焦炉机车自动走行系统研究与应用

刘建军（山东钢铁莱芜分公司焦化厂,山东　莱芜　271104）

焦炉机车自动走行系统研究与应用

刘建军
（山东钢铁莱芜分公司焦化厂,山东莱芜271104）

摘要：介绍了焦炉机车走行控制系统以及无线感应技术在焦炉实际应用，将两者有机结合来实现焦炉机车的自动走行定位，提高焦炉生产的自动化水平和工作效率。

关键词：自动化；变频器；无线感应；PLC

1　前言

山钢集团莱芜分公司焦化厂现有8座焦炉，其中6m焦炉6座，4.3m焦炉2座，年产焦炭400万吨。焦炉设备均采用国内先进技术和装备，实现焦炉的机械化及自动化生产。

其中焦炉机车电气控制系统采用西门子300系列ΡLC，传动系统采用西门子MM440系列传动设备。成熟的装备及技术应用到焦炉生产中，运行可靠性及安全性非常高。

随着近年电气技术的进步，生产对设备的自动化水平要求逐步提高。近几年，焦炉机车全自动走行技术在同行中有了较多的应用，结合焦化厂内机车设备的特点，研究切合实际要求的机车自动走行控制系统，提高设备O运行效率。

2　焦炉机车走行系统介绍

莱钢焦化厂焦炉机车走行采用西门子VVVF变频调速装置，驱动形式为一拖一和一拖二两种，变频装置配备相应的制动单元及制动电阻。设计正向和反向共四组走行档位，变频内部采用二进制编码进行速度选择和控制。

走行控制原理图图1所示：

图1　　机车走行原理图

根据上部原理图可以看出，控制机车走行共五个继电器，分别为K14、K10、K6、K18、K2，通过五组中间继电器的合理组合实现机车4组档位（高速档、快速档、慢速档、中速档）的切换。

此外还设置了变频故障信息显示、故障复位、走行电流等，满足生产实际需求。

3　焦炉机车定位与通讯技术

实现位置炉号的自动识别方法有很多种，在众多的定位技术中，感应无线技术中编码电缆位置检测技术较为成熟，该技术是通过铺设在移动机车轨道旁的编码电缆来测量机车的位置，实现焦炉机车炉号自动识别。

莱钢焦炉四大车的通信方式全部采用无线或感应无线的通信方式。在感应无线的通信方式中，编码电缆既作为位置检测使用，又作为数据通信使用。通过编码电缆和车上的天线箱的电磁感应实现车载站和地面站的数据交换。

通过感应无线技术实现了机车间的通信和机车位置检测，感应无线通信技术研制出炼焦过程自动化管理控制系统，该系统能全面解决焦化厂四车之间的相互通信、地址炉号对位、推焦和摘门动作联锁、生产全过程管理及计算机集中联控等一系列自动化技术问题。

4　机车自动走行系统

自动走行，是指在整个生产过程中，控制系统能随时判断机车下一个需要作业的目标位置；在当前作业完成后，自动地控制该机车朝目标位置行走；并最终精确定位于目标位置。感应无线技术能够连续地、精确地检测移动机车的位置，并能够实现移动机车与中控室之间的可靠的通信，因此，在控制系统指挥下，能够实现移动机车自动走行和精确定位。

4.1上位机系统

上位机系统每隔10ms对推焦车、拦焦车、熄焦车、装煤车进行一次地址检测，从而计算出各机车所需的运行速度：速度=（本次检测地址-上次检测地址）/50ms。

当机车发出自动走行命令后，ΡLC系统将接收到上位机系统的地址信息来合理控制机车速度，控档方式如下：

当机车位置距离计划出焦炉号位置大于15米时，机车以高速档走行；当机车位置距离计划出焦炉号位置大于10米小于15米时，机车以快速档走行；当机车位置距离计划出焦炉号位置大于5米小于10米时，机车以中速档走行；当机车位置距离计划出焦炉号位置小于5米时，机车以慢速档走行。

4.2中控PLC系统

中控ΡLC第一次接收到自动走行信号时，向上位机申请自动走行的目标位置和自动走行形式。当上位机给出自动走行的目标位置和自动走行形式后，系统处于自动走行状态。处于自动走行状态时，ΡLC给出控制值或距离差和运动方向，给出如下四个控制值的报文：FFH；FEH；FDH；FCH。

4.3车上PLC系统

车上ΡLC接收到来自中控ΡLC的报文FFH，控制机车高速行走；报文FEH，控制机车中高速行走；报文FDH，控制机车中速行走；报文FCH，控制机车低速行走；报文00H，则控制机车停止。同时根据中控ΡLC给出的自动走行方向信号控制机车运动方向。

在实际运行中需不断自适应调整停止点值，调整的方法是：机车滑行停止后，若机车超过目标位置X（单位为0.5cm）,则新停止点值=原停止点值+X/2；若机车不到目标位置Y（单位为0.5cm）,则新停止点值=原停止点值-Y/2。

5　结论

将机车定位技术和机车走行控制系统两者有机结合，实现机车的自动走行和定位。在正常生产条件下，机车定位精度在2-3cm之间，能满足生产实际需要，雨雪天气机车打滑的情况下定精度稍偏大，需操作人员介入进行细调，下一步改进的方向是设计一个雨天模式，满足机车不同环境下的定位要求。

参考文献：

[1]西门子有限公司自动化驱动集团.深入浅出西门子S7-200PLC[M].北京航空航天大学出版社.

[2]郎立国,孟宪尧,李冬青,薛会梅.LANGLi-guo,MENGXian-yao,LIDong-qing,XUEHui-mei.电机车自动定位运行控制系统[J][机械工程与自动化MechanicalEngineering&Automation].

[3]吴予平,代建华,崔秉华.感应无线焦炉机车控制系统[J][设备管理与维修PlantMaintenanceEngineering].