轉爐地面平車智能控制優化

陳世亮

（河北鋼鐵集團宣鋼公司二鋼軋廠，河北 宣化 075100）

轉爐煉鋼[1]的持續生產，離不開地面車輛的物資運轉，鐵水、鋼水、廢鋼的使用和爐渣的排出，都是通過地面平車和天車吊運進行運輸的，該物流關聯著煉鐵和煉鋼的各生產環節。平車的穩定運轉，意味著物資原料能夠及時到達和離開各個生產車間。車間技術人員通過在日常維護和點檢中發現，平車在使用時，偶爾會出現行駛超出預定距離，撞擊到同軌道的其他車輛或者防撞樁上。這些情況將會導致，平車撞擊面受損，減速機和軸承會不同程度受損，平車上載重鐵水、鋼水飛濺，同時如果平車上有稱重設備，甚至會影響車輛稱重系統的準確性。而平車減速機、軸承和線纜的修復和更換都將花費較長的時間，進而影響這條軌道上平車的使用，甚至導致影響整個生產線的生產節奏。

1 轉爐地面平車智能控制方案分析

由于折罐[2]間隧道內煙塵較大，目視以及監控畫面觀察到的現場平車行駛位置情況有時不是很清楚，很容易出現同軌道兩個平車相碰或者行駛到軌道兩側邊緣撞擊防撞柱。而平車上的鐵水稱重系統是很重要的計量設備，撞擊的振動有可能對稱重的準確性以及稱重設備產生影響。車輛撞擊以及無法及時停車也將極大地損害減速機和軸承，同時，平車上時常載有滿罐的鐵水，撞擊行為將導致鐵水在慣性下有可能濺出，高溫鐵水將對平車以及平車上稱重傳感器，兩側的儀表和動力電纜造成損壞。通過現場觀察實驗，本單位技術人員對平車控制系統進行了優化，在原有的操作人員的手動操作模式下，通過定位平車位置，編寫后臺程序進行實時監控，對可能出現的錯誤行駛行為及時制動并報警提示操作人員，避免撞擊事故的出現引發設備損傷。該系統通過在軌道兩側、隧道出口，設置對射限位和漫射限位，來定位車輛所處區域。并通過采集變頻器轉速以及減速機速比，經過后臺程序計算，以此來定位平車的精確位置和同軌兩車相互位置，以及通過在上位機上添加監控畫面及報警提示顯示給操作人員。考慮到現場環境高溫、鐵水飛濺、粉塵大的惡劣情況，同時添加了智能控制的連鎖解除功能，防止限位損壞時導致平車無法控制運行。

2 轉爐地面平車智能控制位置信號檢測優化

借助折罐間原有的PLC 控制系統以及上位機監控軟件[3]，采集對射限位和漫射限位參數，將位置信號傳回PLC，通過編寫的控制程序，準確定位平車的位置和同軌道兩個平車相互位置，在原有的平車控制程序的基礎上，增加位置判斷，連鎖平車控制程序，能夠在出現超距和越位行駛時，斷開運行信號，發出停車命令和報警信號。同時借助上位機軟件實時的顯示位置和報警信息，輔助供操作人員對平車的日常行駛操作。

3 轉爐地面平車智能控制位置智能識別優化

鐵水平車位置智能識別是在鐵水車原有運行控制方式中增加距離識別和車輛位置判斷功能，通過停車限位信號及車輛之間的設定間距，智能地發出停車指令。首先是限位選型，目前使用的接觸式限位對于折罐一條線內運行兩部車輛的狀態，不能準確判斷出車輛位置，并且現場環境比較惡劣，接觸式限位的觸點容易臟污，影響信號的正確采集。激光測距儀雖然可以直接得到車輛的實時距離，但價格昂貴，性價比較低，且激光測距儀屬于精密儀表，現場環境惡劣對其損壞較大。通過實驗對比決定使用紅外對射限位和漫反射限位來作為現場檢測元件。針對折罐每條線內兩部車輛同時工作的狀態，在兩部鐵水平車運行線內選擇合理位置安裝基準對射限位和停車限位，當其中的一部車輛運行通過基準限位后，平車控制系統通過車輛的運行狀態及限位采集到的信號，判斷確認當前車輛所處的位置，然后通過HMI畫面上設定兩輛平車的安全距離，保證車輛在行走的過程中不能夠互相碰撞，同時也保證了兩部車輛與防撞墻的安全距離。

4 轉爐地面平車智能控制位置限位安裝優化

限位位置安裝在隧道軌道的東西兩側安裝紅外對射限位，作為轉爐[4]地面平車的停車限位，在平車撞擊兩側防撞柱之前，及時停車。同時在西側出隧道位置，安裝一組紅外對射限位，作為基準限位，用來復位校準程序的位置計算參數，由于車輛在多次往返行駛中，由于軌道不平等原因導致車輪原地打滑，程序會誤認為車輛仍在前進，導致程序距離計算出現誤差。因此，需要在每次出隧道，一次往返行駛過程中，通過基準位置對程序計算的距離進行校準，消除計算誤差。在車輛的東西兩側安裝漫射限位，用于限位在接近防撞柱和同軌車輛時，發出信號及時停車防止撞擊，是對紅外對射限位的功能的補充和冗余。

程序設計方面，車間技術人員現場試驗，采集變頻器反饋的鐵水車電機的轉速、頻率和以及鐵水車減速機的減速比，并測得鐵水車車輪旋轉一圈的前進距離和各紅外對射限位安裝位置到基準限位的距離等參數，編寫程序功能塊。設計計算方法計算車輛距離基準限位的實時距離，設計邏輯判斷，定位出鐵水車的實際位置，同軌兩車之間的距離、相對行駛情況，同向行駛和反向行駛，并且參與到原有的平車控制程序，使得平車可以到位停車，接近距離停車。同時設計了智能控制系統的連鎖屏蔽功能，在限位發生故障時，確認車輛正常的情況下，可以臨時解除連鎖運行，保證車輛的安全穩定行駛。

5 轉爐地面平車智能控制監控界面優化設計

畫面設計方面，在原有的上位機畫面上添加畫面，顯示各限位的到位指示、車輛的實時在線位置，車輛安全間距的設定接口，以及同軌兩車相互間的東西位置。同時設計屏蔽按鈕，方便操作人員，在限位發生故障時，確認車輛正常的情況下，可以臨時解除連鎖運行。

折罐間平車智能控制系統，采用對射限位和漫反射限位相結合的定位方式。深入分析數據，通過采集相關數據，進行實時計算，對運行中的鐵水平車進行了全面識別。目前可以識別出車輛位置，智能判斷出兩輛車輛之間的安全距離，有效避免了鐵水平車與防撞墻碰撞及兩輛車輛相互碰撞的事故。在確定平車到位的同時，能夠自行判斷兩車的排序位置以及實時位置，相對行駛情況。在輔助操作人員穩定安全使用平車的同時，有效解決了日常平車維護時位置調換，對應車輛定位點發生變化的情況，能夠精準定位無需因定位點變化而重新進行設置，對操作人員來說，無需關注本系統即可幫助其安全控制平車。

6 結語

折罐間平車智能控制系統在宣鋼150 t 轉爐折罐間投用以后，控制1 號線1 號、2 號平車和2 號線3 號、4 號平車運行效果良好，此控制系統適合同一軌道多輛平車協同運行，具有較廣的適用性和推廣應用價值。