiě)，就能(néng)近(jìn)似(sì)地(dì)求(qiú)出(chū)未(wèi)知函(hán)數f（x）的(dí)解(jiě)。可將替(tì)代函數(shù)p（x）看做如下(xià)的(dí)一(yī)階綫性(xìng)函(hán)數
（3）
用綫(xiàn)性(xìng)函數（3）替代函數f（x）時，隻要(yào)知道表函(hán)數f（x）中(zhōng)的(dí)任意兩點(diǎn)（xn，yn），（xn+1，yn+1）就可(kě)用以(yǐ)下插值法公(gōng)式，近(jìn)似(sì)地求出(chū)（xn，yn），（xn+1，yn+1）之(zhī)間(jiān)的任何點值(zhí)。
（4）
由此(cǐ)可見，表函數f（x）的對(duì)應關係(xì)點(diǎn)（xn，yn）越多，由式（4）所(suǒ)求(qiú)得的近(jìn)似(sì)值y的(dí)精度也就(jiù)越(yuè)高。
1.3.2 控(kòng)製的實(shí)現
建立(lì)料流調節(jié)閥控製模型(xíng)就是要(yào)找出(chū)料(liào)流調(tiáo)節(jié)閥(fá)設定開(kāi)度(dù)αs與(yǔ)實(shí)際(jì)開度αa之(zhī)間(jiān)的(dí)關係(xì)。為此首先(xiān)要在料流(liú)調節閥的(dí)有效控製角度內（通常為(wéi)0～60°）測(cè)出一組(zǔ)設(shè)定開(kāi)度αs與實際(jì)開度(dù)αa之(zhī)間的列表函(hán)數(shù)，然後(hòu)將(jiāng)該列表(biǎo)函數擬合(hé)成函(hán)數αs=f（αa），從而(ér)得到(dào)料(liào)流調節閥控製(zhì)模型(xíng)。
依(yī)據料流調(tiáo)節(jié)閥(fá)需(xū)要的實際開度αa在(zài)模(mó)型列表(biǎo)函(hán)數中找到(dào)αs，如果沒(méi)有與(yǔ)實際(jì)開度(dù)相符(fú)合(hé)的點(diǎn)時，可先找(zhǎo)出(chū)與αa相(xiāng)鄰的(dí)兩點(diǎn)αa與αa，然(rán)後定開(kāi)度αs，並以其作為開度(dù)設定(dìng)值對(duì)料(liào)流調(tiáo)節閥進行控(kòng)製(zhì)。
為了修(xiū)正(zhèng)控(kòng)製(zhì)誤差，控製程序記錄(lù)料(liào)流(liú)調節閥本次(cì)的(dí)設(shè)定(dìng)開度(dù)αs以(yǐ)及(jí)實際開度αa，並得到（αs，αa）的關係(xì)數(shù)據。比較αs與αa，如果其(qí)差(chà)值(zhí)大於設定(dìng)的控(kòng)製誤(wù)差(chà)（例如(rú)0.2°）且(qiě)容許修改控(kòng)製模型(xíng)數(shù)據(jù)時，控(kòng)製(zhì)程序將用αa替代原(yuán)模(mó)型(xíng)列(liè)表函(hán)數中(zhōng)的對應(yīng)值，從而(ér)完成料(liào)流調節閥開度(dù)精(jīng)度(dù)控製(zhì)的“自(zì)適應(yīng)控製(zhì)”過(guò)程(chéng)。
現場實(shí)際(jì)應用表明(míng)：在(zài)前饋(kuì)控製的(dí)基礎上(shàng)采用自適應(yīng)控(kòng)製(zhì)方式後(hòu)，料流調(tiáo)節閥(fá)的(dí)控(kòng)製通常(cháng)都能取(qǔ)得(dé)比(bǐ)較滿(mǎn)意的結(jié)果(guǒ)，控製(zhì)精度一(yī)般在(zài)0.1°左右，基本(běn)上(shàng)保證了料流調節閥的長期(qī)穩定工作。
2 基(jī)於(yú)比(bǐ)例閥(fá)的料(liào)流調(tiáo)節(jié)閥控(kòng)製(zhì)係統存在的缺(quē)陷
（1）控(kòng)製係統的(dí)穩(wěn)定(dìng)性差
“自(zì)適應(yīng)控製(zhì)的分(fēn)段綫性插(chā)值(zhí)法”雖(suī)效果較好並在通常情況下(xià)能(néng)可靠穩定工作，但當(dāng)係統不穩(wěn)定，變化沒有(yǒu)規(guī)律時(shí)，比(bǐ)如：由(yóu)液(yè)壓(yā)係統故障造成(chéng)係(xì)統(tǒng)壓(yā)力無規律變(biàn)化時(shí)將使(shǐ)其難以正(zhèng)常工作。
（2）難以滿足動態調(tiáo)節的(dí)需(xū)要
有實(shí)驗證(zhèng)明［2］，在高爐布料過程(chéng)中(zhōng)，對應(yīng)於(yú)恒定(dìng)的(dí)開度(dù)角(jiǎo)α，布料(liào)的料流(liú)量(liáng)Q不(bù)是恒(héng)定的(dí)。Q和料批質量P，料的(dí)粒(lì)度D，比重ρ，料罐中的(dí)料量W等之(zhī)間的關(guān)係(xì)可近(jìn)似(sì)用式（5）來(lái)描(miáo)述(shù)：
（5）

式中，當前布料的(dí)P，D，ρ一(yī)定，布料過(guò)程中隻有(yǒu)W變化，布料(liào)過(guò)程(chéng)中(zhōng)要保證(zhèng)恒(héng)定(dìng)的(dí)Q就(jiù)要(yào)改(gǎi)變α。Q變化曲綫(xiàn)大(dà)致如圖(tú)2所示(shì)［2］。
圖(tú)2 料罐(guàn)中剩餘(yú)料量與(yǔ)料流(liú)量的關係(xì)
要保證Q不(bù)變，就(jiù)需按照(zhào)圖(tú)2曲(qū)綫變化(huà)規律調(tiáo)節α，研(yán)究(jiū)表明，其調(tiáo)節角(jiǎo)度一般在±2°左(zuǒ)右(yòu)。傳統比(bǐ)例閥(fá)動態響(xiǎng)應特性差(chà)，即(jí)使(shǐ)在5（°）/s的低速情況下，要進行(háng)±2°的動(dòng)態(tài)調節(jié)也十分困難。
（3）對控(kòng)製係統要(yào)求比(bǐ)較(jiào)高
料流調(tiáo)節閥(fá)有高(gāo)，低(dī)兩(liǎng)個(gè)運行(háng)速(sù)度，高速時，其運(yùn)行(háng)速度不小(xiǎo)於(yú)15（°）/s，低速時(shí)為5（°）/s。如果我們假(jiǎ)設(shè)控製(zhì)係(xì)統I/O接(jiē)口(kǒu)板更新速度足夠(gòu)快(kuài)，同時忽(hū)略(lüè)編碼器數(shù)據(jù)通過(guò)總綫傳(chuán)輸(shū)的(dí)延遲(chí)等因素，當控製精度要(yào)分辨(biàn)出(chū)不大於±0.2°的(dí)角度(dù)時，其(qí)掃(sǎo)描(miáo)周(zhōu)期應為：
高(gāo)速時  TS≤（0.2/15）×1000=13（ms）
低速(sù)時(shí)  TS≤（0.2/5）×1000=40（ms）
由此(cǐ)可見(jiàn)，為保證控製(zhì)係統(tǒng)能分辨出(chū)±0.2° 的控製精(jīng)度，zui少(shǎo)要求係統CPU掃(sǎo)描(miáo)周期(qī)不(bù)大於40ms，如果考慮到(dào)其他因(yīn)素(sù)，則周(zhōu)期通常(cháng)應(yīng)不(bù)大於20ms。這(zhè)給高爐(lú)控製係統提(tí)出(chū)了一定(dìng)的配置要求。當(dāng)采(cǎi)用(yòng)不同的控製係(xì)統時，由(yóu)於係統性能(néng)不同(tóng)，對(duì)料(liào)流調(tiáo)節閥(fá)的控(kòng)製(zhì)效(xiào)果(guǒ)就(jiù)會有一定(dìng)影響。
為(wéi)了(liǎo)克服上(shàng)述缺點(diǎn)，中冶賽迪工程技(jì)術有限(xiàn)公(gōng)司開發(fā)出了(liǎo)基(jī)於(yú)液壓(yā)伺服閥控(kòng)製的料(liào)流調節閥控製係(xì)統(tǒng)。
3 基於伺(sì)服(fú)閥(fá)的(dí)料流調節閥(fá)控製(zhì)係(xì)統
3.1 伺服閥(fá)特性
液壓伺服閥動態(tài)響應速度(dù)快，控(kòng)製(zhì)精度高，之前(qián)被廣泛(fàn)應(yīng)用於軋(yà)機的(dí)壓(yā)下控製等(děng)要求高(gāo)精度(dù)，快(kuài)速響應(yīng)的場合中(zhōng)。圖3給出了伺服(fú)閥(fá)和比例閥的(dí)響(xiǎng)應曲綫(xiàn)。

圖3 伺服(fú)閥和比例閥響應曲綫
通過(guò)分(fēn)析可得到如(rú)下結(jié)論：
（1）比(bǐ)例(lì)閥對階躍信(xìn)號的(dí)響應延遲(chí)時間約為(wéi)20ms，伺(sì)服閥約為0.5ms，因(yīn)而(ér)伺服(fú)閥(fá)對輸(shū)入(rù)信號(hào)的靈敏(mǐn)度約為比(bǐ)例閥的(dí)40倍
；
（2）比例閥對(duì)階(jiē)躍(yuè)信號的響(xiǎng)應從(cóng)0～100%用時大(dà)約為80ms，而伺服閥用時(shí)大約(yuē)為(wéi)9ms，因而(ér)伺服閥調節(jié)速度約為比(bǐ)例(lì)閥(fá)的9倍
；
（3）伺服閥(fá)動(dòng)態響(xiǎng)應速度約為(wéi)比(bǐ)例閥的(dí)7倍。
由以上(shàng)結(jié)論(lùn)得知(zhī)，伺(sì)服閥在死(sǐ)區(qū)，動態響(xiǎng)應和快(kuài)速調節方(fāng)麵較(jiào)比(bǐ)例(lì)閥更具有(yǒu)優勢(shì)。
3.2 硬(yìng)件組成(chéng)
我(wǒ)們采(cǎi)用(yòng)高(gāo)爐主控(kòng)PLC對(duì)料流(liú)調節(jié)閥(fá)係統進(jìn)行控製，其係統框圖(tú)如圖4所示，圖(tú)中(zhōng)1為PLC控製器本(běn)體(tǐ)，要(yào)求(qiú)PLC的CPU采用(yòng)帶(dài)浮(fú)點(diǎn)運算單元的32b處(chǔ)理(lǐ)器，其正常(cháng)掃(sǎo)描周(zhōu)期不(bù)大於20ms，從而確保迅速準(zhǔn)確地對(duì)伺(sì)服(fú)閥進行(háng)控(kòng)製
；2為(wéi)控製器電(diàn)源接口，包(bāo)括外部輸入(rù)電源(yuán)接(jiē)口(kǒu)以及控(kòng)製器對外供閥門放大(dà)器板(bǎn)和(hé)編碼(mǎ)器等外部設(shè)備供電(diàn)的(dí)電(diàn)源接(jiē)口(kǒu)
；3為(wéi)PLC輸出(chū)的(dí)速度控製指令(líng)及(jí)伺服閥閥(fá)芯位移(yí)反饋的模擬量(liáng)信號接(jiē)口(kǒu)（此(cǐ)模(mó)擬量接(jiē)口采(cǎi)用高(gāo)速模塊(kuài)）
；4為料流(liú)調節(jié)閥(fá)閥(fá)位檢(jiǎn)測編(biān)碼(mǎ)器(qì)7和8與(yǔ)PLC之(zhī)間通信(xìn)的高速(sù)網(wǎng)絡(luò)接口
；6為由液(yè)壓(yā)伺(sì)服閥(fá)驅動的料流調節(jié)閥(fá)，其(qí)可(kě)根據(jù)主控(kòng)係(xì)統輸(shū)出的(dí)4～20mA控製(zhì)信號對(duì)閥(fá)門進行速度(dù)控(kòng)製，同(tóng)時可根據(jù)需(xū)要，將閥芯位(wèi)移(yí)信號反(fǎn)饋到(dào)主(zhǔ)控係(xì)統(tǒng)。

圖(tú)4 伺(sì)服(fú)閥控製係統構成框圖
由(yóu)圖(tú)4可(kě)以(yǐ)看到(dào)，該控(kòng)製係統具(jù)有(yǒu)快(kuài)速(sù)，高(gāo)精(jīng)度(dù)控製(zhì)所需的(dí)高速控製(zhì)器(qì)和高(gāo)速(sù)信號接口(kǒu)，可(kě)對(duì)各種信(xìn)號和(hé)控製程(chéng)序(xù)進(jìn)行高速(sù)處理。係統對(duì)外(wài)接口(kǒu)采用了(liǎo)網絡方式，能夠(gòu)方便(biàn)，快速(sù)地(dì)將各種(zhǒng)信(xìn)號通過網絡(luò)送(sòng)到控製係(xì)統。
3.3 控製(zhì)軟(ruǎn)件
圖(tú)4中的5為(wéi)料(liào)流調(tiáo)節閥位(wèi)控製模(mó)塊，該(gāi)模(mó)塊(kuài)為(wéi)料(liào)流調(tiáo)節閥控製的核心(xīn)控(kòng)製模塊，其(qí)特點(diǎn)是能夠在基本不產生(shēng)超(chāo)調的情況(kuàng)下(xià)對料(liào)流(liú)GSR調(tiáo)節(jié)閥進(jìn)行快速，的(dí)定位(wèi)和位置跟隨控製(zhì)。該(gāi)控(kòng)製(zhì)模(mó)塊將(jiāng)料(liào)流(liú)調(tiáo)節(jié)閥開度控製過程(chéng)分為(wéi)兩(liǎng)個階段：第1階(jiē)段為驅動(dòng)料(liào)流調(tiáo)節閥高速開(kāi)啟(qǐ)階段，在(zài)該(gāi)階段(duàn)中(zhōng)，模(mó)塊(kuài)將根據料流(liú)調(tiáo)節閥的實際開度(dù)和設(shè)定開度之間的關係，產生一個高(gāo)速開啟信號使料流調節閥快(kuài)速開(kāi)啟，當(dāng)料(liào)流調(tiáo)節閥(fá)距(jù)目標(biāo)值(zhí)小於一(yī)定(dìng)數值後對(duì)料(liào)流(liú)調節閥的控製則進入(rù)第(dì)2階段(duàn)
；在第(dì)2階段(duàn)中，在模(mó)塊(kuài)算法的控(kòng)製下(xià)，閥門速度(dù)隨目標(biāo)的接(jiē)近而減(jiǎn)小，當開度小於(yú)設定(dìng)誤(wù)差(chà)後，料流調(tiáo)節閥進入對設定值的跟(gēn)隨(suí)狀態。該控(kòng)製(zhì)模(mó)塊具有控製精(jīng)度高(gāo)，閥門響(xiǎng)應(yīng)速(sù)度快且不受(shòu)閥(fá)門機械特(tè)性(xìng)和液壓(yā)係統特(tè)性變化影(yǐng)響等(děng)特(tè)點，能(néng)夠保(bǎo)證(zhèng)係(xì)統長期，可靠(kào)地工作(zuò)。
3.4 控製效果(guǒ)
圖(tú)5是在國內某大型高爐(lú)上采用(yòng)的伺服(fú)閥控(kòng)製係(xì)統(tǒng)的料(liào)流閥(fá)動作(zuò)曲(qū)綫(xiàn)圖。由圖5可以看出：
（1）料(liào)流(liú)調節閥(fá)設定(dìng)開度角度為(wéi)46.5°，由伺服(fú)閥(fá)驅動(dòng)的料流調節閥(fá)由動作指(zhǐ)令發出(chū)到閥(fá)門(mén)開(kāi)到46.305°（不(bù)大於工藝要求0.2°的(dí)控(kòng)製精度(dù)）所(suǒ)耗費的(dí)時間約(yuē)為(wéi)2.2s。而傳統(tǒng)的由(yóu)比例(lì)閥驅動的料流調節閥通常需要4s以(yǐ)上(shàng)。由此(cǐ)可見，由伺服閥驅動的料流調(tiáo)節(jié)閥(fá)調節速度(dù)是比例(lì)閥(fá)驅動(dòng)的料(liào)流調(tiáo)節閥調(tiáo)節速(sù)度的(dí)1.8倍。
（2）由速(sù)度(dù)設定(dìng)曲綫可以看到，在(zài)料流(liú)調(tiáo)節(jié)閥(fá)開的過程中，開始(shǐ)速(sù)度設定為(wéi)zui大值(zhí)，閥門為全速(sù)開(kāi)，當(dāng)閥(fá)門開到一定角度（由模塊算法計算給定）後(hòu)，速度設定在(zài)控(kòng)製模塊的(dí)控(kòng)製(zhì)下快速下降(jiàng)到(dào)一個較小的值(zhí)，從而使料(liào)流(liú)調(tiáo)節(jié)閥(fá)快(kuài)速(sù)減速(sù)，然後慢(màn)速跟(gēn)隨(suí)設(shè)定速度的(dí)動(dòng)作(zuò)狀態，由(yóu)此(cǐ)保證了(liǎo)閥門動(dòng)作(zuò)過(guò)程的(dí)快(kuài)速(sù)性，準確性(xìng)和(hé)可(kě)靠性(xìng)。
圖5 由液(yè)壓(yā)伺服(fú)閥驅(qū)動的料流(liú)調(tiáo)節(jié)閥控(kòng)製效果(guǒ)

4 結論(lùn)
由上麵(miàn)的(dí)論(lùn)述(shù)我(wǒ)們得出結論(lùn)：該控(kòng)製係統無論(lùn)在(zài)運(yùn)動(dòng)速度，控製靈(líng)敏度，控製精度和可靠性(xìng)等方(fāng)麵(miàn)均比基於比例(lì)閥的(dí)料(liào)流控(kòng)製係(xì)統有(yǒu)較(jiào)大(dà)優(yōu)勢，用(yòng)於控(kòng)製高爐(lú)料流(liú)調節閥(fá)*可以滿足(zú)工藝快(kuài)速(sù)，的(dí)控(kòng)製要求。
由液壓伺服(fú)閥驅(qū)動的料流調(tiáo)節閥及其(qí)控製係統已於2009年在(zài)國內某大型高爐(lú)上得(dé)到了(liǎo)應(yīng)用(yòng)，其(qí)快(kuài)速性，度(dù)和(hé)穩(wěn)定(dìng)性等(děng)方(fāng)麵均取得了(liǎo)較好(hǎo)效果(guǒ)。我們(mén)將(jiāng)繼(jì)續(xù)對(duì)伺服(fú)閥控製係統(tǒng)進行進一步(bù)的研究和(hé)實踐，以(yǐ)實現(xiàn)高爐(lú)恒流量布(bù)料的(dí)要求。