轉(zhuǎn)爐地面平車智能控制優(yōu)化

陳世亮

（河北鋼鐵集團宣鋼公司二鋼軋廠，河北 宣化 075100）

轉(zhuǎn)爐煉鋼[1]的持續(xù)生產(chǎn)，離不開地面車輛的物資運轉(zhuǎn)，鐵水、鋼水、廢鋼的使用和爐渣的排出，都是通過地面平車和天車吊運進(jìn)行運輸?shù)?，該物流關(guān)聯(lián)著煉鐵和煉鋼的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)。平車的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，意味著物資原料能夠及時到達(dá)和離開各個生產(chǎn)車間。車間技術(shù)人員通過在日常維護(hù)和點檢中發(fā)現(xiàn)，平車在使用時，偶爾會出現(xiàn)行駛超出預(yù)定距離，撞擊到同軌道的其他車輛或者防撞樁上。這些情況將會導(dǎo)致，平車撞擊面受損，減速機和軸承會不同程度受損，平車上載重鐵水、鋼水飛濺，同時如果平車上有稱重設(shè)備，甚至?xí)绊戃囕v稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。而平車減速機、軸承和線纜的修復(fù)和更換都將花費較長的時間，進(jìn)而影響這條軌道上平車的使用，甚至導(dǎo)致影響整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏。

1 轉(zhuǎn)爐地面平車智能控制方案分析

由于折罐[2]間隧道內(nèi)煙塵較大，目視以及監(jiān)控畫面觀察到的現(xiàn)場平車行駛位置情況有時不是很清楚，很容易出現(xiàn)同軌道兩個平車相碰或者行駛到軌道兩側(cè)邊緣撞擊防撞柱。而平車上的鐵水稱重系統(tǒng)是很重要的計量設(shè)備，撞擊的振動有可能對稱重的準(zhǔn)確性以及稱重設(shè)備產(chǎn)生影響。車輛撞擊以及無法及時停車也將極大地?fù)p害減速機和軸承，同時，平車上時常載有滿罐的鐵水，撞擊行為將導(dǎo)致鐵水在慣性下有可能濺出，高溫鐵水將對平車以及平車上稱重傳感器，兩側(cè)的儀表和動力電纜造成損壞。通過現(xiàn)場觀察實驗，本單位技術(shù)人員對平車控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，在原有的操作人員的手動操作模式下，通過定位平車位置，編寫后臺程序進(jìn)行實時監(jiān)控，對可能出現(xiàn)的錯誤行駛行為及時制動并報警提示操作人員，避免撞擊事故的出現(xiàn)引發(fā)設(shè)備損傷。該系統(tǒng)通過在軌道兩側(cè)、隧道出口，設(shè)置對射限位和漫射限位，來定位車輛所處區(qū)域。并通過采集變頻器轉(zhuǎn)速以及減速機速比，經(jīng)過后臺程序計算，以此來定位平車的精確位置和同軌兩車相互位置，以及通過在上位機上添加監(jiān)控畫面及報警提示顯示給操作人員?？紤]到現(xiàn)場環(huán)境高溫、鐵水飛濺、粉塵大的惡劣情況，同時添加了智能控制的連鎖解除功能，防止限位損壞時導(dǎo)致平車無法控制運行。

2 轉(zhuǎn)爐地面平車智能控制位置信號檢測優(yōu)化

借助折罐間原有的PLC 控制系統(tǒng)以及上位機監(jiān)控軟件[3]，采集對射限位和漫射限位參數(shù)，將位置信號傳回PLC，通過編寫的控制程序，準(zhǔn)確定位平車的位置和同軌道兩個平車相互位置，在原有的平車控制程序的基礎(chǔ)上，增加位置判斷，連鎖平車控制程序，能夠在出現(xiàn)超距和越位行駛時，斷開運行信號，發(fā)出停車命令和報警信號。同時借助上位機軟件實時的顯示位置和報警信息，輔助供操作人員對平車的日常行駛操作。

3 轉(zhuǎn)爐地面平車智能控制位置智能識別優(yōu)化

鐵水平車位置智能識別是在鐵水車原有運行控制方式中增加距離識別和車輛位置判斷功能，通過停車限位信號及車輛之間的設(shè)定間距，智能地發(fā)出停車指令。首先是限位選型，目前使用的接觸式限位對于折罐一條線內(nèi)運行兩部車輛的狀態(tài)，不能準(zhǔn)確判斷出車輛位置，并且現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，接觸式限位的觸點容易臟污，影響信號的正確采集。激光測距儀雖然可以直接得到車輛的實時距離，但價格昂貴，性價比較低，且激光測距儀屬于精密儀表，現(xiàn)場環(huán)境惡劣對其損壞較大。通過實驗對比決定使用紅外對射限位和漫反射限位來作為現(xiàn)場檢測元件。針對折罐每條線內(nèi)兩部車輛同時工作的狀態(tài)，在兩部鐵水平車運行線內(nèi)選擇合理位置安裝基準(zhǔn)對射限位和停車限位，當(dāng)其中的一部車輛運行通過基準(zhǔn)限位后，平車控制系統(tǒng)通過車輛的運行狀態(tài)及限位采集到的信號，判斷確認(rèn)當(dāng)前車輛所處的位置，然后通過HMI畫面上設(shè)定兩輛平車的安全距離，保證車輛在行走的過程中不能夠互相碰撞，同時也保證了兩部車輛與防撞墻的安全距離。

4 轉(zhuǎn)爐地面平車智能控制位置限位安裝優(yōu)化

限位位置安裝在隧道軌道的東西兩側(cè)安裝紅外對射限位，作為轉(zhuǎn)爐[4]地面平車的停車限位，在平車撞擊兩側(cè)防撞柱之前，及時停車。同時在西側(cè)出隧道位置，安裝一組紅外對射限位，作為基準(zhǔn)限位，用來復(fù)位校準(zhǔn)程序的位置計算參數(shù)，由于車輛在多次往返行駛中，由于軌道不平等原因?qū)е萝囕喸卮蚧?，程序會誤認(rèn)為車輛仍在前進(jìn)，導(dǎo)致程序距離計算出現(xiàn)誤差。因此，需要在每次出隧道，一次往返行駛過程中，通過基準(zhǔn)位置對程序計算的距離進(jìn)行校準(zhǔn)，消除計算誤差。在車輛的東西兩側(cè)安裝漫射限位，用于限位在接近防撞柱和同軌車輛時，發(fā)出信號及時停車防止撞擊，是對紅外對射限位的功能的補充和冗余。

程序設(shè)計方面，車間技術(shù)人員現(xiàn)場試驗，采集變頻器反饋的鐵水車電機的轉(zhuǎn)速、頻率和以及鐵水車減速機的減速比，并測得鐵水車車輪旋轉(zhuǎn)一圈的前進(jìn)距離和各紅外對射限位安裝位置到基準(zhǔn)限位的距離等參數(shù)，編寫程序功能塊。設(shè)計計算方法計算車輛距離基準(zhǔn)限位的實時距離，設(shè)計邏輯判斷，定位出鐵水車的實際位置，同軌兩車之間的距離、相對行駛情況，同向行駛和反向行駛，并且參與到原有的平車控制程序，使得平車可以到位停車，接近距離停車。同時設(shè)計了智能控制系統(tǒng)的連鎖屏蔽功能，在限位發(fā)生故障時，確認(rèn)車輛正常的情況下，可以臨時解除連鎖運行，保證車輛的安全穩(wěn)定行駛。

5 轉(zhuǎn)爐地面平車智能控制監(jiān)控界面優(yōu)化設(shè)計

畫面設(shè)計方面，在原有的上位機畫面上添加畫面，顯示各限位的到位指示、車輛的實時在線位置，車輛安全間距的設(shè)定接口，以及同軌兩車相互間的東西位置。同時設(shè)計屏蔽按鈕，方便操作人員，在限位發(fā)生故障時，確認(rèn)車輛正常的情況下，可以臨時解除連鎖運行。

折罐間平車智能控制系統(tǒng)，采用對射限位和漫反射限位相結(jié)合的定位方式。深入分析數(shù)據(jù)，通過采集相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行實時計算，對運行中的鐵水平車進(jìn)行了全面識別。目前可以識別出車輛位置，智能判斷出兩輛車輛之間的安全距離，有效避免了鐵水平車與防撞墻碰撞及兩輛車輛相互碰撞的事故。在確定平車到位的同時，能夠自行判斷兩車的排序位置以及實時位置，相對行駛情況。在輔助操作人員穩(wěn)定安全使用平車的同時，有效解決了日常平車維護(hù)時位置調(diào)換，對應(yīng)車輛定位點發(fā)生變化的情況，能夠精準(zhǔn)定位無需因定位點變化而重新進(jìn)行設(shè)置，對操作人員來說，無需關(guān)注本系統(tǒng)即可幫助其安全控制平車。

6 結(jié)語

折罐間平車智能控制系統(tǒng)在宣鋼150 t 轉(zhuǎn)爐折罐間投用以后，控制1 號線1 號、2 號平車和2 號線3 號、4 號平車運行效果良好，此控制系統(tǒng)適合同一軌道多輛平車協(xié)同運行，具有較廣的適用性和推廣應(yīng)用價值。