焦?fàn)t推焦車全自動操作是國內(nèi)焦化企業(yè)煉焦作業(yè)自動化發(fā)展的方向。煉焦全自動操作系統(tǒng)包括推焦、裝煤、攔焦、熄焦作業(yè)，該系統(tǒng)對位置檢測精度、抗干擾能力、焦?fàn)t機械裝備水平、自動化控制和 性等有很高的要求，也只有德國、日本等 擁有相關(guān)技術(shù)并能夠?qū)崿F(xiàn)焦?fàn)t車輛全自動操作。
系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)以感應(yīng)無線技術(shù)為核心，通過具有高抗干擾性的感應(yīng)無線差分式接收天線裝置和感應(yīng)無線串行地址檢測系統(tǒng)，構(gòu)成高準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)通信和控制平臺，來實現(xiàn)中控室計算機與移動機車間無接觸數(shù)據(jù)交換，達到在煉焦惡劣環(huán)境(高溫、腐蝕性氣體、電磁波干擾、粉塵、噪聲等)下由中控室計算機控制實現(xiàn)推焦車的地址檢測、爐號對位(其誤差為±5mm)、聯(lián)鎖控制、自動走行以及自動化作業(yè)，優(yōu)化生產(chǎn)管理并全程自動監(jiān)控。系統(tǒng)由中控室系統(tǒng)、扁平電纜、車載系統(tǒng)3大部分構(gòu)成。
系統(tǒng)構(gòu)成
1、采用感應(yīng)無線通信
數(shù)據(jù)通信是全自動操作系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，其準(zhǔn)確性、性是決定該系統(tǒng)的成敗因素。在本方案中采用新型抗干擾感應(yīng)無線通信技術(shù)和設(shè)備。其通信原理為正交通信，當(dāng)車載天線沿著編碼電纜移動時，在任意點上的感應(yīng)信號電壓不為零，了通信的連續(xù)穩(wěn)定。采用調(diào)頻方式(也可用調(diào)相方式)，載波頻率為40～100kHz的波，輻射干擾小，誤碼率優(yōu)于10-6，實現(xiàn)了穩(wěn)定的通信。
2、機車位置采用車上檢測地址方式
推焦車位置檢測過去采用由中控室檢測機車位置的模式(簡稱“地上測址”)，即由中控室發(fā)送載波信號，機車接收后將位置信號返送給中控室，中控室解碼后還原出機車實際位置。該模式存在通信速率慢、檢測時間長以及不能同時檢測多臺車輛地址等缺陷。
車上檢測機車位置的模式(簡稱“車上測址”)，即由中控室通過載波發(fā)生器不間斷地向編碼電纜發(fā)送地址檢測用的載波信號，沿電纜方向上的所車可通過地址天線箱接收載波，地址檢測器以每次4～6ms的速度解碼還原出機車所在位置，并將地址送予車上控制器，機車直接檢測出當(dāng)前地址。此模式的優(yōu)勢在于：
(1)位置檢測達±5mm，且為連續(xù)的地址，即使中途掉電，則復(fù)電后能立即得出當(dāng)前位置，不需要參考點重新校準(zhǔn)。地實現(xiàn)了機車對位聯(lián)鎖控制；
(2)編碼電纜上的多臺機車可同時檢測其自身地址，各車一次測址只需幾毫秒，它解決了地上測址模式存在的檢測周期長的缺陷；
(3)機車不必通過與中控室(地上局)的通信就能知道自己的的位置(地址)，提高了系統(tǒng)的實時性，相當(dāng)于無滯后的即時位置。有了的即時地址，也就能地對機車實施令行禁止。這一點對定位尤其重要。因此，車上位置檢測功能是實現(xiàn)機車自動走行、無人駕駛的 基礎(chǔ)。
3、機車自動走行的自糾偏差數(shù)學(xué)模型
雖然具備了機車位置的高速連續(xù)測址的基礎(chǔ)，但如何控制推焦車行進的速度，實現(xiàn)機車、準(zhǔn)確、連續(xù)的“自動走行”，也是實現(xiàn)全自動操作的一個重要而關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。為此結(jié)合采用“模糊控制”算法和PID控制算法，建立了一個自動走行的自糾偏差數(shù)學(xué)模型。
當(dāng)系統(tǒng)處于自動走行狀態(tài)時，機車控制器高速循環(huán)判斷機車當(dāng)前地址和計劃爐號的目標(biāo)地址差值，形成地址、地址差值與機車速度之間的三維動態(tài)曲線，分析現(xiàn)場工況的變化、天氣因素和設(shè)備的狀態(tài)變化所產(chǎn)生的影響，后向機車變頻調(diào)速機構(gòu)發(fā)出行走控制指令，指揮移動機車無級(或多級)調(diào)速行駛、滑行、剎車等。萬一剎車后位置有誤差，控制器能根據(jù)其差值自動發(fā)出點動指令，驅(qū)動機車向目標(biāo)地址定位。同時，在速度控制曲線中自動記錄其修正值，達到自適應(yīng)自動走行的理想效果。
4、增強系統(tǒng)的抗干擾能力
為了環(huán)境干擾，采用的大規(guī)模CPLD器件作信號處理電路，構(gòu)成對共模電磁干擾的。它為輸入輸出可編程電路，而且可根據(jù)信號強弱自調(diào)整增益，使得系統(tǒng)部件少，結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力 強，在大功率變頻器的電網(wǎng)下，也能無誤地工作。
5、采用雙PLC控制系統(tǒng)
綜合考慮作業(yè)的特性，對PLC控制系統(tǒng)進行了改進，將本系統(tǒng)的PLC控制器和推焦車的PLC控制器聯(lián)接在一起，利用車上測址的 優(yōu)勢，在控制上將系統(tǒng)分為大、小兩個循環(huán)。大循環(huán)運行介質(zhì)由地上中控室、編碼陣列、車載控制部分構(gòu)成，可提供系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制和完成復(fù)雜的工藝控制；小循環(huán)運行介質(zhì)由車上位置檢測、車載控制中心、PLC控制器、變頻調(diào)速器等構(gòu)成，可獨立完成自動走行控制的調(diào)節(jié)精度和速度，是和大循環(huán)互為補充的工藝控制。同時還增加了對機車動作的數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、故障診斷功能，并完善了控制程序。這一系列的改進使推焦車自動化控制程度 高，控制的穩(wěn)定性 ，避免了誤操作，系統(tǒng)工作的 性。
推焦操作數(shù)據(jù)包括推焦時間，大推焦電流，結(jié)焦時間等。推焦數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否對焦炭的質(zhì)量和提高焦?fàn)t的使用壽命有著重要的意義。
焦車的位置檢測有三種方法：先就是用讀碼器對爐號進行識別，實現(xiàn)位置的粗測量，其次用旋轉(zhuǎn)編碼器進行位置測量，后用行程開關(guān)對旋轉(zhuǎn)編碼器信號進行校正，這三種方法充分推焦車的位置準(zhǔn)確、。
1、爐號識別原理
爐號識別原理：利用無線射頻方式進行非接觸雙向通訊，從而達到識別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。爐號識別系統(tǒng)由載碼體、讀碼器和數(shù)據(jù)交換模塊三部分組成。讀碼器由無線收發(fā)模塊、天線等組成。載碼體由發(fā)送模塊組成。
2、爐號識別實現(xiàn)方法
在焦?fàn)t的代表位置（一般將其安裝在對應(yīng)爐號上）安裝載碼體，將讀碼器安裝在推焦車上。當(dāng)推焦車途經(jīng)或到達所安裝的載碼體位置時，車載讀碼器讀出該標(biāo)簽地址編碼，就可以確定推焦車所在的爐號位置。
3、位置測量
爐號識別只能粗略的估計推焦車的位置，采用旋轉(zhuǎn)編碼器和行程開關(guān)的結(jié)合能夠的定位。將安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器的慣性輪安裝在推焦車上，與推焦車一同運行，大車向左行編碼器增加，向右行脈沖數(shù)減少（根據(jù)不同廠家編碼器的出廠設(shè)置）。
先設(shè)定位置，把焦?fàn)t爐頭位置設(shè)為起始位，中間位置設(shè)為基準(zhǔn)點。測量推焦車從爐頭到爐尾的距離和總的脈沖數(shù)通過計算算出每一個脈沖數(shù)代表的距離?？梢酝ㄟ^脈沖數(shù)確定推焦車在整個機側(cè)任何點的位置。由于推焦車在運行過程中存在慣性滑動、齒輪磨損間隙以及其他外因，所以通過行程開關(guān)設(shè)置進一步的校正位置。
某鋼項目中根據(jù)現(xiàn)場的勘察，采用把行程開關(guān)安裝到機側(cè)蓄熱室外的三腳鋼上的方式作業(yè)，爐頭爐尾各安裝一個，中間位置安裝兩個，校正原理：當(dāng)推焦車沿運行軌道運行，觸碰到行程開關(guān)時，此時推焦車的位置數(shù)據(jù)存儲在PLC模塊中，PLC通過CP341模塊讀取上位機的VB生產(chǎn)計劃表，PLC通過內(nèi)部模塊的處理，對比推焦車當(dāng)前位置與設(shè)定目標(biāo)位置的差別計算出變頻器的運行方向和運行的距離。
