基于无线通信网络的焦炉四大车联锁系统设计及应用

【摘要】本文主要介绍了基于无线网络的焦炉大车联锁系统，并简要介绍了生产工艺流程和系统结构。根据焦化行业的特点设计了组网方案。经过实际应用，证明该方案可行，能够实现各个大车之间的通信。

【关键词】焦化;大车联锁;无线网络

引言

在焦化行业中，大车对位、推焦等操作基本是靠对讲机进行通信，这种方式可能会造成红焦落地等严重事故。而现场的恶劣条件使有线通信又不切实际，所以将四大车联锁系统组成无线通信网络对提高生产自动化程度、提高管理水平、预防安全事故都具有重要意义。

1.生产工艺要求

焦炉四大车包括装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车，也有装煤推焦一体车。四大车和其他设备及人员配合完成捣煤、焦炉对位、推焦、拦焦和熄焦等工作流程。

1.1 四大车功能

（1）推焦车

负责将成熟焦炭从碳化室中推出落入熄焦车上。操作流程包括炉门对位、摘机侧炉门、推焦、清炉门、盖炉门等。

（2）装煤车

负责将煤饼推入目标碳化室内。操作流程包括开前挡板、开煤壁、装煤、收底板、关前挡板和关煤壁等[1]。

（3）拦焦车

负责将推出的焦炭导入熄焦车中。操作流程包括摘焦侧炉门、对位捣焦栅、清炉门和盖炉门、配合炉顶环保车进行导烟等。

（4）熄焦车

负责将红焦运输到熄焦塔进行熄焦。操作流程包括炉门对位、接焦、熄焦、卸焦等。

1.2 联锁功能

（1）推焦联锁

推焦车在一级允许和二级允许都满足的条件下才可进行推焦操作。

（2）装煤联锁

在有装煤请求，并且装煤车、拦焦车对位完成并确认的情况下才可进行装煤操作。

（3）推焦车摘门联锁

在推焦车到位、时间允许等条件满足时才可进行摘门操作。

（4）拦焦车摘门联锁

在拦焦车到位、时间允许等条件满足时才可进行摘门操作。

2.无线网络结构设计

我们以某个年产30万吨的焦炉大车系统为例进行设计。其中包括2台推焦装煤一体车、2台拦焦车和一台熄焦车。1#、2#推焦装煤一体车在机侧，1#、2#拦焦车和熄焦车在焦侧，机侧与焦侧之间是两台焦炉。

该大车联锁系统以PLC控制器为站点，每台大车上都有一个PLC控制器，实现炉号识别、显示屏通信、联锁控制等功能。地面控制室也有一个PLC控制站，作为主站，负责监控和管理[2]。

根据现场需求，决定采用桥接的方式将机侧与焦侧的大车组成一个网络，可突破焦炉的隔离。网络结构如图2.1所示。

（1）地面站

上图中所示1#站为地面站，地面站包括路由器、PLC站和PLC工程师站。PLC站具有两个网口，分别与工程师站和路由器连接。

图2.1 无线网络结构图

（2）网桥

机侧和焦侧的两个网桥连接到地面站路由器上，负责与两侧的PLC站点通信。

（3）网络节点

每个大车上都安装一个无线路由，机侧共两个节点，焦侧三个节点。每个大车站点的内部结构相同，如图2.2所示。

图2.2 站点结构图

该PLC选用一体式控制器，带有两个RS485串口、若干DI/DO和AI点。一个串口与炉号检测器进行通信，读取信号，进行运算分析，从而识别当前位置。

目前的炉号识别装置有编码电缆、格雷母线、射频电子标签等[3]。另外一个串口与大车显示屏连接，给显示屏发送需要显示的数据，包括时间、当前炉号、操作炉号等，还有请求推焦、请求装煤、一级允许、二级允许等信号显示[4]。

3.无线通信网络配置

本设计选用新诺科技的工业无线路由器，具体配置如下。

3.1 网络配置

无线模式：Station

IP地址：

1#推焦装煤车：172.20.1.4

2#推焦装煤车：172.20.1.6

1#拦焦车：172.20.1.8

2#拦焦车：172.20.1.10

熄焦车：172.20.1.12

子网掩码：255.255.255.0

无线模式：Access Point

IP地址：

机侧网桥：172.20.1.230

焦侧网桥：172.20.1.232

子网掩码：255.255.255.0

3.2 应用效果

通过无线通信网络，地面控制站可以在上位机界面上监控到各个大车的位置，如图3.1所示。

图3.1 大车位置监控界面

各个大车上面显示的数字代表当前碳化室的号码，推焦装煤一体车上显示的位置是推焦杆所对的碳化室号码，拦焦车上显示的位置是捣焦栅所对的碳化室号码，熄焦车上显示的位置是熄焦车头部所对的碳化室的号码。

炉号识别由各个PLC完成，由于建立了无线网络，在地面站就可对各个PLC进行编程下载操作。

4.结论

本文介绍了焦炉四大车生产工艺，根据现场特点设计了四大车无线网络通信系统。通过现场应用，可实现各个大车之间的数据通信，为联锁功能的实现奠定了基础。由于现场环境恶劣，在无线设备的选型、安装、设备保护等方面需要进一步改善。

参考文献

[1]靳燕.格雷母线技术在焦炉四大车联锁控制系统中的应用[J].山西电子技术，2012（5）

[2]吴兰，张ヌ危薄敬东，李奇平.基于PLC的焦炉机车联锁定位系统设计[J].制造业自动化，2012（11）.

[3]赵银，娄昆明，王炎明.焦炉生产中的四车对位系统[J].浙江冶金，2014，2（1）.

[4]张勇.攀钢二期焦炉四大车联锁控制系统的改进[J].四川冶金，2008，8（4）.

作者简介：闫晓萍（1987―），女，山东青岛人，助理工程师，研究方向：电子与通信工程。