筒倉貯煤卸料小車智能控制系統(tǒng)改造與應(yīng)用

解丹萍，張寧，李宏微，韓莉

（鞍鋼集團工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山 114021）

焦化廠備煤工序普遍采用筒倉進行貯煤，并通過可逆配倉移動式皮帶輸送機卸料小車實現(xiàn)不同煤種的下料任務(wù)。傳統(tǒng)卸料小車的控制方式為工頻控制和機旁手動控制，在實際生產(chǎn)過程中，常發(fā)生各類混料錯倉等質(zhì)量事故和生產(chǎn)安全事故。因此，提出對卸料小車控制系統(tǒng)進行改造升級，以提高卸料小車卸煤倉位準(zhǔn)確性及筒倉貯煤系統(tǒng)自動化控制和信息化管理水平，本文對此做一介紹。

1 存在問題分析

以某焦化廠備煤工序產(chǎn)線為例，該產(chǎn)線共有10個貯煤筒倉，2臺卸料小車為煤倉裝煤，卸料小車軌道長度約247 m，采用滑觸線供電。筒倉貯煤工序系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

圖1 筒倉貯煤工序系統(tǒng)構(gòu)架Fig.1 System Architecture for Working Operations for Deposit Coal in Silos

由于傳統(tǒng)卸料小車采用工頻控制和機旁手動控制方式，當(dāng)控制小車啟停時，會產(chǎn)生較大的沖擊電流，造成小車不能立即停止而發(fā)生移位，即不能準(zhǔn)確停止在卸煤倉位處；且機旁手動控制需由操作員觀察定位小車的卸煤倉位，受人為因素影響，易產(chǎn)生誤差，亦使小車無法準(zhǔn)確找到卸煤倉位。而卸料小車卸煤倉位不正確，是出現(xiàn)混料、原料煤配比改變，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量的根本原因。因此，以提高卸料小車卸煤倉位準(zhǔn)確性為目標(biāo)，對卸料小車控制系統(tǒng)開展改造升級。

2 改造方案及系統(tǒng)功能

2.1 改造方案

經(jīng)過方案的比較與優(yōu)化，筒倉貯煤卸料小車智能控制改造選擇將卸料小車改為變頻控制方式，當(dāng)控制小車啟停時，可以使小車在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式緩慢啟停，無位移現(xiàn)象發(fā)生，提高卸料小車卸煤倉位準(zhǔn)確性；同時，增加卸料小車自動定位控制，根據(jù)小車實時定位及進料信息，通過軟件編程實現(xiàn)小車自動定位控制，保證小車能夠準(zhǔn)確停止在卸煤倉位。

改造后筒倉貯煤工序系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。改造后筒倉貯煤卸料小車智能控制系統(tǒng)主要由小車位置檢測裝置、車號識別裝置、控制裝置、上位機、無線通訊、視頻監(jiān)視裝置及安全保護裝置組成。新增地面控制柜1臺，置于現(xiàn)場卸料小車附近；車載控制柜2臺、變頻柜2臺，置于小車上。備煤區(qū)域采用無線的通訊方式，新增工控機1臺、中控柜1臺，置于操作室。同時，備煤工序新增車號采集柜1臺，置于備煤車間翻車機區(qū)域，用于采集來料車輛車號。

圖2 改造后筒倉貯煤工序系統(tǒng)構(gòu)架Fig.2 System Architecture for Working Operations for Deposit Coal in Silos after Upgraing

2.2 系統(tǒng)功能

改造后，筒倉貯煤卸料小車智能控制系統(tǒng)包括卸料小車位置檢測系統(tǒng)、進料車號識別系統(tǒng)、遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)及附屬系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動控制。筒倉貯煤自動卸料控制方式及流程如圖3所示。

圖3 筒倉貯煤自動卸料控制方式及流程Fig.3 Control Mode for Automatic Unloading System for Deposit Coal in Silos and Control Flow

2.2.1 卸料小車位置檢測系統(tǒng)

卸料小車位置檢測系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測卸料小車的絕對位置，并以通訊方式傳送至主控PLC，在上位機畫面上實時顯示處理。此系統(tǒng)的構(gòu)成及功能如表1所示。

表1 卸料小車位置檢測系統(tǒng)的構(gòu)成及功能Table 1 Composition of Position Detecting System for Unloading Trolley and Function of the System

2.2.2 進料車號識別系統(tǒng)

進料車號識別系統(tǒng)能夠采集到進料車輛的車號，通過車號在數(shù)據(jù)庫中檢索出輸送皮帶上的來料品種，提示操作員來料的品種。此系統(tǒng)的構(gòu)成及功能如表2所示。

表2 進料車號識別檢測系統(tǒng)的構(gòu)成及功能Table 2 Composition of Identification and Detection System for Numbers of Feeding Car and Function of the System

2.2.3 遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)

遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)利用主控PLC將計算機發(fā)來的控制命令和倉位、小車當(dāng)前位置，生成小車運行指令發(fā)送到車載控制柜，控制卸料小車自動找倉。小車能在同一個料倉的不同位置或區(qū)間來回移動卸料，保證料倉倉容利用率最大化，實現(xiàn)多點布料。此系統(tǒng)的構(gòu)成及功能如表3所示。

表3 遠(yuǎn)程自動控制檢測系統(tǒng)的構(gòu)成及功能Table 3 Composition of Remote Automatic Control Detection System and Function of the System

2.2.4 人機交互系統(tǒng)

人機交互系統(tǒng)可通過操作界面控制小車點動運行、停止或輸入目標(biāo)定點停車。此系統(tǒng)的構(gòu)成及功能如表4所示。

表4 人機交互系統(tǒng)的構(gòu)成及功能Table 4 Composition of Human-machine Interaction System and Function of the System

2.2.5 附屬系統(tǒng)

附屬系統(tǒng)通過增加監(jiān)控及安全保護裝置 （包括極限防撞裝置、下料口邊界限制、檢測系統(tǒng)故障保護），提高了卸料小車智能控制系統(tǒng)的安全性。此系統(tǒng)的構(gòu)成及功能如表5所示。

表5 附屬系統(tǒng)的構(gòu)成及功能Table 5 Composition of Subsidiary System and Function of the System

改造升級后，筒倉貯煤卸料小車卸煤倉位的準(zhǔn)確性得到了明顯提高，無移位現(xiàn)象，避免了混料、原料煤配比改變等質(zhì)量事故和生產(chǎn)安全事故，大大提高了自動化控制水平和信息化管理水平，保障了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的安全運行。

3 結(jié)論

（1）筒倉貯煤卸料小車智能控制系統(tǒng)改造升級，通過將卸料小車改為變頻控制方式，增加卸料小車自動定位控制，提高了卸料小車卸煤倉位的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了對卸料小車卸煤位置的智能檢測，大大提高了自動化控制水平和信息化管理水平，保障了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的安全運行。

（2）筒倉貯煤卸料小車智能控制系統(tǒng)改造后的應(yīng)用效果良好，有效避免了各類混料錯倉等質(zhì)量事故和生產(chǎn)安全事故的發(fā)生，對以小車卸料、采用倉室貯存物料的相關(guān)工藝智能化改進提供了很好的應(yīng)用實例，對整體工藝智能化提升具有借鑒意義。