焦?fàn)t大車激光測(cè)距自動(dòng)定位系統(tǒng)改造

肖乃飛，陳冬生

（江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼有限公司，江蘇 淮安223002）

焦?fàn)t大車爐號(hào)識(shí)別與走行定位一般采用長纜感應(yīng)、對(duì)射式光電開關(guān)編碼及旋轉(zhuǎn)編碼器等技術(shù)，但都存在一定的缺陷，如干擾大，感應(yīng)電纜易出故障，旋轉(zhuǎn)編碼器技術(shù)會(huì)發(fā)生累計(jì)誤差等［1］。為此，采用DP通訊及自動(dòng)定位程序控制對(duì)焦?fàn)t大車控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)組成

1）激光測(cè)距儀。是1臺(tái)可用于Profibus-DP的設(shè)備，由GSD參數(shù)集合定義的激光功能，利用GSD文件中模塊建立的各參數(shù)，測(cè)量精度可達(dá)1 mm。

2）HMI系統(tǒng)。MP277觸摸屏采用分體式的結(jié)構(gòu)，在移動(dòng)車輛震動(dòng)較大的場(chǎng)合將主機(jī)布置在相對(duì)穩(wěn)固的壁掛式電氣箱內(nèi)，Wincc強(qiáng)大的功能使整個(gè)HMI系統(tǒng)更加靈活，主要功能和特點(diǎn)：①在畫面中可顯示車輛實(shí)時(shí)位置，顯示激光測(cè)距儀的測(cè)量值；②在畫面中可輸入目標(biāo)爐號(hào)發(fā)出指令，操作方便靈活；③操作員動(dòng)作記錄，通過觸發(fā)報(bào)警記錄控件，將操作順序記錄歸檔，便于操作質(zhì)量的管理。

3）傳動(dòng)控制系統(tǒng)。采用Simovert Masterdirive 6SE70系列的裝機(jī)裝柜矢量變頻器，其靈活的BICO技術(shù)使整個(gè)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)成本下降，通過變頻器參數(shù)調(diào)整可進(jìn)行手動(dòng)自動(dòng)控制的自由轉(zhuǎn)換，保持原系統(tǒng)的完整性，自動(dòng)對(duì)位控制采用頻率控制模式，將變頻器的給定信號(hào)采用±10 V模擬量給定，自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)變頻器速度設(shè)定算法見圖1。

圖1 自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)變頻器速度設(shè)定算法

4）PLC控制系統(tǒng)。PLC程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)［2］，由爐號(hào)設(shè)置、爐號(hào)顯示、自動(dòng)對(duì)位、行走邏輯等程序組成。其中，爐號(hào)設(shè)置程序?qū)MI觸摸屏輸入的爐號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際位置的目標(biāo)值；爐號(hào)顯示部分對(duì)大車的實(shí)際位置作出判斷，根據(jù)實(shí)際位置確定大車所處的爐號(hào)并顯示出來；自動(dòng)對(duì)位部分應(yīng)用智能定位程序計(jì)算從PLC傳過來的設(shè)定數(shù)據(jù)，傳送到P控制器，P控制器最終輸出信號(hào)給變頻器實(shí)現(xiàn)大車的自動(dòng)定位功能，優(yōu)化變頻器參數(shù)設(shè)定，定位精度在目標(biāo)值±5 mm范圍內(nèi)，滿足了大車自動(dòng)定位的要求。

2 自動(dòng)定位控制

在大車定位控制系統(tǒng)中，走行目標(biāo)位置是根據(jù)熱工制度的串序要求而設(shè)定的，在焦?fàn)t大車的控制臺(tái)上設(shè)有“自動(dòng)/手動(dòng)”走行切換旋鈕，“自動(dòng)”走行時(shí)，將觸摸屏輸入的爐號(hào)設(shè)為指定的目的地，由PLC控制系統(tǒng)按相應(yīng)的控制模型和特定的邏輯順序進(jìn)行走行對(duì)位。自動(dòng)走行系統(tǒng)采用了模糊算法，首先通過激光測(cè)距儀檢測(cè)大車的運(yùn)行位置，并將激光測(cè)距儀的位置信號(hào)通過DP通訊讀入PLC中，根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行位置與目標(biāo)位置的偏差大小計(jì)算出變頻器的運(yùn)行方向和運(yùn)行頻率，大車運(yùn)行控制的目的使其準(zhǔn)確定位在目標(biāo)位置上，當(dāng)大車位置在2個(gè)爐距以下時(shí)采用模糊控制，2爐距以上可采用恒速運(yùn)行，模糊控制過程見圖2。

自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)應(yīng)用智能定位模塊利用差值平方根算法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，進(jìn)行運(yùn)行方向判別，速度給定值自動(dòng)計(jì)算，進(jìn)入減速位后調(diào)用智能定位模塊進(jìn)行模糊控制，結(jié)合西門子變頻器的矢量控制以滿足精確定位的要求。定位程序設(shè)計(jì)流程見圖3，增加無線通訊網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各大車的運(yùn)行狀態(tài)，為實(shí)現(xiàn)大車的操作自動(dòng)化和無人化操作奠定基礎(chǔ)。

圖2 模糊控制過程

圖3 定位程序流程

3 結(jié)語

自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)投運(yùn)以來，實(shí)現(xiàn)了大車的爐號(hào)顯示和自動(dòng)定位等功能，自動(dòng)定位與原手工操作模式可自由切換，無累計(jì)誤差，定位精度高（在±5 mm以內(nèi)），具有投資少、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。技術(shù)改造與調(diào)試不影響焦?fàn)t正常生產(chǎn)，利用設(shè)備檢修期間安裝調(diào)試，保障了安全生產(chǎn)。

［1］ 陳進(jìn).感應(yīng)無線技術(shù)在工業(yè)移動(dòng)機(jī)車自動(dòng)化中的應(yīng)用［J］.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2006，25（4）：33-36.

［2］ 廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.