陳世亮

（河北鋼鐵集團(tuán)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(yùn)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(yùn)進(jìn)行運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)，意味著物資原料能夠及時(shí)到達(dá)和離開各個(gè)生產(chǎn)車間。車間技術(shù)人員通過在日常維護(hù)和點(diǎn)檢中發(fā)現(xiàn)，平車在使用時(shí)，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(jī)和軸承會不同程度受損，平車上載重鐵水、鋼水飛濺，同時(shí)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(jī)、軸承和線纜的修復(fù)和更換都將花費(fèi)較長的時(shí)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(gè)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(shí)不是很清楚，很容易出現(xiàn)同軌道兩個(gè)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(jì)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(shí)停車也將極大地?fù)p害減速機(jī)和軸承，同時(shí)，平車上時(shí)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(shí)驗(yàn)，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(shí)時(shí)監(jiān)控，對可能出現(xiàn)的錯誤行駛行為及時(shí)制動并報(bào)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(jī)速比，經(jīng)過后臺程序計(jì)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(jī)上添加監(jiān)控畫面及報(bào)警提示顯示給操作人員。考慮到現(xiàn)場環(huán)境高溫、鐵水飛濺、粉塵大的惡劣情況，同時(shí)添加了智能控制的連鎖解除功能，防止限位損壞時(shí)導(dǎo)致平車無法控制運(yùn)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(jī)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(gè)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(shí)，斷開運(yùn)行信號，發(fā)出停車命令和報(bào)警信號。同時(shí)借助上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)的顯示位置和報(bào)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(shí)時(shí)距離，但價(jià)格昂貴，性價(jià)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(shí)驗(yàn)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(shí)工作的狀態(tài)，在兩部鐵水平車運(yùn)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(yùn)行通過基準(zhǔn)限位后，平車控制系統(tǒng)通過車輛的運(yùn)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(shí)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(shí)停車。同時(shí)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(jì)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(jì)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(jì)算的距離進(jìn)行校準(zhǔn)，消除計(jì)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(shí)，發(fā)出信號及時(shí)停車防止撞擊，是對紅外對射限位的功能的補(bǔ)充和冗余。

程序設(shè)計(jì)方面，車間技術(shù)人員現(xiàn)場試驗(yàn)，采集變頻器反饋的鐵水車電機(jī)的轉(zhuǎn)速、頻率和以及鐵水車減速機(jī)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(jì)計(jì)算方法計(jì)算車輛距離基準(zhǔn)限位的實(shí)時(shí)距離，設(shè)計(jì)邏輯判斷，定位出鐵水車的實(shí)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(shí)設(shè)計(jì)了智能控制系統(tǒng)的連鎖屏蔽功能，在限位發(fā)生故障時(shí)，確認(rèn)車輛正常的情況下，可以臨時(shí)解除連鎖運(yùn)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(jì)

畫面設(shè)計(jì)方面，在原有的上位機(jī)畫面上添加畫面，顯示各限位的到位指示、車輛的實(shí)時(shí)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(shí)設(shè)計(jì)屏蔽按鈕，方便操作人員，在限位發(fā)生故障時(shí)，確認(rèn)車輛正常的情況下，可以臨時(shí)解除連鎖運(yùn)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(shí)時(shí)計(jì)算，對運(yùn)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(shí)，能夠自行判斷兩車的排序位置以及實(shí)時(shí)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(shí)，有效解決了日常平車維護(hù)時(shí)位置調(diào)換，對應(yīng)車輛定位點(diǎn)發(fā)生變化的情況，能夠精準(zhǔn)定位無需因定位點(diǎn)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(yùn)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(yùn)行，具有較廣的適用性和推廣應(yīng)用價(jià)值。