焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)分析

摘要：在焦爐機械領(lǐng)域內(nèi)，為提高煉焦行業(yè)焦爐機械設(shè)備的自動化水平，提高焦爐生產(chǎn)的安全性能，做好焦爐機械的設(shè)備控制系統(tǒng)十分重要。因此，文章對焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)進行了分析探討，并借助現(xiàn)代化技術(shù)手段，解決機械設(shè)備控制系統(tǒng)信息的交互問題，實現(xiàn)自動化管理，從而有效管理焦爐機械的安全運轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：焦爐；控制系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0022-02

近年來，隨著煉焦工業(yè)的不斷發(fā)展，焦炭已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電石、鑄造、氣體焦炭等領(lǐng)域內(nèi)，推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展。根據(jù)國家鋼鐵發(fā)展政策及可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略的需要，焦爐機械設(shè)備向大容積、環(huán)保、智能化方向發(fā)展，提高焦爐設(shè)備的機械化、自動化水平，保障焦爐生產(chǎn)過程的安全性。為保證人員安全及焦爐生產(chǎn)的高效率，我們需要對焦爐機械設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)進行分析，準確把握焦爐機械設(shè)備狀況，提高設(shè)備管理水平，才能推動我國焦爐生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

1焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

要對焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)做好理論研究工作，需要了解焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，從而理解焦爐機械設(shè)備控制的運行原理。因此，筆者歸納了焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，并分析了其特點，系統(tǒng)的技術(shù)分析提供理論依據(jù)。

1.1無線通訊理論

無線通訊技術(shù)是焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)中的常見技術(shù)，它應(yīng)用于機械設(shè)備控制系統(tǒng)中，可以有效地防止操作失誤，防止焦爐機械設(shè)備與爐體不合理的刮碰導(dǎo)致的損壞，從而提高操作工人作業(yè)的舒適度，改善工藝水平。而且無線通訊技術(shù)的硬件體積小，占用空間少，其通訊速度快，便于安裝調(diào)試，對工程的技術(shù)完善具有非常良好的效果。在焦爐機械設(shè)備中安裝無線通訊工作，可以滿足焦化惡劣環(huán)境下對產(chǎn)品的苛刻要求，同時又可以防止推焦車、攔焦車、裝煤車和熄焦車之間出現(xiàn)時間差，影響焦爐生產(chǎn)及焦炭質(zhì)量。

1.2控制系統(tǒng)模塊

PLC控制系統(tǒng)模塊是一種可編程控制器，它是一種適用于工業(yè)環(huán)境的專業(yè)計算機系統(tǒng)，具有運行穩(wěn)定和很高的抗干擾性，被廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)中。PLC控制模塊在工業(yè)環(huán)境下可以實現(xiàn)對焦爐機械設(shè)備的數(shù)字化運轉(zhuǎn)管理，通過其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯，實現(xiàn)對焦爐設(shè)備的程序化智能管理控制，同時，更具數(shù)字式或模擬式的輸入與輸出，控制焦爐生產(chǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)，保證系統(tǒng)的安全性。而且PLC具有可能可靠、適應(yīng)性強、系統(tǒng)安裝容量小，維護改造方便等特點，能夠適應(yīng)焦爐生產(chǎn)惡劣環(huán)境，深受焦爐生產(chǎn)行業(yè)的喜愛。

2系統(tǒng)總體設(shè)計

在現(xiàn)代工業(yè)自動控制系統(tǒng)的運行中，對系統(tǒng)運行分層設(shè)計是一種常用的方法。在焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)中，通過系統(tǒng)分層設(shè)計，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的相互配合。系統(tǒng)分層設(shè)計是將系統(tǒng)中不同的功能模塊按照其相互作用相互聯(lián)系進行層次和分類，這樣容易掌握系統(tǒng)的主體，提高系統(tǒng)開發(fā)的效率，而且又有助于系統(tǒng)的模塊化，便于系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。在焦爐機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)過程中，如果焦爐機械運作缺乏規(guī)律，會嚴重影響焦爐的工作效率。通過對焦爐生產(chǎn)活動進行合理布局，分層次設(shè)計焦爐設(shè)備的運行秩序，可以最大程度提高焦爐設(shè)備的工作效率，保證焦爐設(shè)備安全運轉(zhuǎn)。

在系統(tǒng)設(shè)計中，需要以通訊作為系統(tǒng)鏈接的紐帶，系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的相互聯(lián)系需要以通信技術(shù)作為支撐，這就要求在系統(tǒng)設(shè)備上都要安裝好信息收發(fā)器，從而保證無線通信網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)。通過系統(tǒng)分層設(shè)計，可以將焦爐機械生產(chǎn)分層幾個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)系統(tǒng)配合的穩(wěn)定性。例如，在焦爐生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，我們可以將連鎖控制系統(tǒng)分為五個部分：主控室、推焦車、裝煤車、攔焦車、熄焦車。利用無線通信技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)信息的交流與傳遞，而主控室內(nèi)的工業(yè)控制計算機便可與四大機車內(nèi)部的機車控制器進行數(shù)字通訊。機車控制器是機車內(nèi)部的控制系統(tǒng)，結(jié)合爐號識別子系統(tǒng)，精確對正子系統(tǒng)實現(xiàn)了四大機車自動行走、爐號識別、精確對位等操作。

焦爐機車自動行走、自動定位主要利用車輛對位系統(tǒng)和“三車聯(lián)鎖”實現(xiàn)。①推焦車：推焦車按照中控室的命令來進行工作的。系統(tǒng)按照出焦順序來進行控制，從而準確的對推焦車進行定位，通過中控電腦“確認”按鈕到達指定爐號。當推焦車準確定位后，若是推焦車接受到“允許”推焦和平煤信號后，開始進行三車聯(lián)鎖識別確認后，按照設(shè)定PLC程序工作。②攔焦車：攔焦車按照中控室的指令，按程序設(shè)計順序來控制攔焦車，經(jīng)過信號確認行走到達指定的爐號，幫助導(dǎo)焦柵獲取準確的定位信息，推焦過程完后，導(dǎo)焦柵能夠?qū)崿F(xiàn)自動化收回，循環(huán)實施下一步作業(yè)。③裝煤車：裝煤車按照中控室的指令，經(jīng)過信號確認達到指定的爐號，以設(shè)定裝煤程序來控制裝煤車，實現(xiàn)快速完成裝煤，并且配合推焦車進行平煤工作。裝煤工作完成之后，按下“確認”鍵就可以到達煤塔，從而對煤進行再次補充，循環(huán)實施下一步作業(yè)。④熄焦車：熄焦車按照中控室的指令，經(jīng)過信號確認到達指定的爐號，待攔焦車到到固定位置后進行接焦。接焦工作完成之后，按下“確認”鍵就可以到達干熄焦提升井，通過“APS”對位系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化的接罐、送罐作業(yè)，循環(huán)實施下一步作業(yè)。

3連鎖控制系統(tǒng)設(shè)計

在煉焦生產(chǎn)環(huán)節(jié)，焦爐車輛連鎖控制是保證機車運行安全的必要條件。而計算機技術(shù)，PLC技術(shù)，光電編碼技術(shù)以及變頻技術(shù)的應(yīng)用，是實現(xiàn)機械設(shè)備自動化控制的主要保證，大大降低了煉焦作業(yè)人員的勞動強度，提高了煉焦生產(chǎn)的安全性。在煉焦過程中，車輛連鎖主要經(jīng)過以下環(huán)節(jié)：①行走對位過程連鎖；②取門過程連鎖；③推焦過程聯(lián)鎖；④接焦過程連鎖；⑤平煤過程連鎖；⑥裝煤加煤過程連鎖；⑦干熄焦裝焦過程連鎖。通過煉焦車輛連鎖，可以實現(xiàn)對煉焦車輛的準確定位，實現(xiàn)推焦、接焦、加煤、裝焦流程化循環(huán)生產(chǎn)。

焦爐生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝要求十分嚴格，焦爐結(jié)焦時間不同，對焦炭的品質(zhì)具有重要的影響，而且爐溫控制也是影響焦炭質(zhì)量的重要因素，同時，由于焦爐生產(chǎn)的環(huán)境十分惡劣，工作強度大，而且全天候工作，單純依靠人工操作難以保障產(chǎn)品質(zhì)量。這就要求在焦爐生產(chǎn)過程中，要重視焦爐機械設(shè)備控制的自動化水平，滿足上述性能的要求。同時，在焦爐機械控制系統(tǒng)設(shè)置時，要對中控室中設(shè)置焦爐機械設(shè)備的同步系統(tǒng)，通過PLC系統(tǒng)，并以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為接口，監(jiān)控焦爐設(shè)備的實時運行狀況，處置應(yīng)急突發(fā)事件。

同時，在焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)置時，應(yīng)當注重系統(tǒng)的軟件設(shè)計水平。因為在煉焦行業(yè)，車輛的體積較大，而且一般都重上百噸，而且煉焦行業(yè)的機械設(shè)備數(shù)量龐大，稍微不慎，可能會發(fā)生車體與爐體相撞，造成機械設(shè)備和爐體的損害。因此，在設(shè)計過程中，我們要以安全生產(chǎn)為指導(dǎo)，根據(jù)具體生產(chǎn)任務(wù)操作及嚴格執(zhí)行作業(yè)指令，嚴密監(jiān)視電腦屏幕的設(shè)備運行信息變化，保證人身及設(shè)備安全。

4定位系統(tǒng)的設(shè)計

在焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)中，提高機械設(shè)備的定位能力，對保證焦爐生產(chǎn)的安全性具有重要的影響。在焦爐生產(chǎn)過程中的定位控制包括粗定位階段和精確定位階段。一般而言，當焦爐機車與爐門之間間距>350 mm時，為粗定位階段，一般通過測定行走動輪上的脈沖編碼，確定其對應(yīng)的位置，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的定位。而當焦爐機車與爐門之間間距<350 mm時，則進入了精定位階段，此時，焦爐機車以一個較慢的速度進入目標編碼區(qū)，然后通過光電傳感器，確定機械設(shè)備的位置，并將其狀態(tài)發(fā)送至PLC系統(tǒng)，從而識別二進制編碼的爐號，進而實現(xiàn)距離的矯正和精確定位。

為了提高焦爐機車行為的穩(wěn)定性，保證焦爐機車高效率運轉(zhuǎn)，我們需要對焦爐機車的定位技術(shù)不斷進行創(chuàng)新。在粗定位階段我們可以對行走動輪上的編碼器的脈沖數(shù)量乘以累計次數(shù)了解機車的當前位置，并將預(yù)存的目標數(shù)據(jù)進行對比分析，從而確定機車粗定位的位置，實現(xiàn)粗定位階段的任務(wù)。同我們可以根據(jù)粗定位階段的變頻器頻率設(shè)定值，計算煉焦車的位置。而在精定位階段，我們則可以依靠碼牌識別爐號，消除脈沖編碼器的誤差，從而矯正精確定位階段的距離。

為了保證精確定位階段的精準度，避免出現(xiàn)爐體與煉焦車的碰撞。我們可以將精確定位階段的剩余距離設(shè)定為定位值，并保證焦爐機車緩慢移動，以最小速度限定法確定焦爐機車的位置，縮短定位時間。而且焦爐機車緩慢運動，可以隨時準備停產(chǎn)，以處理突發(fā)問題。緩慢移動機車可以減少機車慣性，當爐號與目標爐號吻合時，可以實現(xiàn)機車的驟停，最終精確定期目標位置處。

5結(jié)語

近年來焦炭生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)取得了長足發(fā)展。在煉焦行業(yè)的發(fā)展過程中，推動煉焦行業(yè)設(shè)備的自動化，對于煉焦行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。通過對煉焦行業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)改革，可以大幅度提高煉焦行業(yè)的生產(chǎn)水平，保證煉焦生產(chǎn)的安全性。筆者分析了煉焦機械設(shè)備控制的核心技術(shù)，希望通過對焦爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行分析，推動我國煉焦行業(yè)的發(fā)展。

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