CN109062161B - 一种倒罐站自动化出铁控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒罐站自动化出铁控制系统，本系统通过视觉识别技术自动分析罐口形态、自动检测并分析铁水柱流、自动测量铁水液位及温度，从而完成混铁水车自动倾翻及铁水称量车自动称量；通过激光定位技术实时检测铁水称量车位置，从而完称铁水称量车自动运行；通过混铁水车电源自动接电装置定位及插拔，从而实现混铁水车的自动上电及断电；通过通讯系统完成各个控制本分的通讯集成，化零为整加上合理的编程及算法，最终实现倒罐站出铁的自动化、无人化。

Description

一种倒罐站自动化出铁控制系统

技术领域

本发明涉及倒罐站监控领域，尤其涉及一种倒罐站自动化出铁控制系统。

背景技术

铁水倒罐站位于炼钢主厂的西南角，其中倒罐站包括鱼雷罐车、铁水罐称量车和测温取样装置等，在倒罐站出铁工艺流程过程中需要了解和掌控：鱼雷罐车的倾翻角度、倾翻速度和运行速度，铁水罐称量车的运行速度、最大载重量、详细的运行作业流程以及测温取样枪的工作状态参数等等。通过准确安全的获取铁水温度不仅可以提高生产效果，还可以降低各个生产设备的故障率。然后现有技术中倒罐站出铁控制中的混铁水车接电，铁水称量车的运行及称量控制可以在人工干预下实现一键操作，混铁水车的倾翻控制则需要经验丰富的工人隔着窗户综合分析罐口的形态然后由工人操作完成倾翻。因此该方法缺少出铁过程中各个控制部分参数的集成处理，由于各个部分相互独立，缺少科学准确的检测手段，缺少安全可靠的联锁保护，整个倒罐站出铁工艺流程需要在人工干预和人工操作下完成，安全保障完全需要人工操作，增加了工人的劳动强度，降低出铁效率。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种倒罐站自动化出铁控制系统，包括

当混铁水车到达工作位置自动为其接通电源的自动接电模块，所述自动接电模块对混铁水车进行快速插头自动接电锁紧操作；

采用激光测距定位方法实时采集称量车的位置信息的称量车控制模块，所述称量车控制模块根据铁水称量车欲称量重量对称量车的实际重量变化进行实时监测并记录重量信息；

采用编码器和限位开关实时采集鱼雷罐车的倾翻角度和速度信息的混铁车倾翻控制模块，；

检测混铁车罐口的形状信息、铁水柱流和倾倒边缘信息以及铁水液位信息的机器视觉识别模块；

接收所述称量车控制模块、混铁车倾翻控制模块和的机器视觉识别模块传送的数据信息对倒罐站出铁过程的进行数字化控制的总监控端，所述总监控端通过视觉识别技术自动分析罐口形态、自动检测并分析铁水柱流、自动测量铁水液位及温度，从而完成混铁水车自动倾翻及铁水称量车自动称量，所述总监控端包括自动出铁PLC、混铁水车控制PLC、铁水称量车控制PLC、自动接电装置PLC、视觉识别系统、自动出铁服务器和二级系统服务器。

所述机器视觉识别模块采用智能相机实时拍摄混铁车罐口形状、计算拍摄时罐口面积与罐口未结渣时的面积比值，再根据红外测温仪测量的罐口铁水实际温度从而判断罐口是否完整及混铁水车内铁水是否有结渣现象；

所述机器视觉识别模块采用两台相机将焦距对准铁水柱流的方式对准铁水柱流的左右画面和前后画面进行实时监测，将检测到的结果传送至总监控端。

所述机器视觉识别模块的智能相机检测到铁水出现散流或漏钢现象时所述混铁水车控制PLC控制混铁水车自动回归零位并发出声光报警信号，混铁水车控制PLC显示该报警信息；

当智能相机检测罐口形状不满足倾倒铁水要求时，所述混铁水车控制PLC控制混铁水车按照系统预设的程序模式进行多次角度的摇罐操作，操作后能满足倾倒要求则继续倾倒，如果不满足倾倒要求则混铁水车回归零位并发出声光报警，所述混铁水车控制PLC显示报警信息。

所述总监控端根据铁水车重量变化信号和铁水液位信息进行对比判断出铁水中渣的含量以此判断铁水品质；所述总监控端根据铁水车重量变化采用混铁车倾翻控制模块调节倾翻角度，当混铁车达到称量值或者预设的液位高度则倾翻结束。

所述混铁车倾翻控制模块采用限位开关从混铁水车倾翻起始点0度及最大倾翻角度120进行极限保护和位置校验。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种倒罐站自动化出铁控制系统，该系统通过利用自动化技术和数据库分析技术实现倒罐站出铁过程的数字化监控和可视化分析，将优秀经验固化到标准化操作模式当中去，并能利用数字技术对操作模式持续改进和提高，持续提高倒罐操作和控制水平。另外该系统将自动接电装置、自动倾翻系统、自动定位系统等多个系统进行集成式的数据分析和管理，实现出铁智自动化控制，从而提高出铁效率，解决人工劳动强度以及增加安全性，采用完善的自动连锁控制，保证设备运行安全性的同时大幅提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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为本发明倒罐站自动化出铁控制系统的结构框图；

图2为本发明中机器视觉识别模块的原理图；

图3为本发明中倒罐站自动化出铁控制系统网络拓扑图；

图4为本发明中倒罐站自动化出铁控制系统的控制逻辑图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：

如图1-图3所示的一种倒罐站自动化出铁控制系统，本系统通过视觉识别技术自动分析罐口形态、自动检测并分析铁水柱流、自动测量铁水液位及温度，从而完成混铁水车自动倾翻及铁水称量车自动称量；通过激光定位技术实时检测铁水称量车位置，从而完称铁水称量车自动运行；通过混铁水车电源自动接电装置定位及插拔，从而实现混铁水车的自动上电及断电；通过通讯系统完成各个控制本分的通讯集成，化零为整加上合理的编程及算法，最终实现倒罐站出铁的自动化、无人化。该控制系统具体包括：自动接电模块、称量车控制模块、混铁车倾翻控制模块、机器视觉识别模块和总监控端，其中总监控端包括自动出铁PLC、混铁水车控制PLC、铁水称量车控制PLC、自动接电装置PLC、视觉识别系统、自动出铁服务器和二级系统服务器等等。

进一步的，自动断电模块主要完成混铁水车的自动插拔电工作，当混铁水车到达工作位置自动为其接通电源，当混铁水车全部倾倒结束后，自动断电。其中自动断电模块主要由吊挂装置、导向吊座装置、尾架装置、限位开光装置、振动电机、横向气缸、纵轨上罩、纵轨下罩，定位气缸、横轨上罩、横轨下罩、吊挂自动插头、控制柜、现场接线箱、现场操作箱、手动插头(带电缆30米)存放箱、手动插头等组成。

进一步的，称量车控制模块采用激光测距定位方法实时采集称量车的位置信息，所述称量车控制模块根据铁水称量车欲称量重量对称量车的实际重量变化进行实时监测并记录重量信息，其中称量车控制模块主要包括进行称量车的驱动、定位及称量工作。采用激光测距扫描仪安装于称量车轨道一侧，准确采集称量车位置。称量车控制模块主要用于指引称量车按照程序的设定精准运行。

进一步的，混铁车倾翻控制模块采用编码器和限位开关实时采集鱼雷罐车的倾翻角度和速度信息。混铁车倾翻控制模块主要包括驱动和角度检测，混铁车倾翻驱动采用变频调速，出于安全和冗余原因，鱼雷罐车的角度检测采用编码器加限位开关混合模式。编码器采用空心轴编码器，安装于混铁水车旋转主轴上；加装0度及120度(混铁水车倾翻起始点及最大倾翻角度)限位开关作为极限保护及位置校验。

进一步的，机器视觉识别模块检测混铁车罐口的形状信息、铁水柱流和倾倒边缘信息。其中机器视觉识别模块由高清相机、数据处理器等部分组成，功能主要包括混铁车罐口形状检测、铁水柱流与倾倒边缘检测、铁水液位检测。视觉识别系统中罐口形状检测相机、铁水注流与铁水液位检测相机采用相同的防护结构，该防护结构采用水冷，对镜头采用气吹扫，防止镜头镜片沾尘。

进一步的，总监控端接收所述称量车控制模块、混铁车倾翻控制模块和的机器视觉识别模块传送的数据信息对倒罐站出铁过程的进行数字化控制。所述总监控端通过视觉识别技术自动分析罐口形态、自动检测并分析铁水柱流、自动测量铁水液位及温度，从而完成混铁水车自动倾翻及铁水称量车自动称量，所述总监控端包括自动出铁PLC、混铁水车控制PLC、铁水称量车控制PLC、自动接电装置PLC、视觉识别系统、自动出铁服务器和二级系统服务器。其中各个PLC以及视觉识别系统、自动出铁服务器和二级系统服务器通过工业以太网通讯实现化零为整，完成整个倒罐站出铁控制系统的集成。如图2图3所示。工作过程中通过添加自动出铁PLC系统，混铁水车控制PLC、铁水称量车控制PLC、自动接电装置PLC、视觉识别系统、自动出铁服务器、二级系统服务器通过以太网通讯整合到一起，实现系统的高度集成，通过增加机器视觉识别等系统及必要的安全检测手段，使各个原本相互独立的系统密切配合，从而总控制端将各个PLC的控制数据进行汇总分析，最后输出控制结果，在保证安全及满足工艺的条件下实现自动化出铁的目的。

进一步的，机器视觉识别模块在工作状态下进行混铁车罐口形态检测，采用智能相机拍摄混铁车罐口形状判断罐口是否完整及混铁水车内铁水是否结渣，判断依据为智能相机通过计算拍摄时的罐口面积与罐口未结渣时的面积比值辅以红外测温仪测量的罐口铁水实际温度判断罐口是否结渣。在铁水柱流检测与边缘检测方面，机器视觉识别模块采用两台智能相机，焦距对准铁水柱流，一台相机安装在前面用于检测左右，一台相机安装在侧面用于检测前后，智能相机的检测信号通过后台处理软件分析得分析结果，分析结果传于自动出铁PLC进行报警和倾翻保护。在铁水液位检测方面，将相机安装在能够看到铁水称量车内部情况，可以对铁水液位进行大致判断，作为铁水称重的冗余设备，提高生产可靠性。

进一步的，如图4所示，该倒罐站自动化出铁控制系统的工作流程如下：工艺要求中控操作人员按下位于中控室操作台上面的开始按钮后，出铁过程无需人为干预，出铁实现无人化。控制步骤如下：

1、混铁水车由火车头拖挂，到达指定位置，给出准备好信号，自动接电装置完成自动接电动作(自动接电装置预留手动接电功能)，实现混铁水车的快速插头自动接电并锁紧。

2、操作人员按下自动出铁按钮，铁水称量车在激光测距仪的引导下自动运行到工作位并发出准备好的信号连锁，上位机界面输入铁水称量车欲称量重量及鱼雷罐车内铁水重量。

3、混铁水车开始自动倾翻，速度逐步提高，根据铁水称量车所称量铁水重量及铁水重量增加速度、智能相机出铁口形状检测，自动调节倾翻档位。在此过程中智能相机自动拍摄，根据罐口形态与预定进行比对，三台相机，一台用于检测前后、一台检测左右，一台用于检测罐口形状判断罐口形态。

4、如果在第3步中，智能相机检测到铁水出现散流或者漏钢等现象，则混铁水车自动回归零位并发出声光报警，中控画面上显示报警信息。当智能相机检测罐口形状不满足倾倒铁水要求时，混铁水车按照系统预设的程序模式尝试若干次小角度摇罐操作，操作后能满足倾倒要求则继续倾倒，满足不了倾倒要求则混铁水车回归零位并发出声光报警，中控画面显示报警信息。

5、根据铁水车重量变化信号及液位检测相机信号的比对，估算出铁水中渣的含量，以此判断铁水品质；根据重量变化，调节倾翻角度。达到称量值或者预设的液位高度，倾翻结束，铁水称量车自动启动，根据激光测距仪信号，到达指定位置。混铁水车全部倾倒结束后，自动断电，在上位机系统中提示操作人员通知火车司机可以拉走混铁水车，流程结束。

本发明公开的一种倒罐站自动化出铁控制系统在实际实施过程中，将实现混铁水车接电、混铁水车倾翻、铁水称量车运行及称量的自动化，达到倒罐站自动化出铁的目的，混铁水车自动化出铁成功率不小于95％，减少倒罐站人员数量，降低工人劳动强度，大幅度提高出铁效率，提高系统安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种倒罐站自动化出铁控制系统，其特征在于包括：

当混铁水车到达工作位置自动为其接通电源的自动接电模块，所述自动接电模块对混铁水车进行快速插头自动接电锁紧操作；

采用激光测距定位方法实时采集称量车的位置信息的称量车控制模块，所述称量车控制模块根据铁水称量车欲称量重量对称量车的实际重量变化进行实时监测并记录重量信息；

采用编码器和限位开关实时采集鱼雷罐车的倾翻角度和速度信息的混铁车倾翻控制模块；

检测混铁车罐口的形状信息、铁水柱流和倾倒边缘信息以及铁水液位信息的机器视觉识别模块；

接收所述称量车控制模块、混铁车倾翻控制模块和的机器视觉识别模块传送的数据信息对倒罐站出铁过程的进行数字化控制的总监控端，所述总监控端通过视觉识别技术自动分析罐口形态、自动检测并分析铁水柱流、自动测量铁水液位及温度，从而完成混铁水车自动倾翻及铁水称量车自动称量，所述总监控端包括自动出铁PLC、混铁水车控制PLC、铁水称量车控制PLC、自动接电装置PLC、视觉识别系统、自动出铁服务器和二级系统服务器；

所述机器视觉识别模块采用智能相机实时拍摄混铁车罐口形状、计算拍摄时罐口面积与罐口未结渣时的面积比值，再根据红外测温仪测量的罐口铁水实际温度从而判断罐口是否完整及混铁水车内铁水是否有结渣现象；

所述机器视觉识别模块采用两台相机将焦距对准铁水柱流的方式对准铁水柱流的左右画面和前后画面进行实时监测，将检测到的结果传送至总监控端；

所述总监控端根据铁水车重量变化信号和铁水液位信息进行对比判断出铁水中渣的含量以此判断铁水品质；所述总监控端根据铁水车重量变化采用混铁车倾翻控制模块调节倾翻角度，当混铁车达到称量值或者预设的液位高度则倾翻结束。

2.根据权利要求1所述的一种倒罐站自动化出铁控制系统，其特征还在于：所述机器视觉识别模块的智能相机检测到铁水出现散流或漏钢现象时所述混铁水车控制PLC控制混铁水车自动回归零位并发出声光报警信号，混铁水车控制PLC显示报警信息；

当智能相机检测罐口形状不满足倾倒铁水要求时，所述混铁水车控制PLC控制混铁水车按照系统预设的程序模式进行多次角度的摇罐操作，操作后能满足倾倒要求则继续倾倒，如果不满足倾倒要求则混铁水车回归零位并发出声光报警，所述混铁水车控制PLC显示报警信息。

3.根据权利要求1所述的一种倒罐站自动化出铁控制系统，其特征还在于：所述混铁车倾翻控制模块采用限位开关从混铁水车倾翻起始点0度至最大倾翻角度120的极限保护和位置校验。

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