焦爐機械設備控制系統中的關鍵技術分析

摘要：在焦爐機械領域內，為提高煉焦行業焦爐機械設備的自動化水平，提高焦爐生產的安全性能，做好焦爐機械的設備控制系統十分重要。因此，文章對焦爐機械設備控制系統進行了分析探討，并借助現代化技術手段，解決機械設備控制系統信息的交互問題，實現自動化管理，從而有效管理焦爐機械的安全運轉。

關鍵詞：焦爐；控制系統；系統設計

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0022-02

近年來，隨著煉焦工業的不斷發展，焦炭已經被廣泛應用于電石、鑄造、氣體焦炭等領域內，推動了社會經濟的發展。根據國家鋼鐵發展政策及可持續循環經濟發展戰略的需要，焦爐機械設備向大容積、環保、智能化方向發展，提高焦爐設備的機械化、自動化水平，保障焦爐生產過程的安全性。為保證人員安全及焦爐生產的高效率，我們需要對焦爐機械設備的生產技術進行分析，準確把握焦爐機械設備狀況，提高設備管理水平，才能推動我國焦爐生產行業的發展。

1焦爐機械設備控制系統的理論基礎

要對焦爐機械設備控制系統做好理論研究工作，需要了解焦爐機械設備控制系統的基礎理論，從而理解焦爐機械設備控制的運行原理。因此，筆者歸納了焦爐機械設備控制系統的基礎理論，并分析了其特點，系統的技術分析提供理論依據。

1.1無線通訊理論

無線通訊技術是焦爐機械設備控制系統中的常見技術，它應用于機械設備控制系統中，可以有效地防止操作失誤，防止焦爐機械設備與爐體不合理的刮碰導致的損壞，從而提高操作工人作業的舒適度，改善工藝水平。而且無線通訊技術的硬件體積小，占用空間少，其通訊速度快，便于安裝調試，對工程的技術完善具有非常良好的效果。在焦爐機械設備中安裝無線通訊工作，可以滿足焦化惡劣環境下對產品的苛刻要求，同時又可以防止推焦車、攔焦車、裝煤車和熄焦車之間出現時間差，影響焦爐生產及焦炭質量。

1.2控制系統模塊

PLC控制系統模塊是一種可編程控制器，它是一種適用于工業環境的專業計算機系統，具有運行穩定和很高的抗干擾性，被廣泛應用于機械設備的自動化控制系統中。PLC控制模塊在工業環境下可以實現對焦爐機械設備的數字化運轉管理，通過其內部存儲執行邏輯，實現對焦爐設備的程序化智能管理控制，同時，更具數字式或模擬式的輸入與輸出，控制焦爐生產設備的運轉，保證系統的安全性。而且PLC具有可能可靠、適應性強、系統安裝容量小，維護改造方便等特點，能夠適應焦爐生產惡劣環境，深受焦爐生產行業的喜愛。

2系統總體設計

在現代工業自動控制系統的運行中，對系統運行分層設計是一種常用的方法。在焦爐機械設備控制系統中，通過系統分層設計，可以實現系統的相互配合。系統分層設計是將系統中不同的功能模塊按照其相互作用相互聯系進行層次和分類，這樣容易掌握系統的主體，提高系統開發的效率，而且又有助于系統的模塊化，便于系統的運轉。在焦爐機械設備的運轉過程中，如果焦爐機械運作缺乏規律，會嚴重影響焦爐的工作效率。通過對焦爐生產活動進行合理布局，分層次設計焦爐設備的運行秩序，可以最大程度提高焦爐設備的工作效率，保證焦爐設備安全運轉。

在系統設計中，需要以通訊作為系統鏈接的紐帶，系統各個環節的相互聯系需要以通信技術作為支撐，這就要求在系統設備上都要安裝好信息收發器，從而保證無線通信網絡的正常運轉。通過系統分層設計，可以將焦爐機械生產分層幾個環節，實現系統配合的穩定性。例如，在焦爐生產環節上，我們可以將連鎖控制系統分為五個部分：主控室、推焦車、裝煤車、攔焦車、熄焦車。利用無線通信技術實現系統信息的交流與傳遞，而主控室內的工業控制計算機便可與四大機車內部的機車控制器進行數字通訊。機車控制器是機車內部的控制系統，結合爐號識別子系統，精確對正子系統實現了四大機車自動行走、爐號識別、精確對位等操作。

焦爐機車自動行走、自動定位主要利用車輛對位系統和“三車聯鎖”實現。①推焦車：推焦車按照中控室的命令來進行工作的。系統按照出焦順序來進行控制，從而準確的對推焦車進行定位，通過中控電腦“確認”按鈕到達指定爐號。當推焦車準確定位后，若是推焦車接受到“允許”推焦和平煤信號后，開始進行三車聯鎖識別確認后，按照設定PLC程序工作。②攔焦車：攔焦車按照中控室的指令，按程序設計順序來控制攔焦車，經過信號確認行走到達指定的爐號，幫助導焦柵獲取準確的定位信息，推焦過程完后，導焦柵能夠實現自動化收回，循環實施下一步作業。③裝煤車：裝煤車按照中控室的指令，經過信號確認達到指定的爐號，以設定裝煤程序來控制裝煤車，實現快速完成裝煤，并且配合推焦車進行平煤工作。裝煤工作完成之后，按下“確認”鍵就可以到達煤塔，從而對煤進行再次補充，循環實施下一步作業。④熄焦車：熄焦車按照中控室的指令，經過信號確認到達指定的爐號，待攔焦車到到固定位置后進行接焦。接焦工作完成之后，按下“確認”鍵就可以到達干熄焦提升井，通過“APS”對位系統，實現自動化的接罐、送罐作業，循環實施下一步作業。

3連鎖控制系統設計

在煉焦生產環節，焦爐車輛連鎖控制是保證機車運行安全的必要條件。而計算機技術，PLC技術，光電編碼技術以及變頻技術的應用，是實現機械設備自動化控制的主要保證，大大降低了煉焦作業人員的勞動強度，提高了煉焦生產的安全性。在煉焦過程中，車輛連鎖主要經過以下環節：①行走對位過程連鎖；②取門過程連鎖；③推焦過程聯鎖；④接焦過程連鎖；⑤平煤過程連鎖；⑥裝煤加煤過程連鎖；⑦干熄焦裝焦過程連鎖。通過煉焦車輛連鎖，可以實現對煉焦車輛的準確定位，實現推焦、接焦、加煤、裝焦流程化循環生產。

焦爐生產的生產工藝要求十分嚴格，焦爐結焦時間不同，對焦炭的品質具有重要的影響，而且爐溫控制也是影響焦炭質量的重要因素，同時，由于焦爐生產的環境十分惡劣，工作強度大，而且全天候工作，單純依靠人工操作難以保障產品質量。這就要求在焦爐生產過程中，要重視焦爐機械設備控制的自動化水平，滿足上述性能的要求。同時，在焦爐機械控制系統設置時，要對中控室中設置焦爐機械設備的同步系統，通過PLC系統，并以網絡數據為接口，監控焦爐設備的實時運行狀況，處置應急突發事件。

同時，在焦爐機械設備控制系統設置時，應當注重系統的軟件設計水平。因為在煉焦行業，車輛的體積較大，而且一般都重上百噸，而且煉焦行業的機械設備數量龐大，稍微不慎，可能會發生車體與爐體相撞，造成機械設備和爐體的損害。因此，在設計過程中，我們要以安全生產為指導，根據具體生產任務操作及嚴格執行作業指令，嚴密監視電腦屏幕的設備運行信息變化，保證人身及設備安全。

4定位系統的設計

在焦爐機械設備控制系統中，提高機械設備的定位能力，對保證焦爐生產的安全性具有重要的影響。在焦爐生產過程中的定位控制包括粗定位階段和精確定位階段。一般而言，當焦爐機車與爐門之間間距>350 mm時，為粗定位階段，一般通過測定行走動輪上的脈沖編碼，確定其對應的位置，從而實現對系統運行的定位。而當焦爐機車與爐門之間間距<350 mm時，則進入了精定位階段，此時，焦爐機車以一個較慢的速度進入目標編碼區，然后通過光電傳感器，確定機械設備的位置，并將其狀態發送至PLC系統，從而識別二進制編碼的爐號，進而實現距離的矯正和精確定位。

為了提高焦爐機車行為的穩定性，保證焦爐機車高效率運轉，我們需要對焦爐機車的定位技術不斷進行創新。在粗定位階段我們可以對行走動輪上的編碼器的脈沖數量乘以累計次數了解機車的當前位置，并將預存的目標數據進行對比分析，從而確定機車粗定位的位置，實現粗定位階段的任務。同我們可以根據粗定位階段的變頻器頻率設定值，計算煉焦車的位置。而在精定位階段，我們則可以依靠碼牌識別爐號，消除脈沖編碼器的誤差，從而矯正精確定位階段的距離。

為了保證精確定位階段的精準度，避免出現爐體與煉焦車的碰撞。我們可以將精確定位階段的剩余距離設定為定位值，并保證焦爐機車緩慢移動，以最小速度限定法確定焦爐機車的位置，縮短定位時間。而且焦爐機車緩慢運動，可以隨時準備停產，以處理突發問題。緩慢移動機車可以減少機車慣性，當爐號與目標爐號吻合時，可以實現機車的驟停，最終精確定期目標位置處。

5結語

近年來焦炭生產領域已經取得了長足發展。在煉焦行業的發展過程中，推動煉焦行業設備的自動化，對于煉焦行業的發展具有重要的意義。通過對煉焦行業的關鍵性技術改革，可以大幅度提高煉焦行業的生產水平，保證煉焦生產的安全性。筆者分析了煉焦機械設備控制的核心技術，希望通過對焦爐機械設備控制系統關鍵技術進行分析，推動我國煉焦行業的發展。

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