于慶泉  初曉旭 張彥  楊金星 王恩興

(鞍鋼股份皺魚(yú)圈鋼鐵分公司煉焦部 營(yíng)口 115007)

【摘要】應(yīng)用碼牌定位、編碼器測(cè)距、自動(dòng)控制等多項(xiàng)技術(shù)對(duì)熄焦車(chē)走行電控系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了熄焦車(chē)超速報(bào)警和自動(dòng)減速等功能，提高了熄焦車(chē)的安全性能。

【關(guān)鍵詞】熄焦車(chē)；碼牌定位；編碼器； 自動(dòng)減速

1前言

熄焦車(chē)是煉焦生產(chǎn)的主要設(shè)備，其主要工作是將焦炭送往干熄焦或濕熄焦進(jìn)行熄焦作業(yè)，如圖1所示。熄焦車(chē)走行電控系統(tǒng)由走行主令開(kāi)關(guān)、可編程控制器(PLC)、變頻器等幾部分組成。設(shè)計(jì)分為4檔速度控制，1檔速度約為5m/min,4檔速度約為200m/min。操作人員通過(guò)走行主令開(kāi)關(guān)將速度檔位指令傳送給PLC, PLC經(jīng)過(guò)計(jì)算后將速度指令傳送給變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)按照速度指令運(yùn)轉(zhuǎn)。原設(shè)計(jì)的這種控制方式?jīng)]有對(duì)熄焦車(chē)的走行速度加以限制，走行速度由操作人員通過(guò)走行主令控制，存在一定的安全隱患。在操作人員岀現(xiàn)精神不集中或者突發(fā)疾病失去意識(shí)的情況下，熄焦車(chē)便會(huì)失去控制沖岀應(yīng)有的運(yùn)行區(qū)域，造成熄焦車(chē)脫軌、紅焦落地等嚴(yán)重事故。因此，對(duì)熄焦車(chē)走行電控系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了熄焦車(chē)超速報(bào)警和自動(dòng)減速等功能，提高了熄焦車(chē)的安全性能。

2改進(jìn)措施

如圖2所示，熄焦車(chē)走行電控系統(tǒng)改進(jìn)主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：

(1)地址坐標(biāo)系的建立:在熄焦車(chē)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)增加了代表地址編碼的不銹鋼碼牌，形成了地址坐標(biāo)體系。在熄焦車(chē)增加碼牌閱讀頭及運(yùn)行距離編碼器，這樣就可以通過(guò)碼牌閱讀頭和編碼器檢測(cè)到熄焦車(chē)的實(shí)時(shí)位置信息，為超速報(bào)警及自動(dòng)減速提供位置依據(jù)。

(2)運(yùn)行區(qū)域及其安全運(yùn)行速度的劃定:將熄焦車(chē)運(yùn)行區(qū)域劃分為4檔速度區(qū)、3檔速度區(qū)、1~2檔速度區(qū)三個(gè)區(qū)域。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，熄焦車(chē)在4檔速度區(qū)以任意速度行駛均可滿(mǎn)足安全停車(chē)的要求；在3檔速度區(qū)而速度為4檔時(shí)便有可能沖出軌道邊界;在1~2檔速度區(qū)而速度高于2檔時(shí)極易沖出軌道邊界。因此，為確保熄焦車(chē)安全運(yùn)行，規(guī)定3檔速度區(qū)限制4檔速度，熄焦車(chē)只可以3檔及以下速度行駛，1~2檔速度區(qū)限制3~4檔速度，熄焦車(chē)只可以2檔及以下速度行駛。

(3) PLC控制系統(tǒng)程序的改進(jìn)：在熄焦車(chē)PLC控制系統(tǒng)程序中增加了實(shí)時(shí)位置計(jì)算程序、聲光報(bào)警程序和強(qiáng)制減速程序。這是一組后臺(tái)程序，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到操作人員駛?cè)胨俣认拗茀^(qū)而走行主令檔位給定高于安全行駛的檔位時(shí)，則立即發(fā)出聲光報(bào)警提示，同時(shí)PLC控制變頻器自動(dòng)減速。

3主要設(shè)備及工作原理

熄焦車(chē)自動(dòng)減速裝置的主要設(shè)備及其工作原理如圖3所示。

(1) 碼牌：不銹鋼碼牌以格雷碼編碼規(guī)則編寫(xiě)，每個(gè)碼牌代表一個(gè)絕對(duì)地址。在熄焦車(chē)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)設(shè)置一系列不銹鋼碼牌以形成地址坐標(biāo)系。

(2) 閱讀頭：閱讀頭將碼牌信息讀取到熄焦車(chē)PLC,作為熄焦車(chē)的絕對(duì)地址使用。

(3) 編碼器:編碼器安裝在電動(dòng)機(jī)非負(fù)荷側(cè)軸承上，將熄焦車(chē)的實(shí)際位移量傳送給PLC。

(4)可編程控制器PLC：PLC綜合閱讀頭傳回的離散量絕對(duì)地址和編碼器傳回的連續(xù)量運(yùn)行位移即可計(jì)算出熄焦車(chē)的真實(shí)位置(精確到毫米)。

再根據(jù)熄焦車(chē)的位置信息識(shí)別岀熄焦車(chē)當(dāng)前位于哪一個(gè)速度限制區(qū)內(nèi)，并對(duì)熄焦車(chē)的速度進(jìn)行限制。當(dāng)人為給定速度檔位高于安全行駛速度檔位時(shí),PLC自動(dòng)控制聲光報(bào)警器報(bào)警.同時(shí)自動(dòng)將人為速度給定值屏蔽、將一個(gè)安全行駛速度給定值傳送給變頻器，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速，確保熄焦車(chē)安全行駛。

(5)變頻器：變頻器根據(jù)PLC輸出的速度給定值控制變頻電動(dòng)機(jī)減速，同時(shí)利用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻對(duì)熄焦車(chē)實(shí)施制動(dòng)，直至熄焦車(chē)速度降至PLC給定的速度。

(6)聲光報(bào)警器:聲光報(bào)警器根據(jù)PLC的報(bào)警指令發(fā)岀聲音和閃光報(bào)警，提示操作人員已經(jīng)超速。當(dāng)操作人員將走行主令控制器的速度檔位給定降至安全行駛速度檔位以下時(shí)，聲光報(bào)警消失。

4控制流程

熄焦車(chē)自動(dòng)減速技術(shù)的控制流程如圖4所示。裝置首先對(duì)地址進(jìn)行檢測(cè)與計(jì)算，然后與事先設(shè)定的地址范圍進(jìn)行比較，確定車(chē)輛位于哪個(gè)速度控制區(qū)域。1~2檔速度控制區(qū)限制3檔和4檔速度，如果人為給定高于2檔速度則在發(fā)出聲光報(bào)警 的同時(shí)屏蔽人為給定、強(qiáng)制速度給定為2檔。3檔速度控制區(qū)限制4檔速度，如果人為給定高于3檔速度則發(fā)出聲光報(bào)警同時(shí)屏蔽人為給定、強(qiáng)制速度給定為3檔。4檔速度控制區(qū)不限制速度，流程結(jié)束。

5結(jié)語(yǔ)

熄焦車(chē)走行電控系統(tǒng)改進(jìn)，成功應(yīng)用了碼牌定位技術(shù)、編碼器測(cè)距技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，是一次依靠自己的力量技術(shù)創(chuàng)新、戰(zhàn)勝困難的有益嘗試。在此過(guò)程中鍛煉了隊(duì)伍，積累了經(jīng)驗(yàn)，也為日后進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新工作贏得了信心,奠定了基礎(chǔ)。

目前只是實(shí)現(xiàn)了熄焦車(chē)超速報(bào)警和自動(dòng)減速技術(shù)。未來(lái)，隨著自動(dòng)檢測(cè)和無(wú)線通信等技術(shù)的成熟，熄焦車(chē)乃至焦?fàn)t四大車(chē)的無(wú)人駕駛技術(shù)必將成為現(xiàn)實(shí)。