四车定位联锁控制系统在焦炉的应用

【摘要】介绍了新兴铸管焦化厂四焦1#、2#焦炉四车定位控制系统应用情况，结合系统结构图对编码电缆定位技术和无线通讯进行了详细阐述，对系统功能做了简要介绍。

【关键词】四车定位；编码电缆；无线通讯

新兴铸管焦化厂分老区、四焦两个区域，2010年生产焦炭约110万吨，四焦现有TJL4345A型下喷复热式焦炉2座，推焦车、拦焦车、熄焦车、侧装煤车、导烟车各2台，通过采用编码电缆定位和感应无线通讯技术，实现了三车推焦联锁和四车协同作业，提高了劳动生产效率和操作管理自动化水平。

1、系统结构与技术指标

1、中控站。中控站设置在中央控制室，主要完成机车位置的监测、动态显示、计划编制、记录报表统计与生成，通过收集各机车信息，形成各种控制命令，指挥各机车联动工作。中控站包括中控计算机、中控PLC（SIMATIC S7-200）、地址检测单元、无线通信单元。

2、车载站。车载站设置在各个机车上，主要功能是收集机车工作状态信息发送给中控站，并根据接收到的中控站发出的指令控制机车工作，通过语音提示操作人员进行工作。车载站包括机控柜、天线箱、显示屏及语音器。

3、编码电缆。系统共四根编码电缆，通信线按一定的规律交叉，地址对线按照格雷码规律交叉。用护套封装后，安装在沿机车轨道一旁。

4、数据通信技术指标

通信方式：串行异步通信

通信接口：RS-485

传输速率：2400-9600bps

调制方式：FSK

校验方式：偶校验+纵向冗余校验

通信误码率：

载波中心频率为49KHz、79KHz

系统结构图如下：

2、系统应用技术

（1）感应无线技术

感应无线数据通信

感应无线数据通信是介于有线通信和无线通信之间的新颖通信方式，它通过安装在移动机车上的感应天线和沿机车轨道安装的编码电缆之间（5-20cm）的电磁感应而实现数据通信，因为只有5-20cm的无线通信距离，所以确保了通信质量的可靠；

感应无线位置检测

感应无线技术利用一条独特的编码电缆，在进行数据通信时，能随时检测到机车所处的位置。检测到的地址为绝对的、连续的地址，检测精度为0.2cm，地址检测精度越高，自动走行定位的精度越高。

（2）自适应控制技术

移动机车自动走行定位必须具备以下的基础：移动机车具有变频调速装置，能够控制机车行走速度；必须能够连续地、精确地检测机车所处的位置；移动机车与中央控制室之间应具有可靠的数据通信。

通过自动适应的自动走行定位控制技术，在任何时候都能够明确目标位置，并根据离目标位置的距离，控制速度的快慢，还能根据不同的目标位置和相关因素自动地、精确的到达目标位置，其自动定位精度达到0.5cm。

3、系统特点

（1）PLC技术与感应无线技术有机的结合，实现了对炼焦过程实现集中管理控制，数据通信可靠，位置检测精度高。

（2）系统硬件全部是工业级以上，从而使系统稳定可靠，能适应工业现场恶劣环境。能抗现场各种电磁干扰；不受粉尘污染影响；抗震动。

（3）系统功能齐全，可根据用户的要求取舍各种功能；系统简单可靠，用户界面友好，便于工人操作。

（4）系统具有自身故障自动检测功能，便于维护。

4、系统主要功能

（1）生产计划编排功能：根据串序的生产工艺，结合出焦时间间隔、检修分段、倒班顺序，自动编排推焦计划。可以手工编排和随时修改推焦计划。

（2）乱签和恢复：在推焦车上装有乱签和恢复按钮，因生产故障需要更改推焦计划时，推焦车司机可按下乱签按钮更改计划（跳到下一条计划），事故排除后可按恢复按钮恢复计划。

（3）炉号识别及方向判断：根据所检测的机车位置，自动识别机车所处的炉号。根据所检测的机车位置和计划推焦炉号的位置，判断机车应正确运行的方向。

（4）安全联锁控制

推焦联锁控制：推焦车、拦焦车、熄焦车对准计划炉号；导焦槽到位；熄焦车车门关闭构成一级推焦允许条件，当一级允推条件成立，拦焦车、熄焦车人工允推确认构成二级推焦允许，满足二级推焦条件后，系统给出允许推焦命令，才允许推焦杆前进，在推焦车操作台上设置联锁解除开关，以便当系统或生产发生故障时解除联锁。

取门联锁控制：推焦车、拦焦车摘门机对准计划出焦碳化室的中心位置时，系统给出允许取门命令，拿门机才允许动作，在推焦车、拦焦车操作台上装有取门联锁与解除联锁选择开关，以便机车检修、维修炉门或当系统出现故障时解除联锁操作。

（5）自动走行、自动定位功能

自动确定目标位置：根据生产计划，以及当前计划完成情况，自动确定机车下一步应该行走的目标位置。

自动走行：执行计划任务的机车，在车上按“自动走行”按键后，自动朝目标位置走行。并能根据距目标位置的远近，自动控制机车的速度。

自动对位：在自动走行中到达目标位置时自动停止、自动对位。采用自适应控制技术，确保自动对位准确，其自动定位精度达到0.5cm。

5、结语

通过预留数据接口，给区域内用户安装客户端软件，实现了管理人员通过内部局域网对生产的实时监控，极大的提高了人员对生产的掌控，规范了推焦操作工艺、提高了焦炉作业水平；实现了四大车的精确定位与联锁控制， 系统稳定、可靠，杜绝了红焦落地等恶性事故的发生，确保了焦炉安全生产。

参考文献

[1]叶海滨.焦炉三车无线联锁控制定位系统的应用实践[J].煤化工，2003年06期

[2]方旭明，何蓉.短距离无线与移动通讯网络[M].北京人民邮电出版社，2004年

[3]潘丽慧，魏松波.炼焦新技术[M].冶金工业出版社，2006年