CN105425757B - 焦炉车辆设备智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焦炉车辆设备智能控制系统及方法，包括：地面中控单元、车上控制单元；地面中控单元包括：用于采集地面数据的地面数据采集模块、用于控制地面中控单元的地面中控PLC模块、用于搭建地面局域网进行数据转发的地面中控交换机以及用于与车上控制系统通信的第一无线通讯模块；车上控制单元包括：用于采集车辆运行数据的车上数据采集模块、用于控制车辆的车辆PLC模块、用于执行车辆PLC模块控制动作的执行模块、用于搭建车上局域网进行数据转发的车载交换机以及用于与地面中控单元通信的第二无线通讯模块。本发明实现提高生产效率，减少人工操作，避免了由于人工操作造成工况事故的发生，保证焦炉生产过程的稳顺运行。

Description

焦炉车辆设备智能控制系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种焦炉车辆设备智能控制系统及方法。

背景技术

目前，焦炉车辆设备因其操作环境恶劣、机构复杂、作业频繁、移动式联动操作等特殊工艺特点，制约了焦炉车辆设备控制水平，虽然经过近几年不断的改进提升，焦炉设备达到了单元自动运行、单机全自动运行的水平，但都是在有人操作的条件下完成，还没有实现设备的无人化操作水平，生产安全及可靠性差、效率低、协同生产模式落后。

发明内容

本发明实施例提供一种焦炉车辆设备智能控制系统及方法，以克服上述问题。

本发明焦炉车辆设备智能控制系统，包括：

地面中控单元、车上控制单元；

所述地面中控单元包括：用于采集地面数据的地面数据采集模块、用于控制所述地面中控单元的地面中控PLC模块、用于搭建地面局域网进行数据转发的地面中控交换机以及用于与所述车上控制系统通信的第一无线通讯模块；

所述车上控制单元包括：用于采集车辆运行数据的车上数据采集模块、用于控制车辆的车辆PLC模块、用于执行所述车辆PLC模块控制动作的执行模块、用于搭建车上局域网进行数据转发的车载交换机以及用于与所述地面中控单元通信的第二无线通讯模块。

进一步地，所述地面数据采集模块包括：

用于采集检测装煤车煤塔受煤位置的的磁性传感器、用于采集地面作业区门禁的机械限位式传感器；

所述车上数据采集模块，包括：

用于采集焦炉车辆除尘连接器机构位置信息的电感式传感器、用于采集检测两车之间距离防止发生碰撞事故的光电传感器、用于采集检测焦炉车辆走行极限位置防止车辆发生脱轨事故的磁性传感器、用于采集焦炉车辆的行程、推焦距离、平煤距离的位置编码器、用于采集焦炉车辆设备运行过程中液压系统中液压油的实际工作温度信息的温度传感器、用于采集焦炉车辆设备取门台车机构油缸位置信息的直线位移式传感器、用于采集电气室液压室机械式门禁、余焦底盘机构位置信息、清门机构位置信息、清框机构位置信息的机械限位式传感器以及采集焦炉车辆设备运行过程中液压系统实际工作压力信息的压力传感器。

进一步地，所述执行模块，包括：电机、电磁阀、变频器。

本发明还提供一种焦炉车辆设备智能控制方法，包括：

车上数据采集模块采集车辆运行数据，并将所述车辆运行数据发送至车辆PLC模块；

所述车辆PLC模块通过所述第二无线通讯模块将所述车辆运行数据发送至地面中控PLC模块；

所述地面中控PLC模块接收所述车辆运行数据；

所述地面中控PLC模块根据地面数据与所述车辆运行数据确定所述车辆下一执行动作；

所述地面中控PLC模块向所述车辆PLC模块发送下一执行动作；

所述车辆PLC模块接收下一执行动作，并根据车上数据采集模块采集的所述车辆运行数据判断是否执行所述下一执行动作，若是，则所述车辆PLC模块向执行模块发送动作指令，若否，则停止向执行模块发送动作指令。

进一步地，所述地面中控PLC模块根据地面数据与所述车辆运行数据确定所述车辆下一执行动作之前，还包括：

所述地面数据采集模块采集地面数据，并将所述地面数据发送至所述地面中控PLC模块。

本发明提高生产效率，节能降耗，同时减少人工操作，避免了由于人工操作造成工况事故的发生，保证焦炉生产过程的稳顺运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明焦炉车辆设备智能控制系统结构示意图；

图2为本发明焦炉车辆设备智能控制方法流程图。

图3为本发明焦炉车辆设备智能控制系统作业计划运算方法流程图；

图4为本发明焦炉车辆设备智能控制系统两车走行防碰撞逻辑处理运算方法流程图；

图5为本发明焦炉车辆设备智能控制系统自动推焦动作逻辑处理方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明焦炉车辆设备智能控制系统结构示意图，如图1所示，本实施例系统，包括：

地面中控单元101、车上控制单元102；

所述地面中控单元101包括：用于采集地面数据的地面数据采集模块103、用于控制所述地面中控单元的地面中控PLC模块104、用于搭建地面局域网进行数据转发的地面中控交换机105以及用于与所述车上控制系统通信的第一无线通讯模块106；

所述车上控制单元102包括：用于采集车辆运行数据的车上数据采集模块107、用于控制车辆的车辆PLC模块108、用于执行所述车辆PLC模块控制动作的执行模块109、用于搭建车上局域网进行数据转发的车载交换机110、用于与所述地面中控单元通信的第二无线通讯模块111，地面中控机上位机112以及车载上位机113。

进一步地，所述地面数据采集模块包括：

用于采集检测装煤车煤塔受煤位置的的磁性传感器、用于采集地面作业区门禁的机械限位式传感器；

所述车上数据采集模块，包括：

用于采集焦炉车辆除尘连接器机构位置信息的电感式传感器、用于采集检测两车之间距离防止发生碰撞事故的光电传感器、用于采集检测焦炉车辆走行极限位置防止车辆发生脱轨事故的磁性传感器、用于采集焦炉车辆的行程、推焦距离、平煤距离的位置编码器、用于采集焦炉车辆设备运行过程中液压系统中液压油的实际工作温度信息的温度传感器、用于采集焦炉车辆设备取门台车机构油缸位置信息的直线位移式传感器、用于采集电气室液压室机械式门禁、余焦底盘机构位置信息、清门机构位置信息、清框机构位置信息的机械限位式传感器以及采集焦炉车辆设备运行过程中液压系统实际工作压力信息的压力传感器。

进一步地，所述执行模块，包括：电机、电磁阀、变频器。

具体来说，焦炉车辆设备智能控制系统基于传感器及PLC控制技术，通过搭建车上PLC控制系统及地面中控PLC控制系统，使信息流自下而上，逐级收敛，将分散的焦炉车辆运行数据最终都汇集到焦炉地面中控PLC中，由地面中控PLC进行综合分析、逻辑判断，再将逻辑处理结果及指令分别发送至各个焦炉车辆PLC，焦炉车辆PLC结合本车工艺流程、运行状况及中控系统发来的中控指令，经计算分析后最终发出动作执行命令，使焦炉车辆设备按照生产过程自动逐一完成各机构的运行，使现场所有焦炉车辆设备的协调运行，实现焦炉车辆设备的智能控制。

图2为本发明焦炉车辆设备智能控制方法流程图，如图2所示，本实施例方法，包括：

车上数据采集模块采集车辆运行数据，并将所述车辆运行数据发送至车辆PLC模块；

所述车辆PLC模块通过所述第二无线通讯模块将所述车辆运行数据发送至地面中控PLC模块；

所述地面中控PLC模块接收所述车辆运行数据；

所述地面中控PLC模块根据地面数据与所述车辆运行数据确定所述车辆下一执行动作；

所述地面中控PLC模块向所述车辆PLC模块发送下一执行动作；

所述车辆PLC模块接收下一执行动作，并根据车上数据采集模块采集的所述车辆运行数据判断是否执行所述下一执行动作，若是，则所述车辆PLC模块向执行模块发送动作指令，若否，则停止向执行模块发送动作指令。

进一步地，所述地面中控PLC模块根据地面数据与所述车辆运行数据确定所述车辆下一执行动作之前，还包括：

所述地面数据采集模块采集地面数据，并将所述地面数据发送至所述地面中控PLC模块。

图3为本发明焦炉车辆设备智能控制系统作业计划运算方法流程图，如图3所示，本实例方法，包括：

装煤车PLC通过装煤车位置传感器获取装煤完成炉号，并记录装煤完成时间，将获取的装煤炉号和装煤时间发送至地面中控PLC，地面中控PLC将每个炉号的装煤时间与设定结焦时间相加计算出每一炉号的下次出炉时间，地面中控PLC将出炉时间进行顺时排序，并根据生产工艺要求分别在0时、8时、16时获取该时间点后8小时内的出炉炉号及出炉时间生成早班、中班、晚班作业计划，同时将作业计划发送至各焦炉车辆PLC。

图4为本发明焦炉车辆设备智能控制系统两车走行防碰撞逻辑处理运算方法流程图，本方法用于防止同一轨道运行的两辆焦炉车辆发生碰撞，如图4所示，本实例方法，包括：

同一轨道运行的两辆焦炉车辆的PLC分别通过各自的走行位置编码器采集走行位置数据，并将数据发送至地面中控PLC，地面中控PLC将两车的位置数据相减，将计算结果与设定的1级、2级报警距离比较，判断是否超过安全距离，若否，则地面中控PLC将行车安全信号发送至1#、2#车PLC，1#、2#车允许正常走行，若是，则达到1级报警距离，地面中控PLC将1级报警信号发送至1#、2#车PLC控制系统，1#车PLC将右行走行速度限制到10％，2#车PLC将左行走行速度限制到10％，达到2级报警距离，地面中控PLC将2级报警信号发送至1#、2#车PLC控制系统，1#车PLC将右行走行速度限制为0，2#车PLC将左行走行速度限制为0，防止碰撞事故发生。

图5为本发明焦炉车辆设备智能控制系统自动推焦动作逻辑处理方法流程图，如图5所示，本实例方法，包括：

推焦车取门机构直线位移式传感器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC将取门机构传感器数据与设定值比较判断取门机构是否在后限位置。

推焦车门钩机械限位式传感器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC将门钩机械限位式传感器数据与设定值比较判断炉门是否已摘下。

推焦车清框机构机械限位式传感器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC将清框机构传感器数据与设定值比较清框机构是否在后限位置。

推焦车走行位置编码器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC根据推焦车走行位置编码器数据判断推焦车当前炉号位置。

推焦车PLC根据采集的各机构数据判断推焦车本车是否准备完毕，若推焦车取门机构在后限位置、推焦车炉门已摘下、推焦车清框机构在后限位置、推焦车当前炉号位置符合作业计划位置，则推焦车本车准备完毕。

拦焦车导焦栅机构直线位移式传感器采集现场数据，并将数据发送至拦焦车PLC，拦焦车PLC将导焦栅机构位置传感器数据与设定值比较判断导焦栅机构位置是否在锁闭位置。

拦焦车走行位置编码器采集现场数据，并将数据发送至拦焦车PLC，拦焦车PLC走行位置编码器数据判断拦焦车当前炉号位置。

拦焦车PLC将导焦栅机构位置数据和拦焦车走行位置编码器数据发送至地面中控PLC。地面中控PLC根据拦焦车PLC发送的数据判断拦焦车是否准备完毕，并将拦焦车判断结果发送至推焦车PLC。

电机车走行位置编码器采集现场数据，并将数据发送至电机车PLC，电机车PLC走行位置编码器数据判断电机车当前炉号位置。

电机车焦罐旋转电机启动后，电机车PLC将电机车焦罐旋转电机启动信号发送至地面中控PLC。

地面中控PLC根据电机车PLC发送的数据判断电机车是否准备完毕，将判断结果发送至推焦车PLC。

推焦车PLC结合地面中控PLC发来拦焦车是否准备完毕信号和电机车是否准备完毕信号及推焦车本车是否准备完毕信号，若推焦车、拦焦车、电机车都准备完毕，则推焦车推焦所有运行条件已经具备，推焦车PLC发出推焦动作指令。

推焦位置编码器采集现场数据，推焦位置编码器采集数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC根据推焦位置编码器数据判断推焦杆所在的工作区间发出前进、后退、加速、减速控制指令，推焦电机得电运行，驱动与推焦电机连接的推焦杆完成推焦动作。

本发明的有益效果：

1、节能降耗，通过设计最佳工艺流程，使焦炉机械严格的按照最佳工艺流程运作，没有任何机构动作和工作时间上的浪费，使生产效率达到最高，环境污染也降到了最低，实现可持续发展；

2、通过焦炉车辆设备智能控制系统可以大大减少人工操作，降低人力成本；

3、避免了由于人工误操作造成工况事故的发生，保证了焦炉的稳顺运行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种焦炉车辆设备智能控制方法，其特征在于，包括：

车上数据采集模块采集车辆运行数据，并将所述车辆运行数据发送至车辆PLC模块；

所述车辆PLC模块通过第二无线通讯模块将所述车辆运行数据发送至地面中控PLC模块，车辆PLC包括装煤车PLC、推焦车PLC、拦焦车PLC和电机车PLC；

所述地面中控PLC模块接收所述车辆运行数据；

地面数据采集模块采集地面数据，并将所述地面数据发送至所述地面中控PLC模块；

所述地面中控PLC模块根据地面数据与所述车辆运行数据确定所述车辆下一执行动作；

所述地面中控PLC模块向所述车辆PLC模块发送下一执行动作；

所述车辆PLC模块接收下一执行动作，并根据车上数据采集模块采集的所述车辆运行数据判断是否执行所述下一执行动作，若是，则所述车辆PLC模块向执行模块发送动作指令，若否，则停止向执行模块发送动作指令；

装煤车PLC通过装煤车位置传感器获取装煤完成炉号，并记录装煤完成时间，将获取的装煤炉号和装煤时间发送至地面中控PLC，地面中控PLC将每个炉号的装煤时间与设定结焦时间相加计算出每一炉号的下次出炉时间，地面中控PLC将出炉时间进行顺时排序，并根据生产工艺要求分别在0时、8时、16时获取该时间点后8小时内的出炉炉号及出炉时间生成早班、中班、晚班作业计划，同时将作业计划发送至各焦炉车辆PLC；

同一轨道运行的两辆焦炉车辆的PLC分别通过各自的走行位置编码器采集走行位置数据，并将数据发送至地面中控PLC，地面中控PLC将两车的位置数据相减，将计算结果与设定的1级、2级报警距离比较，判断是否超过安全距离，若否，则地面中控PLC将行车安全信号发送至1#、2#车PLC，1#、2#车允许正常走行，若是，则达到1级报警距离，地面中控PLC将1级报警信号发送至1#、2#车PLC控制系统，1#车PLC将右行走行速度限制到10%，2#车PLC将左行走行速度限制到10%，达到2级报警距离，地面中控PLC将2级报警信号发送至1#、2#车PLC控制系统，1#车PLC将右行走行速度限制为0，2#车PLC将左行走行速度限制为0，防止碰撞事故发生；

一种自动推焦动作逻辑处理方法，包括：

推焦车取门机构直线位移式传感器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC将取门机构直线位移式传感器数据与设定值比较判断取门机构是否在后限位置；

推焦车门钩机械限位式传感器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC将门钩机械限位式传感器数据与设定值比较判断炉门是否已摘下；

推焦车清框机构机械限位式传感器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC将清框机构机械限位式传感器数据与设定值比较清框机构是否在后限位置；

推焦车走行位置编码器采集现场数据，并将数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC根据推焦车走行位置编码器数据判断推焦车当前炉号位置；

推焦车PLC根据采集的各机构数据判断推焦车本车是否准备完毕，若推焦车取门机构在后限位置、推焦车炉门已摘下、推焦车清框机构在后限位置、推焦车当前炉号位置符合作业计划位置，则推焦车本车准备完毕；

拦焦车导焦栅机构直线位移式传感器采集现场数据，并将数据发送至拦焦车PLC，拦焦车PLC将导焦栅机构直线位移式传感器数据与设定值比较判断导焦栅机构位置是否在锁闭位置；

拦焦车走行位置编码器采集现场数据，并将数据发送至拦焦车PLC，拦焦车PLC走行位置编码器数据判断拦焦车当前炉号位置；

拦焦车PLC将导焦栅机构直线位移式传感器数据和拦焦车走行位置编码器数据发送至地面中控PLC，地面中控PLC根据拦焦车PLC发送的数据判断拦焦车是否准备完毕，并将拦焦车判断结果发送至推焦车PLC；

电机车走行位置编码器采集现场数据，并将数据发送至电机车PLC，电机车PLC走行位置编码器数据判断电机车当前炉号位置；

电机车焦罐旋转电机启动后，电机车PLC将电机车焦罐旋转电机启动信号发送至地面中控PLC；

地面中控PLC根据电机车PLC发送的数据判断电机车是否准备完毕，将判断结果发送至推焦车PLC；

推焦车PLC结合地面中控PLC发来拦焦车是否准备完毕信号和电机车是否准备完毕信号及推焦车本车是否准备完毕信号，若推焦车、拦焦车、电机车都准备完毕，则推焦车推焦所有运行条件已经具备，推焦车PLC发出推焦动作指令；

推焦位置编码器采集现场数据，推焦位置编码器采集数据发送至推焦车PLC，推焦车PLC根据推焦位置编码器数据判断推焦杆所在的工作区间发出前进、后退、加速、减速控制指令，推焦电机得电运行，驱动与推焦电机连接的推焦杆完成推焦动作。