焦爐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、焦爐機械裝備水平、自動化控制和   性等有很高的要求，也只有德國、日本等   擁有相關技術并能夠?qū)崿F(xiàn)焦爐車輛全自動操作。

系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)以感應無線技術為核心，通過具有高抗干擾性的感應無線差分式接收天線裝置和感應無線串行地址檢測系統(tǒng)，構成高準確性的數(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大部分構成。

系統(tǒng)構成

1、采用感應無線通信

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無線通信技術和設備。其通信原理為正交通信，當車載天線沿著編碼電纜移動時，在任意點上的感應信號電壓不為零，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，則復電后能立即得出當前位置，不需要參考點重新校準。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。

3、機車自動走行的自糾偏差數(shù)學模型

雖然具備了機車位置的高速連續(xù)測址的基礎，但如何控制推焦車行進的速度，實現(xiàn)機車、準確、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鍵的技術環(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)學模型。

當系統(tǒng)處于自動走行狀態(tài)時，機車控制器高速循環(huán)判斷機車當前地址和計劃爐號的目標地址差值，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、車載控制部分構成，可提供系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制和完成復雜的工藝控制；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)的準確與否對焦炭的質(zhì)量和提高焦爐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

在焦爐的代表位置（一般將其安裝在對應爐號上）安裝載碼體，將讀碼器安裝在推焦車上。當推焦車途經(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置）。

先設定位置，把焦爐爐頭位置設為起始位，中間位置設為基準點。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，所以通過行程開關設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：當推焦車沿運行軌道運行，觸碰到行程開關時，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，對比推焦車當前位置與設定目標位置的差別計算出變頻器的運行方向和運行的距離。