焦?fàn)t機(jī)智能化控制系統(tǒng)改造

李 磊

(馬鋼集團(tuán)招標(biāo)咨詢有限公司 安徽馬鞍山 243002)

焦?fàn)t機(jī)車進(jìn)行無人化及智能改造，能夠改善作業(yè)環(huán)境及提高勞動(dòng)生產(chǎn)性效果，焦?fàn)t機(jī)車的快速，精準(zhǔn)，可靠的自動(dòng)定位是實(shí)現(xiàn)無人化，智能化的核心。采用線性編碼器實(shí)現(xiàn)機(jī)車的初定位，再利用定位碼牌實(shí)現(xiàn)機(jī)車的精準(zhǔn)定位，改變傳統(tǒng)的僅僅依靠編碼電纜進(jìn)行定位或者通過旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行初定為帶來的定為精度不高或者精確定位成功概率低等狀況。

工廠環(huán)境比較復(fù)雜，對(duì)無線通訊有影響的障礙物及干擾源較多，通過采用定向天線，減少外部干擾源，增加機(jī)車上的發(fā)送和接收天線，盡量避開障礙物。另外再增設(shè)一套冗余無線通訊系統(tǒng)，當(dāng)其中一套通訊系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障自動(dòng)切換到另一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不間斷的通訊。

1 定位系統(tǒng)的改進(jìn)措施：

首先，在原有焦?fàn)t機(jī)車的定位基礎(chǔ)上，改進(jìn)定位系統(tǒng)，為在定位系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)根據(jù)焦?fàn)t膨脹的微調(diào)及精準(zhǔn)定位，使用編碼電纜，完善現(xiàn)有的定位系統(tǒng)，并交叉確認(rèn)傳感器信息，提高無人操作的穩(wěn)定性。線性編碼器是無接觸、無修正方式確認(rèn)機(jī)車絕對(duì)位置的傳感器，精度在0.1mm以上，為了解決現(xiàn)有軌道式接觸式的旋轉(zhuǎn)編碼器打滑、震動(dòng)等導(dǎo)致的誤差問題而設(shè)置。

實(shí)現(xiàn)的功能是焦?fàn)t的每個(gè)炭化室對(duì)應(yīng)一個(gè)位置識(shí)別碼，機(jī)車能夠根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)精確可靠地行走到位，并與其他機(jī)車和設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行連鎖。

2 焦?fàn)t機(jī)車系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：

無線通訊采用5GHZ頻率進(jìn)行通訊，該頻率段使用19個(gè)非重疊頻道，其非重疊頻道多，頻道間干擾少，主要適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的大規(guī)模設(shè)計(jì)。因此使用5GHZ無線頻率減少外部干擾的影響，無指向性天線替換為指向性天線從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通訊環(huán)境。為確保通訊性能的連續(xù)性，使用雙重冗余結(jié)構(gòu)，雙重冗余結(jié)構(gòu)方式在無線通訊線路有異常時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換至預(yù)備通訊線路。另外專門設(shè)置無線通訊的工程師站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄無線通訊的狀態(tài)及事件記錄。

網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 選定無線頻率

5GHZ方式使用19個(gè)非重疊頻道，其非重疊頻道多，頻道間干擾少，主要適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的大規(guī)模設(shè)計(jì)。因此使用5GHZ無線頻率減少外部干擾影響，無指向性天線替換為指向性天線從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通訊環(huán)境。

2.2 控制通訊

控制通訊是指為PLC控制及HMI信號(hào)構(gòu)建的各機(jī)車及其附屬設(shè)施與地面站的通訊系統(tǒng)。

推焦車、T/car利用光纜與地面站進(jìn)行通訊，裝煤車、電機(jī)車使用無線通訊系統(tǒng)。為確保無線通訊性能的可靠性及連續(xù)性，使用雙重結(jié)構(gòu)。雙重結(jié)構(gòu)方式在無線通訊線路有異常時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換至備用通訊線路。

控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖如圖2所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)圖

圖2 控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖

2.3 影像通訊

監(jiān)視各機(jī)車動(dòng)作狀態(tài)所需的通訊系統(tǒng)。

通過有線、無線通訊在中控室和推焦車監(jiān)視各機(jī)車狀況及全部機(jī)車位置。追加設(shè)置能夠監(jiān)視全部機(jī)車位置及狀況的爐全景工業(yè)視頻監(jiān)控。

影像網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖如圖3所示。

使用光纜及無線局域網(wǎng)以太網(wǎng)方式并構(gòu)成在線通訊和備用通訊，因此出現(xiàn)障礙時(shí)可自動(dòng)轉(zhuǎn)換為備用。

安裝可監(jiān)視無線局域網(wǎng)以太網(wǎng)設(shè)備的故障及查詢履歷的監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)視無線感應(yīng)度及故障。

3 通訊信號(hào)程序及焦?fàn)t機(jī)車之間的連鎖調(diào)試：

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)升級(jí)完成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行機(jī)車之間的通信軟件的修改調(diào)試以滿足設(shè)備無人化的需求。再進(jìn)行焦?fàn)t機(jī)車之間的連鎖調(diào)試。

圖3 影像網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖

主PLC將所有機(jī)車和光纜通訊、無線通訊系統(tǒng)，接收/整合信息，并將其傳送至HMI 服務(wù)器。接收各機(jī)車的信息和整合HMI設(shè)定的信息，進(jìn)行機(jī)車的 連鎖、防沖撞、無人聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的推焦/裝煤相關(guān)動(dòng)作指令。

安裝位置為地面電氣室，需進(jìn)行通訊的對(duì)象為機(jī)車、附屬設(shè)備(ECS、高壓水、放散、 Proven), 干熄焦, HMI服務(wù)器等。

焦?fàn)t設(shè)備智能化改造后，改善了作業(yè)環(huán)境并且提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，機(jī)車運(yùn)行定位更精準(zhǔn)，大大提升效率和產(chǎn)量。設(shè)備不會(huì)因?yàn)樾盘?hào)不好，出現(xiàn)運(yùn)行過程中的操作偏差。