焦?fàn)t機(jī)車自動(dòng)走行系統(tǒng)研究與應(yīng)用

劉建軍（山東鋼鐵萊蕪分公司焦化廠,山東　萊蕪　271104）

焦?fàn)t機(jī)車自動(dòng)走行系統(tǒng)研究與應(yīng)用

劉建軍
（山東鋼鐵萊蕪分公司焦化廠,山東萊蕪271104）

摘要：介紹了焦?fàn)t機(jī)車走行控制系統(tǒng)以及無線感應(yīng)技術(shù)在焦?fàn)t實(shí)際應(yīng)用，將兩者有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t機(jī)車的自動(dòng)走行定位，提高焦?fàn)t生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和工作效率。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；變頻器；無線感應(yīng)；PLC

1　前言

山鋼集團(tuán)萊蕪分公司焦化廠現(xiàn)有8座焦?fàn)t，其中6m焦?fàn)t6座，4.3m焦?fàn)t2座，年產(chǎn)焦炭400萬噸。焦?fàn)t設(shè)備均采用國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)和裝備，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t的機(jī)械化及自動(dòng)化生產(chǎn)。

其中焦?fàn)t機(jī)車電氣控制系統(tǒng)采用西門子300系列ΡLC，傳動(dòng)系統(tǒng)采用西門子MM440系列傳動(dòng)設(shè)備。成熟的裝備及技術(shù)應(yīng)用到焦?fàn)t生產(chǎn)中，運(yùn)行可靠性及安全性非常高。

隨著近年電氣技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化水平要求逐步提高。近幾年，焦?fàn)t機(jī)車全自動(dòng)走行技術(shù)在同行中有了較多的應(yīng)用，結(jié)合焦化廠內(nèi)機(jī)車設(shè)備的特點(diǎn)，研究切合實(shí)際要求的機(jī)車自動(dòng)走行控制系統(tǒng)，提高設(shè)備O運(yùn)行效率。

2　焦?fàn)t機(jī)車走行系統(tǒng)介紹

萊鋼焦化廠焦?fàn)t機(jī)車走行采用西門子VVVF變頻調(diào)速裝置，驅(qū)動(dòng)形式為一拖一和一拖二兩種，變頻裝置配備相應(yīng)的制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻。設(shè)計(jì)正向和反向共四組走行檔位，變頻內(nèi)部采用二進(jìn)制編碼進(jìn)行速度選擇和控制。

走行控制原理圖圖1所示：

圖1　　機(jī)車走行原理圖

根據(jù)上部原理圖可以看出，控制機(jī)車走行共五個(gè)繼電器，分別為K14、K10、K6、K18、K2，通過五組中間繼電器的合理組合實(shí)現(xiàn)機(jī)車4組檔位（高速檔、快速檔、慢速檔、中速檔）的切換。

此外還設(shè)置了變頻故障信息顯示、故障復(fù)位、走行電流等，滿足生產(chǎn)實(shí)際需求。

3　焦?fàn)t機(jī)車定位與通訊技術(shù)

實(shí)現(xiàn)位置爐號(hào)的自動(dòng)識(shí)別方法有很多種，在眾多的定位技術(shù)中，感應(yīng)無線技術(shù)中編碼電纜位置檢測(cè)技術(shù)較為成熟，該技術(shù)是通過鋪設(shè)在移動(dòng)機(jī)車軌道旁的編碼電纜來測(cè)量機(jī)車的位置，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t機(jī)車爐號(hào)自動(dòng)識(shí)別。

萊鋼焦?fàn)t四大車的通信方式全部采用無線或感應(yīng)無線的通信方式。在感應(yīng)無線的通信方式中，編碼電纜既作為位置檢測(cè)使用，又作為數(shù)據(jù)通信使用。通過編碼電纜和車上的天線箱的電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)車載站和地面站的數(shù)據(jù)交換。

通過感應(yīng)無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)車間的通信和機(jī)車位置檢測(cè)，感應(yīng)無線通信技術(shù)研制出煉焦過程自動(dòng)化管理控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能全面解決焦化廠四車之間的相互通信、地址爐號(hào)對(duì)位、推焦和摘門動(dòng)作聯(lián)鎖、生產(chǎn)全過程管理及計(jì)算機(jī)集中聯(lián)控等一系列自動(dòng)化技術(shù)問題。

4　機(jī)車自動(dòng)走行系統(tǒng)

自動(dòng)走行，是指在整個(gè)生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)能隨時(shí)判斷機(jī)車下一個(gè)需要作業(yè)的目標(biāo)位置；在當(dāng)前作業(yè)完成后，自動(dòng)地控制該機(jī)車朝目標(biāo)位置行走；并最終精確定位于目標(biāo)位置。感應(yīng)無線技術(shù)能夠連續(xù)地、精確地檢測(cè)移動(dòng)機(jī)車的位置，并能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)機(jī)車與中控室之間的可靠的通信，因此，在控制系統(tǒng)指揮下，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)機(jī)車自動(dòng)走行和精確定位。

4.1上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)每隔10ms對(duì)推焦車、攔焦車、熄焦車、裝煤車進(jìn)行一次地址檢測(cè)，從而計(jì)算出各機(jī)車所需的運(yùn)行速度：速度=（本次檢測(cè)地址-上次檢測(cè)地址）/50ms。

當(dāng)機(jī)車發(fā)出自動(dòng)走行命令后，ΡLC系統(tǒng)將接收到上位機(jī)系統(tǒng)的地址信息來合理控制機(jī)車速度，控檔方式如下：

當(dāng)機(jī)車位置距離計(jì)劃出焦?fàn)t號(hào)位置大于15米時(shí)，機(jī)車以高速檔走行；當(dāng)機(jī)車位置距離計(jì)劃出焦?fàn)t號(hào)位置大于10米小于15米時(shí)，機(jī)車以快速檔走行；當(dāng)機(jī)車位置距離計(jì)劃出焦?fàn)t號(hào)位置大于5米小于10米時(shí)，機(jī)車以中速檔走行；當(dāng)機(jī)車位置距離計(jì)劃出焦?fàn)t號(hào)位置小于5米時(shí)，機(jī)車以慢速檔走行。

4.2中控PLC系統(tǒng)

中控ΡLC第一次接收到自動(dòng)走行信號(hào)時(shí)，向上位機(jī)申請(qǐng)自動(dòng)走行的目標(biāo)位置和自動(dòng)走行形式。當(dāng)上位機(jī)給出自動(dòng)走行的目標(biāo)位置和自動(dòng)走行形式后，系統(tǒng)處于自動(dòng)走行狀態(tài)。處于自動(dòng)走行狀態(tài)時(shí)，ΡLC給出控制值或距離差和運(yùn)動(dòng)方向，給出如下四個(gè)控制值的報(bào)文：FFH；FEH；FDH；FCH。

4.3車上PLC系統(tǒng)

車上ΡLC接收到來自中控ΡLC的報(bào)文FFH，控制機(jī)車高速行走；報(bào)文FEH，控制機(jī)車中高速行走；報(bào)文FDH，控制機(jī)車中速行走；報(bào)文FCH，控制機(jī)車低速行走；報(bào)文00H，則控制機(jī)車停止。同時(shí)根據(jù)中控ΡLC給出的自動(dòng)走行方向信號(hào)控制機(jī)車運(yùn)動(dòng)方向。

在實(shí)際運(yùn)行中需不斷自適應(yīng)調(diào)整停止點(diǎn)值，調(diào)整的方法是：機(jī)車滑行停止后，若機(jī)車超過目標(biāo)位置X（單位為0.5cm）,則新停止點(diǎn)值=原停止點(diǎn)值+X/2；若機(jī)車不到目標(biāo)位置Y（單位為0.5cm）,則新停止點(diǎn)值=原停止點(diǎn)值-Y/2。

5　結(jié)論

將機(jī)車定位技術(shù)和機(jī)車走行控制系統(tǒng)兩者有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的自動(dòng)走行和定位。在正常生產(chǎn)條件下，機(jī)車定位精度在2-3cm之間，能滿足生產(chǎn)實(shí)際需要，雨雪天氣機(jī)車打滑的情況下定精度稍偏大，需操作人員介入進(jìn)行細(xì)調(diào)，下一步改進(jìn)的方向是設(shè)計(jì)一個(gè)雨天模式，滿足機(jī)車不同環(huán)境下的定位要求。

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