專利名稱：焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
焦?fàn)t四大車是指推焦車、攔焦車、熄焦車和裝煤車，隨著國內(nèi)外焦化企業(yè)自動化控制水平和自動化操作要求的不斷提高，焦?fàn)t四大車的自動化操作技術(shù)F1益完善。焦?fàn)t四大車自動化操作的主要目的是實現(xiàn)焦?fàn)t四大車的爐號自動識別、推焦和裝煤聯(lián)鎖及自動行走和自動化操作。若達到上述目的，首先要解決兩個基礎(chǔ)的技術(shù)問題第一，四大車的地址檢 測問題，解決了地址檢測問題，就實現(xiàn)了爐號自動識別，能夠進行四大車的自動定位；第 二，四大車之間、四大車與中控室之間的數(shù)據(jù)交換問題，即通信問題。實踐表明，采用編碼電纜定位技術(shù)定位精確度高，完全可以滿足煉焦生產(chǎn)過程中對移 動機車的定位要求，而且設(shè)備運行穩(wěn)定。四大車的通信方式大多采用無線通信方式。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用無線擴頻通 信技術(shù)及耐高溫耐腐蝕格雷母線阻抗匹配編碼定位電纜技術(shù)分開獨立運行，實現(xiàn)現(xiàn)場四大 機車精確定位及抗干擾數(shù)據(jù)穩(wěn)定通訊；將煤塔稱重系統(tǒng)應(yīng)用于自動化操作系統(tǒng)中，裝煤重 量可直觀體現(xiàn)在自動化操作管理客戶端界面上，實現(xiàn)了焦?fàn)t四大車的統(tǒng)一管理；通過PID 算法，采用基于USS協(xié)議的命令來進行變頻器的控制；該系統(tǒng)大大降低了成本、減少了維 護工作量、安全性能好。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由地址檢測及定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)組 成，地址檢測及定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)分開獨立執(zhí)行，地址檢測及定位系統(tǒng)由地面站和 車載站組成，并采用耐高溫、耐腐蝕、編碼定位阻抗匹配電纜技術(shù)來實現(xiàn)現(xiàn)場四大機 車的地址檢測及定位，定位系統(tǒng)采用基于USS協(xié)議的命令、PID控制算法控制變頻器運行;數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)采用無線通訊模塊無線擴頻通訊方式來實現(xiàn)四大車之間、四大車與上位機服 務(wù)器之間進行數(shù)據(jù)通訊。所述的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)還包括煤塔秤稱重系統(tǒng)，煤塔秤稱重系統(tǒng)客戶端基于TCP/IP協(xié)議與上位機服務(wù)器相互通訊，煤塔秤稱重系統(tǒng)客戶端可將裝煤重量直接體現(xiàn)在客戶端界面 上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1) 采用耐高溫、耐腐蝕、編碼定位阻抗匹配電纜及無線擴頻定向通信技術(shù)來解決 現(xiàn)場四大機車精確定位及數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠通訊，地址檢測定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)分開獨立 運行，定位精確，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)通訊穩(wěn)定；2) 可對四大機車的中心地址進行自動修正；將煤塔秤系統(tǒng)用于自動化操作系統(tǒng)中， 裝煤重量直觀的體現(xiàn)在上位機客戶端界面上，實現(xiàn)了焦?fàn)t四大車的統(tǒng)一管理3) 采用編碼電纜車上檢測方式以獲取實時地址，采用基于USS協(xié)議的命令，通過PID 算法來進行變頻器的控制，實現(xiàn)了機車一次定位率達99%,自動走行定位精度達到10mm 以內(nèi)。4) 系統(tǒng)實時性高、可靠性好、可維護性好，具有定位精度高、通信誤碼率低、通訊 速度快，非標(biāo)準(zhǔn)部件少，設(shè)備簡單，運行可靠等特點，使得焦?fàn)t生產(chǎn)管理更加一體化、科 學(xué)方便。


圖1是數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的地面站結(jié)構(gòu)圖； 圖2是數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的車載站結(jié)構(gòu)圖； 圖3是編碼電纜的平面展開圖；圖4是編碼電纜位置檢測原理圖；圖5是車上檢測方式的地址檢測及定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖6是地上檢測方式的地址檢測及定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖7是地面站到車載站的數(shù)據(jù)通訊信號流程圖； 圖8是車載站到地面站的數(shù)據(jù)通訊信號流程圖；圖9是焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)半自動操作流程圖(推焦車)；圖io是焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)全自動操作流程圖(推焦車)。
具體實施方式
焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由地址檢測及定位系統(tǒng)(圖5、圖6)、數(shù) 據(jù)通訊系統(tǒng)(圖l、圖2)、組成，地址檢測及定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)分丌獨立執(zhí)行，地 址檢測及定位系統(tǒng)由地面站和車載站組成，并采用耐高溫、耐腐蝕、編碼定位阻抗匹 配電纜技術(shù)來實現(xiàn)現(xiàn)場四大機車的地址檢測及定位，定位系統(tǒng)采用基于USS協(xié)議的命令(USS協(xié)議，Universal Serial Interface Protocol的簡稱，通用串行接口協(xié)議，它是一種基于串行總線進行數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議)、PID控制算法控制變頻器運行；數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)采用 無線通訊模塊無線擴頻通訊方式來實現(xiàn)四大車之間、四大車與上位機服務(wù)器之間進行數(shù)據(jù)通訊。通過CS結(jié)構(gòu)將上位機服務(wù)器(Server)與煤塔稱重軟件(Client)融合；采用編 碼電纜車上檢測方式以獲取實時地址，并運用PID算法，采用基于USS協(xié)議的命令來控制 變頻器，實現(xiàn)機車一次定位，并研發(fā)出一套PLC控制軟件使得PLC自動控制機車的作業(yè)。地址檢測及定位系統(tǒng)由地面站和車載站組成，分為車上檢測和地面檢測兩種方式。 見圖5，車上檢測方式的地面站由地址編碼發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配單元、編碼電纜依次連接組成，編碼電纜前端設(shè)有始端箱，后端設(shè)有終端箱；車載站由天線箱和地址檢測單元連接組成；地面站的地址編碼發(fā)生器產(chǎn)生地址檢測信號，該檢測信號經(jīng)功率放大器、阻抗匹配單元放大、阻抗匹配、隔離后，通過編碼電纜傳遞給車載站的天線箱，通過車上的地址檢測單元得到本車地址。本實施例采用車上檢測方式。見圖6，地上檢測方式的地面站由編碼電纜、功率放大器、阻抗匹配單元、地址檢測 單元依次連接組成，編碼電纜甜端設(shè)有始端箱，后端設(shè)有終端箱；車載站由天線箱和發(fā)振 單元連接組成；車載站的發(fā)振單元產(chǎn)生地址檢測信號，通過天線箱傳遞給地面站的編碼電 纜，該檢測信號經(jīng)功率放大器、阻抗匹配單元放大、阻抗匹配、隔離后，傳遞給地面站的 地址檢測單元，通過地面站的地址檢測單元得到本車地址。數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)由地面站和車載站組成，見圖1，地面站包括上位機服務(wù)器、客戶端、 分別設(shè)置在四大車上的無線通訊模塊、工業(yè)車載網(wǎng)絡(luò)交換機、廠區(qū)監(jiān)控調(diào)度網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)地 面網(wǎng)絡(luò)交換機、煤塔秤稱重系統(tǒng)，上位機服務(wù)器通過工業(yè)車載網(wǎng)絡(luò)交換機與推焦車、攔焦 車、電機車、裝煤車的無線通訊模塊相通訊，上位機服務(wù)器通過廠區(qū)監(jiān)控調(diào)度網(wǎng)絡(luò)連接各 職能辦公室的監(jiān)控客戶端，還通過工業(yè)地面網(wǎng)絡(luò)交換機連接可進行計劃編輯和記錄打印等 供交換機操作人員操作的客戶端；煤塔秤稱重系統(tǒng)客戶端基于TCP/IP協(xié)議與上位機服務(wù) 器相互通訊，煤塔秤稱重系統(tǒng)客戶端可將裝煤重量直接體現(xiàn)在客戶端界面上。見圖2,車 載站由PLC控制系統(tǒng)、交換機、無線通訊模塊、天線箱、通訊控制器、變頻器、地址檢測單元、觸摸屏組成，交換機分別與PLC控制系統(tǒng)、無線通訊模塊、觸摸屏、通訊控制器相 通訊，無線通訊模塊連接天線箱，通訊控制器連接地址檢測單元，通訊控制器還通過USS 協(xié)議與變頻器相通訊，通過PID算法，采用基于USS協(xié)議對變頻器進行控制；變頻器還連 接PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)與以太網(wǎng)模塊連接。 數(shù)據(jù)通訊信號的流程為上行信號(地面站一車載站)見l冬l 7，地面站的上位機服務(wù)器把生產(chǎn)計劃、系統(tǒng)的時鐘及各機車的信息經(jīng)過處理后，信號通過與工業(yè)車載網(wǎng)絡(luò)交換機連接的地面站的四大車 無線通訊模塊發(fā)送給車載站的車上無線通訊模塊，四大車的車上無線通訊模塊接收到地面站的信號后，通過PLC系統(tǒng)進行分析處理，PLC系統(tǒng)根據(jù)ModL)us/TCP協(xié)議發(fā)出控制信號 對各車輛的執(zhí)行機構(gòu)進行控制；下行信號(車載站一地面站)見圖8，車載站的地址檢測單元將車上檢測到的物理 地址通過通訊控制器寫到PLC控制系統(tǒng)指定的保持寄存器，開關(guān)信號和電流信號輸入到 PLC控制系統(tǒng)中，也由上述保持寄存器保存，地面站的上位機服務(wù)器通過與PLC控制系統(tǒng) 的通訊協(xié)議從保持寄存器中讀取數(shù)據(jù)；車載站通過車上無線通訊模塊將信號傳遞給地面站 的相配合的無線通訊模塊，地面站的無線通訊模塊將該信號通過工業(yè)車載網(wǎng)絡(luò)交換機傳遞 給上位機服務(wù)器，由上位機服務(wù)器對數(shù)據(jù)進行分析處理，形成命令指揮各車工作，需要記 錄的數(shù)據(jù)記錄并保存到數(shù)據(jù)庫中。該系統(tǒng)具有以下自適應(yīng)功能數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的上位機服務(wù)器可對四大機車的中心地址 進行自動修正功能；工作車輛更換后自動識別功能；計劃自動跟蹤功能。該系統(tǒng)具有摘爐門聯(lián)鎖、推焦聯(lián)鎖、裝煤聯(lián)鎖功能、車上顯示功能、自動走行功能、 自動操作功能、上位機綜合管理功能。一、編碼電纜定位技術(shù)的基本原理1.編碼電纜的結(jié)構(gòu)見圖3、圖4，編碼電纜由電纜芯線、模芯和電纜護套構(gòu)成。安裝在室外的編碼電纜、 天線箱、始端箱、終端箱采用非金屬材料制作而且采用密封工藝，能防塵、防水、防腐、 防火、耐高溫。電纜芯線采用的是超高溫導(dǎo)線，芯線用途有兩種，即基準(zhǔn)線(R線)和地 址線(G0線一G9線)。基準(zhǔn)線R在整個電纜段中不交叉，地址線是按格雷碼的編碼規(guī)律來 編制的，G0每隔20CM交叉一次，Gl每隔40CM交叉一次，G2每隔80CM交叉一次，…G9 在整個電纜段中只交叉一次。2. 編碼電纜定位技術(shù)的基本原理圖4為編碼電纜位置檢測原理示意圖。移動機車上安裝一個天線箱(發(fā)射天線)，天 線箱距離扁平電纜8-12CM，天線箱發(fā)射的高頻信號通過電磁感應(yīng)被地面的編碼電纜接收， R線為平行敷設(shè)的一對線，接收到的信號作為基準(zhǔn)信號，G0—G9在不同的位置有不同的交 叉點，其接收到的信號在經(jīng)過偶數(shù)個交叉后，相位與基準(zhǔn)信號相同，在經(jīng)過奇數(shù)個交叉點 后，相位與基準(zhǔn)信號的相位相反，若規(guī)定同相位時地址為"0"，反相位時地址為"1"，則 在編碼電纜的某一位置得到唯一 IO位的地址編碼，此對應(yīng)與機車的一個地址。例如圖中 G0—G9的地址碼為001…l。地址檢測單元將地址碼轉(zhuǎn)換成十進制的米數(shù)，即可檢測出機車離編碼電纜始端的距 離，從而得到機車的位置，中控室的上位機服務(wù)器將這個地址與數(shù)據(jù)區(qū)中預(yù)設(shè)定的各爐號 的地址相比較，即可知道機車在哪個炭化室，是否已經(jīng)對準(zhǔn)。目前本系統(tǒng)為車上檢測方式， 車上檢測方式和地上檢測方式編碼電纜的結(jié)構(gòu)基本一樣1) 地面站的地址編碼發(fā)生器在TRO時刻接通標(biāo)準(zhǔn)信號線RO，首先發(fā)送一個同步頭， 緊接著發(fā)送RO信號2) TGO時刻接通地址線GO，發(fā)送GO信號；3) 依次接通并向G1、 G2…G8、 G9、 LO發(fā)送信號。4) 車上的接收天線接收到同歩頭信號后，下一個時間的信號便是RO,緊接著是GO、 Gl、 G2…G8、 G9、 LO。5) 車上地址檢測單元根據(jù)接收到的RO信號產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)信號，緊接著將接收到的各 路地址線信號放大整形后送入鑒相器/計數(shù)器中，GO、 Gl、 G2…G8、 G9信號相位與R0信 號相同，若規(guī)定地址為"0"，反相位時地址為"1"，即可得到一組格雷碼。6) CPU將格雷碼轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)即可得到移動機車的位置。 車上檢測方式的特點1) 編碼電纜為信號"發(fā)射天線"，車上安裝有地址"接收天線"；2) 地址檢測單元在車上，各車直接得到本車的地址。各車的地址分別通過無線通訊模塊送到地面站，地面站再通過無線通信"告訴"其他車。3. 編碼電纜位置檢測方式的特點1)由于通過安裝在移動機車上的天線箱與敷設(shè)在地上的編碼電纜之間的電磁耦合來 檢測移動機車的位置，所以無機械性接觸磨損，因而可高速準(zhǔn)確地檢測和傳送位置信息。2) 由于編碼電纜為多對以一定規(guī)律交叉扭絞結(jié)構(gòu)，能有效地抑制外部散雜電平的干擾。3) 由于是利用各對地址線接收到的信號的相位和基準(zhǔn)線接收到的信號的相位相比較， 以同相為"0"，反相為"1"進行組合而得到的地址信息，所以地址穩(wěn)定，不受電平波動 的影響。4) 能在移動機車行走范圍內(nèi)連續(xù)地、高精度地檢測絕對地址。 4.地址檢測單元的組成地址檢測部分完成推焦車、攔焦車、熄焦車、裝煤車四大車的地址實時檢測、顯示和 傳輸。四大車的地址檢測方式相同，每種車的地址檢測都包括車上地址檢測部分、編碼電 纜部分、阻抗匹配單元、功率放大器和地址編碼發(fā)生器，相應(yīng)部件具有通用性，可在四大 車上相互交換使用。車上地址檢測部分包括地址檢測單元和天線箱。編碼電纜部分包括編碼電纜、終端箱、始端箱。天線箱可多個，可以同時檢測到多個 天線箱的物理地址，對地址進行冗余處理，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。二、無線擴頻通訊技術(shù)1. 無線擴頻通信的組成與原理擴頻通信利用擴頻碼序列，采用各種調(diào)制方式在發(fā)送端擴展信號的頻譜，而在接收端 用相同的擴頻碼序列去進行解碼，把擴展了帶寬的信號還原成原始的信息。它是一種數(shù)字 調(diào)制方法。例如說在發(fā)射端將"l"用11000100110去代替，而將"0"用00110010110去代替，這個過程就實現(xiàn)了擴頻，而在接收機處只要把收到的序列是iioooiooiio就恢復(fù)成"r'是00110010110就恢復(fù)成"0"，這就是解擴。擴展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴頻通信的重要特點。我們用信息帶寬的100 倍，甚至iooo倍以上的寬帶信號來傳輸信息，就是為了提高通信的抗干擾能力，即在強干擾條件下保證可靠安全地通信。2. 無線擴頻通訊的特點1) 抗干擾性強抗干擾是擴頻通信主要特性之一，比如信號擴頻寬度為ioo倍，窄帶干擾基本上不起 作用，而寬帶干擾的強度降低了 ioo倍。2) 隱蔽性女j信號在很寬的頻帶上被擴展，單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低，信號淹沒在白噪聲之中，別人難以發(fā)現(xiàn)信號的存在，加之不知擴頻編碼，很難拾取有用信號；而極低的功率譜密度，也很少對其他電訊設(shè)備構(gòu)成干擾。3) 易于實現(xiàn)碼分多址(CDMA)充分利用不同擴頻碼序列之間的相關(guān)特性，分配給不同用戶不同的擴頻碼序列，就可 以互不干擾地同時使用同一頻率通信，從而實現(xiàn)碼分多址。4) 抗多徑干擾無線通信中抗多徑干擾一直是難以解決的問題，利用擴頻編碼之間的相關(guān)特性，在接 收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取分離出最強的有用信號，也可把多個路徑來的同一 碼序列的波形相加使之得到加強，從而有效的抗多徑干擾。3.數(shù)據(jù)信號傳輸數(shù)據(jù)通信信號流程包括上行信號流程和下行信號流程。1) 上行信號(地面站一車載站)的流程如圖7所示。其流程-① 上位機把生產(chǎn)計劃(計劃推焦?fàn)t號和計劃推焦時間、計劃裝煤爐號和計劃裝煤時 間)和系統(tǒng)的時鐘，還有各車傳下來的信號經(jīng)過綜合處理后，根據(jù)、1odbus/TCP協(xié)議通過 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到各大機車的PLC上；② 車上的PLC將通過網(wǎng)絡(luò)接收到上位機服務(wù)器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行分析處理，需要 顯示的內(nèi)容送車載顯示屏顯示，PLC處理后的控制信號對車輛的執(zhí)行機構(gòu)進行控制。2) 下行信號(車載站一地面站)的流程如圖8所示。其流程① 車上檢測到的物理地址通過通訊控制器寫到PLC指定的保持寄存器，丌關(guān)信號(推 焦桿前進信號、推焦桿后退信號、推焦桿甜限信號、平煤桿前進信號、平煤桿后退信號、爐 門、車門開關(guān)信號、人工允推按鈕信號等)和電流信號(推焦電流和平煤電流)通過PLC的 I/O和模擬量輸入模塊輸入到PLC中，PLC將這些數(shù)據(jù)按服務(wù)器與PLC的Modbus/TCP通信協(xié) 議放到指定的保持寄存器單元，服務(wù)器通過發(fā)送讀取保持寄存器的命令來取出數(shù)據(jù)；② 地面站的上位機服務(wù)器通過無線模塊接收到車載站發(fā)來的數(shù)據(jù)后，進行分析處理， 將需要記錄的數(shù)據(jù)保存到SQL server2000數(shù)據(jù)庫中供查詢所用，并將一些所需數(shù)據(jù)以報 表的形式打印出來。三、系統(tǒng)功能 1.摘爐門聯(lián)鎖1) 推焦車摘門允許=推焦車對準(zhǔn)計劃推焦炭化室的中心位置(在偏差允許范圍內(nèi))2) 攔焦車摘門允許=攔焦車對準(zhǔn)計劃推焦炭化室的中心位置(在偏差允許范圍內(nèi))在推焦車(攔焦車)的操作臺上安裝有摘門"聯(lián)鎖/解鎖"選擇丌關(guān)。當(dāng)摘門聯(lián)鎖開 關(guān)處于聯(lián)鎖狀態(tài)時，推焦車(攔焦車)必須在推焦車(攔焦車)摘門允許條件滿足時才能 摘門。否則，推焦車(攔焦車)摘門動作不受四車聯(lián)鎖系統(tǒng)控制。當(dāng)本系統(tǒng)發(fā)生故障或維 修時，為不影響正常的生產(chǎn)和維修，應(yīng)使開關(guān)處于"解鎖"狀態(tài)。2. 推焦聯(lián)鎖1) 一級允推-推焦車、攔焦車、熄焦車對準(zhǔn)計劃推焦炭化室的中心位置(在誤差允 許范圍內(nèi))十推焦車爐門已摘+攔焦車導(dǎo)焦槽到位+熄焦車的焦罐旋轉(zhuǎn)2) 二級允推= 一級允推+攔焦車、熄焦車發(fā)出人工允推信號+當(dāng)即推焦時間與計劃 推焦時間符合差值(當(dāng)前時間不早于計劃推焦時間5分鐘以上)在推焦車的操作臺上安裝有推焦"聯(lián)鎖/解鎖"選擇丌關(guān)。當(dāng)推焦聯(lián)鎖開關(guān)處于聯(lián)鎖 狀態(tài)時，推焦車必須在二級允推條件滿足時才能推焦。否則，推焦車推焦動作不受四車聯(lián) 鎖系統(tǒng)控制。當(dāng)本系統(tǒng)發(fā)生故障或維修時，為不影響正常的生產(chǎn)和維修，應(yīng)使開關(guān)處于"解 鎖"狀態(tài)。3. 裝煤聯(lián)鎖功能1) 允許取蓋=四個外導(dǎo)套放下+裝煤車對準(zhǔn)計劃裝煤炭化室(已推完焦)的中心位 置(在誤差允許的范圍內(nèi))2) 允許裝煤=裝煤車對準(zhǔn)計劃裝煤炭化室的中心位置(在誤差允許的范圍內(nèi))+機側(cè)、 焦側(cè)炭化室爐門關(guān)閉在裝煤車的操作臺上安裝有取蓋、裝煤"聯(lián)鎖/解鎖"選擇丌關(guān)。當(dāng)取蓋、裝煤聯(lián)鎖 開關(guān)處于聯(lián)鎖狀態(tài)時，裝煤車必須在允許開蓋、允許裝煤條件滿足時才能取蓋、裝煤。否 則，裝煤車取蓋、裝煤動作不受四車聯(lián)鎖系統(tǒng)控制。當(dāng)本系統(tǒng)發(fā)生故障或維修時，為不影 響正常的生產(chǎn)和維修，應(yīng)使開關(guān)處于"解鎖"狀態(tài)。4. 車上顯示功能所用觸摸屏型號為施耐德XBT-GT6630,研發(fā)的配套軟件為四大車自動化操作觸摸屏 軟件V2.0，功能為實時顯示系統(tǒng)時鐘、當(dāng)前計劃爐號、當(dāng)前計劃時間、各車爐號、聯(lián)鎖/ 解鎖狀態(tài)、 一級允推、二級允推、推焦車爐門開閉狀態(tài)、攔焦車導(dǎo)焦槽鎖閉狀態(tài)、熄焦車 車門狀態(tài)、推焦平煤電流、各車的位置與對中狀態(tài)以及本車的關(guān)鍵信號點(與操作臺上一 一對應(yīng))。5. 自動走行功能根據(jù)機車當(dāng)前狀態(tài)，使機車自動走行至目的位置。本系統(tǒng)PLC可以檢測到手動走行的 信號，當(dāng)機車未手動走行，并且"自動走行"選擇丌關(guān)打在自動位置，按下確認按鈕時， PLC控制輸出信號使繼電器得電，變頻器的數(shù)字輸入端通過相關(guān)的變頻器參數(shù)設(shè)置，使變 頻器參數(shù)組切換到所需的自動走行參數(shù)組。當(dāng)機車手動走行時，PLC控制輸出信號使繼 電器失電，變頻器的數(shù)字輸入端使變頻器參數(shù)組切換到手動走行參數(shù)組。經(jīng)典位置控制的 整個環(huán)節(jié)中，位置設(shè)定，定位指令給定和驅(qū)動控制是三個主要環(huán)節(jié)。例如，機車需要在A 處推焦，這A處就是我們所關(guān)心的定位點，我們能將這些定位點長期儲存在控制器中。實 際控制中，A處應(yīng)設(shè)定一段有一定寬度的被稱之為"定位精度"(calibrate)的小區(qū)間。 物體運動存在慣性，還應(yīng)選擇一個合適的停車(減速)點(little)更為合理。物體在接 近目標(biāo)時，我們或許希望用"點動"(pulse)方式讓它更準(zhǔn)確地到位。1) 中心值(center):中心值是我們調(diào)試所確定的基準(zhǔn)值，它是運行策略計算的基本 依據(jù)。2) 運行精度值(calibrate):精度值是我們在定位運行過程中所能允許的誤差范圍值。3) 運行靠近值(little):靠近值是我們在定位運行過程中預(yù)先設(shè)定的提前停車點(減 速點)。我們同時可以在提前停車點范圍內(nèi)使用"點動靠近"策略。4) 點動脈寬值(pulse):脈寬值是我們使用"點動靠近"策略時所設(shè)定的脈沖寬度。 脈沖寬度值越大，單次點動推動的行程也越大。脈沖寬度值應(yīng)由調(diào)試試驗值決定。自動走行控制軟件根據(jù)機車當(dāng)前地址與目標(biāo)地址的差值(即位移)控制機車走行速度， 控制算法為-1) 當(dāng)位移》15000時，在全速區(qū)，控制機車全速行駛；2) 當(dāng)位移在15000 800之間時，進入減速緩沖區(qū)，控制機車按一定的比例值來逐漸 減速行駛；3) 當(dāng)位移在800 600之間時，進入慢速緩沖區(qū)，控制機車低速行駛；4) 當(dāng)位移在600 100之間時，進入減速調(diào)整區(qū)，控制機車按一定的比例值繼續(xù)逐漸 減速行駛；5) 當(dāng)位移<100時，進入低速調(diào)整區(qū)，控制機車微速行駛。直到位移小于6時，進 入靜止區(qū)，此時控制機車停止。通訊控制器根據(jù)機車當(dāng)甜地址、PLC中目標(biāo)爐號地址、PLC對通訊控制器的自動走行命令，計算得出變頻器應(yīng)該運行的頻率，按照USS協(xié)議從串口送出相應(yīng)控制命令到變頻 器，使機車自動走行到目標(biāo)爐號。6. 自動操作功能該自動操作功能采用設(shè)備為施耐德高端PLC，開發(fā)環(huán)境為Concept2.6，使用的編程語 言為LD語言，程序?qū)崟r判斷出當(dāng)前機車的動作狀態(tài)，然后再根據(jù)推焦工藝流程，進行下 一步的所要執(zhí)行的動作。當(dāng)本車與其他車的聯(lián)鎖信號具備時，即允許下一個動作執(zhí)行，系 統(tǒng)就通過PLC程序控制機車做出相應(yīng)動作，每個動作的執(zhí)行都有嚴(yán)格的條件限制，若信 號不到位(即條件不成立)，那么下個動作不予執(zhí)行。結(jié)束一個操作循環(huán)后，根據(jù)輸入的 推焦計劃，自動走行至目的位置，繼續(xù)下次循環(huán)操作。自動操作分為半自動操作和全自動操作。半自動需要司機進行每一歩操作前均按下半 自動/全自動旋轉(zhuǎn)丌關(guān)下方的確認按鈕，才執(zhí)行動作。全自動操作則是系統(tǒng)自動判斷下一 步需要執(zhí)行的動作，當(dāng)條件滿足時自動進行動作(出于安全考慮，個別動作還是需要司機 確認)。在半自動操作狀態(tài)下，只要下一步動作的條件滿足，只需司機按一下同一個確認按鈕， 程序就會自動根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)控制機車做出相應(yīng)動作。而使用全自動操作功能時，只要把選 擇開關(guān)打在相應(yīng)位置，按下確認按鈕后，機車就進入全自動操作狀態(tài)。此時機車的動作不 再需要司機控制，完全根據(jù)本車的各個電氣信號與其他車的聯(lián)鎖信號來綜合判斷本車的下 一步動作是否可以進行。當(dāng)要退出全自動操作模式時，只要把相應(yīng)開關(guān)打到指定位置即可。 這種智能化的控制方式大大減輕了司機的勞動強度，有效降低了司機的誤操作，使焦?fàn)t的 安全生產(chǎn)上了一個臺階。具體的自動操作控制流程如閣9、問1()所示。7. 上位機綜合管理功能上位機包括服務(wù)器和客戶端兩部分，總體結(jié)構(gòu)采用CS結(jié)構(gòu)。開發(fā)工具為Visual Basic6.0。服務(wù)器為Dell專用服務(wù)器，客戶機為Dell的商務(wù)機。1) 客戶端計劃輸入、編輯和自動生成。2) 客戶端與服務(wù)器的記錄報表生成、打印和備份，并存入SQLServer2000數(shù)據(jù)庫中 以便記錄查詢。 ，3) 客戶端全爐區(qū)動畫實時監(jiān)控。4) 客戶端推焦電流、平煤電流曲線記錄。5) 客戶端結(jié)焦時間與每孔裝煤量的瀏覽功能。6) 客戶端歷史記錄査詢。7) 客戶端車上動作記錄。8) 客戶端的系統(tǒng)數(shù)據(jù)都是從服務(wù)器端獲取，服務(wù)器將各車上下傳的各項數(shù)據(jù)進行分 析處理，將所需數(shù)據(jù)傳給客戶端，將各個車綜合后的聯(lián)鎖信息、推焦裝煤計劃、各車的位 置等等信息分別上傳給客戶端和車上PLC。8. 煤塔稱重系統(tǒng)煤塔稱重系統(tǒng)原本是一個獨立的系統(tǒng)，該系統(tǒng)上位機與煤塔稱重裝置配合使用，來管 理焦?fàn)t的裝煤過程，現(xiàn)將該系統(tǒng)的上位機作為客戶端一并融入到四大車自動化操作系統(tǒng) 中，目的是為了便于焦化生產(chǎn)的管理和維護，也使四大車操作系統(tǒng)的功能更加全面。1) 加煤車皮重，毛重稱量以及實重、干基、合格率等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。2) 記錄報表生成、打印和備份，并存入SQLServer2000數(shù)據(jù)庫中以便記錄查詢。9. 系統(tǒng)的自適應(yīng)功能1) 炭化室中心地址自動修正功能當(dāng)由于焦孔或焦桿變形、地基下沉等原因致使炭 化室中心地址有所改變時，本系統(tǒng)會自動檢測、跟蹤并重新記錄。2) 工作車輛更換自動識別功能當(dāng)車輛發(fā)生意外事故，急換備用車輛時，系統(tǒng)會自動識別更換的工作車車號，不需應(yīng)急更改計劃。3) 計劃自動跟蹤功能當(dāng)在某一爐工作時，系統(tǒng)發(fā)生故障或焦桿前限信號有問題而 不能更改計劃，系統(tǒng)會在下一爐正常工作時自動判別并實時地更新當(dāng)前計劃。10. 聯(lián)網(wǎng)功能 ，系統(tǒng)中服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)連入煉鐵新廠局域網(wǎng)。服務(wù)器有三張網(wǎng)卡，對應(yīng)不同三個網(wǎng)段。 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由三部分組成1) 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)段為煉鐵新廠局域網(wǎng)所用服務(wù)器IP地址為192.168.140.50, 該網(wǎng)段還包括煤塔秤客戶端系統(tǒng)；2) 車載網(wǎng)絡(luò)(用于車上通訊)，網(wǎng)段為192.168.0.***，服務(wù)器IP地址為 192. 168. 0.1;3) 地面站網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的網(wǎng)段192.168.1.***。服務(wù)器IP地址為192.168.1.1，交 換機客戶端IP地址為192. 168. 1.2。(注意在該網(wǎng)段內(nèi)只要IP設(shè)置不沖突，設(shè)置任何 一個IP都可以)。四、主要技術(shù)指標(biāo)1. 地址檢測分辨率5mra2. 走行定位精度10mm; —次定位成功率為99%3. 工作溫度一10°C + 55°C4. 通訊波特率54Mbps5. 通訊誤碼率< 10一7。
權(quán)利要求
1、焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由地址檢測及定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)組成，地址檢測及定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)分開獨立執(zhí)行，地址檢測及定位系統(tǒng)由地面站和車載站組成，并采用耐高溫、耐腐蝕、編碼定位阻抗匹配電纜技術(shù)來實現(xiàn)現(xiàn)場四大機車的地址檢測及定位，其特征在于，定位系統(tǒng)采用基于USS協(xié)議的命令、PID控制算法控制變頻器運行；數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)采用無線通訊模塊無線擴頻通訊方式來實現(xiàn)四大車之間、四大車與上位機服務(wù)器之間進行數(shù)據(jù)通訊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)，其特征在于，所述的 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)還包括煤塔秤稱重系統(tǒng)，煤塔秤稱重系統(tǒng)客戶端基于TCP/IP協(xié)議與上位機 服務(wù)器相互通訊，煤塔秤稱重系統(tǒng)客戶端可將裝煤重量直接體現(xiàn)在客戶端界面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及焦?fàn)t地址檢測及爐號自動識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)的地址檢測及定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)分開獨立執(zhí)行，地址檢測及定位系統(tǒng)由地面站和車載站組成，并采用耐高溫、耐腐蝕、編碼定位阻抗匹配電纜技術(shù)來實現(xiàn)現(xiàn)場四大機車的地址檢測及定位，定位系統(tǒng)采用基于USS協(xié)議的命令、PID控制算法控制變頻器運行；數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)采用無線通訊模塊無線擴頻通訊方式來實現(xiàn)四大車之間、四大車與上位機服務(wù)器之間進行數(shù)據(jù)通訊。該系統(tǒng)實現(xiàn)了現(xiàn)場四大機車精確定位及抗干擾數(shù)據(jù)穩(wěn)定通訊；裝煤重量通過煤塔稱重系統(tǒng)可直觀體現(xiàn)在自動化操作管理客戶端界面上；該系統(tǒng)大大降低了成本、減少了維護工作量、安全性能好。
文檔編號G05B19/418GK101625563SQ20081001225
公開日2010年1月13日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者剛 李, 王常海, 王燕勇, 顧增華 申請人:中冶焦耐工程技術(shù)有限公司;杭州錢江稱重技術(shù)有限公司;中冶焦耐自動化系統(tǒng)有限公司