焦爐機車自動走行系統研究與應用

劉建軍（山東鋼鐵萊蕪分公司焦化廠,山東　萊蕪　271104）

焦爐機車自動走行系統研究與應用

劉建軍
（山東鋼鐵萊蕪分公司焦化廠,山東萊蕪271104）

摘要：介紹了焦爐機車走行控制系統以及無線感應技術在焦爐實際應用，將兩者有機結合來實現焦爐機車的自動走行定位，提高焦爐生產的自動化水平和工作效率。

關鍵詞：自動化；變頻器；無線感應；PLC

1　前言

山鋼集團萊蕪分公司焦化廠現有8座焦爐，其中6m焦爐6座，4.3m焦爐2座，年產焦炭400萬噸。焦爐設備均采用國內先進技術和裝備，實現焦爐的機械化及自動化生產。

其中焦爐機車電氣控制系統采用西門子300系列ΡLC，傳動系統采用西門子MM440系列傳動設備。成熟的裝備及技術應用到焦爐生產中，運行可靠性及安全性非常高。

隨著近年電氣技術的進步，生產對設備的自動化水平要求逐步提高。近幾年，焦爐機車全自動走行技術在同行中有了較多的應用，結合焦化廠內機車設備的特點，研究切合實際要求的機車自動走行控制系統，提高設備O運行效率。

2　焦爐機車走行系統介紹

萊鋼焦化廠焦爐機車走行采用西門子VVVF變頻調速裝置，驅動形式為一拖一和一拖二兩種，變頻裝置配備相應的制動單元及制動電阻。設計正向和反向共四組走行檔位，變頻內部采用二進制編碼進行速度選擇和控制。

走行控制原理圖圖1所示：

圖1　　機車走行原理圖

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

此外還設置了變頻故障信息顯示、故障復位、走行電流等，滿足生產實際需求。

3　焦爐機車定位與通訊技術

實現位置爐號的自動識別方法有很多種，在眾多的定位技術中，感應無線技術中編碼電纜位置檢測技術較為成熟，該技術是通過鋪設在移動機車軌道旁的編碼電纜來測量機車的位置，實現焦爐機車爐號自動識別。

萊鋼焦爐四大車的通信方式全部采用無線或感應無線的通信方式。在感應無線的通信方式中，編碼電纜既作為位置檢測使用，又作為數據通信使用。通過編碼電纜和車上的天線箱的電磁感應實現車載站和地面站的數據交換。

通過感應無線技術實現了機車間的通信和機車位置檢測，感應無線通信技術研制出煉焦過程自動化管理控制系統，該系統能全面解決焦化廠四車之間的相互通信、地址爐號對位、推焦和摘門動作聯鎖、生產全過程管理及計算機集中聯控等一系列自動化技術問題。

4　機車自動走行系統

自動走行，是指在整個生產過程中，控制系統能隨時判斷機車下一個需要作業的目標位置；在當前作業完成后，自動地控制該機車朝目標位置行走；并最終精確定位于目標位置。感應無線技術能夠連續地、精確地檢測移動機車的位置，并能夠實現移動機車與中控室之間的可靠的通信，因此，在控制系統指揮下，能夠實現移動機車自動走行和精確定位。

4.1上位機系統

上位機系統每隔10ms對推焦車、攔焦車、熄焦車、裝煤車進行一次地址檢測，從而計算出各機車所需的運行速度：速度=（本次檢測地址-上次檢測地址）/50ms。

當機車發出自動走行命令后，ΡLC系統將接收到上位機系統的地址信息來合理控制機車速度，控檔方式如下：

當機車位置距離計劃出焦爐號位置大于15米時，機車以高速檔走行；當機車位置距離計劃出焦爐號位置大于10米小于15米時，機車以快速檔走行；當機車位置距離計劃出焦爐號位置大于5米小于10米時，機車以中速檔走行；當機車位置距離計劃出焦爐號位置小于5米時，機車以慢速檔走行。

4.2中控PLC系統

中控ΡLC第一次接收到自動走行信號時，向上位機申請自動走行的目標位置和自動走行形式。當上位機給出自動走行的目標位置和自動走行形式后，系統處于自動走行狀態。處于自動走行狀態時，ΡLC給出控制值或距離差和運動方向，給出如下四個控制值的報文：FFH；FEH；FDH；FCH。

4.3車上PLC系統

車上ΡLC接收到來自中控ΡLC的報文FFH，控制機車高速行走；報文FEH，控制機車中高速行走；報文FDH，控制機車中速行走；報文FCH，控制機車低速行走；報文00H，則控制機車停止。同時根據中控ΡLC給出的自動走行方向信號控制機車運動方向。

在實際運行中需不斷自適應調整停止點值，調整的方法是：機車滑行停止后，若機車超過目標位置X（單位為0.5cm）,則新停止點值=原停止點值+X/2；若機車不到目標位置Y（單位為0.5cm）,則新停止點值=原停止點值-Y/2。

5　結論

將機車定位技術和機車走行控制系統兩者有機結合，實現機車的自動走行和定位。在正常生產條件下，機車定位精度在2-3cm之間，能滿足生產實際需要，雨雪天氣機車打滑的情況下定精度稍偏大，需操作人員介入進行細調，下一步改進的方向是設計一個雨天模式，滿足機車不同環境下的定位要求。

參考文獻：

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