CN111708342A - 一种实现焦炉电机车与外部可靠通讯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现焦炉电机车与外部可靠通讯的方法，所述方法如下:步骤1)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的检测，步骤2)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的判断，步骤3)在无线通讯中断情况下，采用固定频率进行处理。通过应急通讯电路和无线通讯系统的可靠切换，实现了地面控制系统和电机车控制系统间重要信号的无扰动传递，确保处于工作状态的电机车顺利过渡到一个稳定停车状态，避免紧急停车或无法停车而造成的次生事故，保证了电机车在无线通讯突然中断情况下的生产安全。

Description

一种实现焦炉电机车与外部可靠通讯的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，具体涉及一种实现焦炉电机车与外部可靠通讯的方法，属于电气控制设备技术领域。

背景技术

焦炉和干熄焦生产过程中干熄焦电机车循环完成拖动带有空焦罐的焦罐运载车到炉区碳化室位置接红焦，再将装有红焦焦罐的运载车运往干熄焦提升机，由干熄焦提升机进行接满焦罐和送空焦罐的工作。为确保工作流程顺畅和安全可靠，电机车往往依靠无线通讯系统与其他车辆、地面炼焦控制系统进行大量的无线数据交换，用于流程控制、报警和连锁保护等，因此无线通讯系统质量的好坏直接决定电机车运行的成功与否。但在电机车的运行实绩中，常出现因无线通讯异常导致电机车长时间停机和发生安全事故的问题，对焦炉的顺利运行和安全生产造成影响。分析原因为：1.电机车与外部控制系统的无线通讯中断后，电机车控制系统无法依靠无线通讯系统自有的诊断方式立即判断无线通讯系统是否发生中断，仍然按正常的流程步序自动进行生产，外部的报警信号和流程连锁信号未能有效进入电机车车载控制系统，导致安全连锁故障发生。2.电机车与外部控制系统发生无线通讯中断后，电机车缺乏有效的通讯设备和控制方法让电机车运行到安全状态才停车，导致电机车长时间故障停机和发生安全事故，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

为解决上述两种因素导致的焦炉电机车生产和安全问题，提供一种焦炉电机车无线通讯异常检测方法和连锁保护方法，解决电机车和外部系统间无线通讯中断的检测问题以及后续的安全连锁保护问题。

针对电机车与外部系统无线通讯异常后无法可靠判定的问题，本技术方法通过对参与无线通讯的控制系统通讯实绩来进行逻辑判断，确保判断无线通讯质量好坏的依据具有可靠，具体方法为：一种实现焦炉电机车与外部可靠通讯的方法，所述方法如下:

步骤1)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的检测，

步骤2)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的判断，

步骤3)在无线通讯中断情况下，采用固定频率进行处理。

所述步骤1)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的检测，具体如下，电机车车载控制系统在自身控制程序里设置一个计数器，按每秒计数1次进行计数累加，同时每10秒向所连接的地面控制系统发送一个0.5秒时长的复位脉冲信号，该复位信号和电机车发给地面控制系统的流程信号、连锁信号等一起发送，确保同时进入到地面控制系统中起到对无线通讯状态的监控。同时地面控制系统也在自身控制程序里设置一个计数器，按每秒计数1次进行计数累加，同时每10秒向电机车车载控制系统发送一个0.5秒的复位脉冲信号，该复位信号和地面控制系统发给电机车的流程信号、连锁信号等一起发送，确保同时进入到车载控制系统中起到对无线通讯状态的监控。

所述步骤2)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的判断，具体方法为：在无线通讯状态正常情况下，电机车车载控制系统中计数器累积到10时由于地面控制系统经无线通讯系统传来了0.5秒时长的脉冲复位信号，这时应该立即将车载控制系统里的计数器复位到0，并使电机车车载控制系统的计数器再次开始进行计数累计，如此循环；同理地面控制系统计数器也应该在10秒周期内电机车车载控制系统传递来的复位信号所复位，复位后再次开始周而复始的计数累计。这时一旦电机车无线通讯出现中断，导致地面控制系统发送来的复位信号无法接收，这时电机车车载控制系统程序中计数器将在10秒后超过10而无法复位继续累加，因此电机车控制系统可以以此判断无线通讯系统出现了异常，输出报警信息，并将处于全自动或无人化运行阶段的电机车安全切换到停机状态，等检修人员上车确认和检修，避免安全事故的发生。同样由于通讯故障，导致地面控制系统无法接收电机车车载控制系统发送来的复位信号，这时炼焦控制系统程序中的计数器将在10秒后超过10而无法复位继续累加，因此地面控制系统可以判断和电机车的无线通讯系统出现了异常，将输出报警，采取后继的连锁保护措施避免安全事故的发生，控制系统计数器的时序图如图1所示。在无线通讯系统状态正常情况下，计数器累积到10就会被外来的复位信号所复位(前10秒所示)，控制系统判断通讯正常；而在无线通讯系统中断情况下，计数器累积到10后因没有被外来的复位信号所复位，所以可以继续累加超过10，控制系统以此判断通讯出现中断(后10秒所示)。

由于无线通讯系统故障，无法传递停机等安全连锁指令，而且若在电机车接红焦等生产过程突然停机反而会造成安全和环保事故，因此需要提供一种方法，在判断无线通讯异常后，将处于全自动或无人化生产状态的电机车置于安全停机状态。

在电机车和地面控制系统间建立一条通过滑触线连接的应急通讯电路，该应急通道主要由继电器回路构成，其结构示意图如图2所示。地面控制系统通过输出端内部开关S的开闭控制辅助继电器线圈KJ1输出特定的开关量控制信号，辅助继电器辅助触点KJ1再把开关量控制信号通过滑触线和电机车拖令块传递给车载辅助继电器线圈KJ2，辅助继电器辅助触点KJ2最终把信号送入电机车车载控制系统的输入端，电机车根据收到的信号和当前所工作的状态自动进行相应的连锁停机保护。无线通讯系统工作正常情况下，地面控制系统通过无线通讯系统和电机车车载控制系统进行通讯联系，接收来自电机车的位置、走行状态、焦罐状态和报警等信息用于生产过程的监控，并将拦焦车导焦状态、推焦车推焦状态、提升机位置信息和APS状态等信息发送给电机车车载控制系统用于连锁控制。一旦无线通讯系统出现故障，由于可靠判断出无线通讯中断，地面控制系统可以立即将关键的流程信号和连锁保护指令通过应急通讯回路发给电机车车载控制系统。具体控制方法为：

地面控制系统内部计数超过10后仍未收到电机车传递来的复位信号，立即判断与电机车无线通讯出现中断，除了停止通过无线通讯系统传送和电机车相关的信号外，其输出端内部开关S进行长时间闭合，使辅助继电器KJ1线圈得电吸合，辅助继电器KJ1的辅助触点将闭合，电流通过滑触线和电机车的拖令块传递给车载辅助继电器线圈KJ2，使其吸合，车载辅助继电器辅助触点KJ2闭合，使得车载控制系统输入端收到信号，车载控制系统将通讯由无线状态切换到应急通讯状态，开始接受地面控制系统发来的信号。针对电机车的工作特点，应急信号采用固定频率的循环脉冲信号传递外部的关键的流程信号和连锁保护指令，可分别用4HZ、3HZ、2HZ、1HZ和0.5HZ等脉冲代表推焦车“正在推焦”信号、推焦车“推焦结束”信号、APS状态信号和提升机位置信号少量的关键信号。若处于无人化或全自动运行状态的电机车在无线通讯中断时正在炉区进行自动走行定位，则依靠自身控制系统所收集的信息完成定位后因收不到无线通讯系统传递过来的信息而停止运行；若无线通讯中断时电机车在焦炉炉区已处于焦罐旋转接焦过程中，为避免当前红焦长时间滞留电机车上，必须要将红焦处理结束后才能停车，这时电机车根据应急通讯电路传递来的“正在推焦”信号和推焦车“推焦结束”信号继续完成接焦工作，并判断出焦罐是否有红焦，由于能接收到APS的状态信息，电机车车载控制系统可以继续完成向干熄焦提升机方向的自动走行(未收到“APS夹臂夹紧”信号)。在提升机井架下定位结束后，电机车车载控制系统根据应急通讯电路传来的提升机的位置信息和自身收到的信息，自动完成接空焦罐(收到“APS夹臂夹紧”信号和提升机在“待机位”信号)和送满罐(收到“APS夹臂夹紧”信号和提升机在“吊钩打开”信号)流程，待红焦处理完成后才停机等待无线信号恢复。

如果地面控制系统内部计数超过10后收到电机车传递来的复位信号，可以判断与电机车无线通讯进行了连接，开始恢复无线通讯系统，其输出端内部开关S长时间断开，使辅助继电器KJ1线圈失电，辅助继电器KJ1的辅助触点将断开，没有电流通过滑触线和电机车的拖令块传递给车载辅助继电器线圈KJ2，使其失电，车载辅助继电器辅助触点KJ2断开，使得车载控制系统输入端长时间收不到信号，车载控制系统将通讯由应急通讯状切换到态无线状态，恢复了正常的无线通讯。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：通过应急通讯电路和无线通讯系统的可靠切换，实现了地面控制系统和电机车控制系统间重要信号的无扰动传递，确保处于工作状态的电机车顺利过渡到一个稳定停车状态，避免紧急停车或无法停车而造成的次生事故，保证了电机车在无线通讯突然中断情况下的生产安全。

附图说明

图1内部计数和外部信号复位时序图；

图2应急通讯电路结构图；

图3应急通讯信号时序图。

具体实施方式

为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式进一步介绍该技术方案。

以电机车车载控制系统和地面炼焦控制系统无线通讯为例，炼焦控制系统收集焦炉生产各方面的流程信息(包含干熄焦状态信息和焦炉四大车信息)并进行流转，电机车车载控制系统和地面炼焦控制系统通过无线以太网络进行信息交互，地面炼焦控制系统向电机车传递协同作业车辆相关的状态、推焦车位置、推焦状态、APS状态信号和提升机位置信号等信息。电机车控制系统向地面炼焦控制系统传递位置、状态和报警等信息。参照图2，搭建应急通讯电路。

本实施例中，电机车车载控制系统在自身控制程序里设置计数器，按每秒计数1次进行计数累加，同时每10秒向所连接的地面炼焦控制系统发送一个0.5秒时长的复位脉冲信号，该复位信号和电机车发给地面炼焦控制系统的流程信号、连锁信号等一起发送。同时炼焦控制系统也在在自身控制程序里设置计数器，按每秒计数1次进行计数累加，同时每10秒向电机车车载控制系统发送一个0.5秒时长的复位脉冲信号，该复位信号和地面炼焦控制系统发给电机车的流程信号、连锁信号等一起发送。无线通讯正常情况下电机车控制系统计数累积到10时由于炼焦控制系统经无线通讯系统传来了0.5秒时长的脉冲复位信号，这时应该立即将控制系统里的计数器复位到0，并使电机车车载控制系统再次开始进行计数累计。同理炼焦控制系统也将计数器累积到10就进行复位，复位后再次开始周而复始的计数累计。这时一旦电机车无线通讯出现中断，导致炼焦控制系统发送来的复位信号无法接收，这时电机车控制系统程序中的计数器将累计超过10而无法复位，电机车控制系统可以以此判断无线通讯系统出现了异常，输出报警信息。同样由于通讯故障，导致炼焦控制系统无法接收电机车控制系统发送来的复位信号，这时炼焦控制系统程序中的计数器将累计超过10而无法复位，炼焦控制系统可以判断和电机车的无线通讯系统出现了异常，输出报警信息。

在判断发生无线通讯中断后，炼焦控制系统除了停止通过无线通讯系统传送和电机车相关的信号外，其输出端内部开关S进行长时间闭合，使辅助继电器KJ1线圈得电吸合，辅助继电器KJ1的辅助触点将闭合，电流通过滑触线和电机车的拖令块传递给车载辅助继电器线圈KJ2，使其吸合，车载辅助继电器辅助触点KJ2闭合，使得车载控制系统输入端收到信号，车载控制系统将通讯由无线状态切换到应急通讯状态，开始接受地面控制系统发来的信号。针对电机车的工作特点，应急信号采用固定频率的循环脉冲信号传递外部的关键的流程信号和连锁保护指令，可分别用4HZ、3HZ、2HZ、1HZ和0.5HZ等脉冲代表推焦车“正在推焦”信号、推焦车“推焦结束”信号、APS夹紧信号、提升机吊钩打开和待机位等关键信号。若处于无人化或全自动运行状态的电机车在无线通讯中断时正在炉区进行自动走行定位，则依靠自身控制系统所收集的信息完成定位后因收不到无线通讯系统传递过来的信息而停止运行；若无线通讯中断时电机车在焦炉炉区已处于焦罐旋转接焦过程中，为避免当前红焦长时间滞留电机车上，必须要将红焦处理结束后才能停车，这时电机车根据应急通讯电路传递来的“正在推焦”信号和推焦车“推焦结束”信号继续完成接焦工作，并判断出焦罐是否有红焦，由于能接收到APS的状态信息，电机车车载控制系统可以继续完成向干熄焦提升机方向的自动走行(未收到“APS夹臂夹紧”信号)。在提升机井架下定位结束后，电机车车载控制系统根据应急通讯电路传来的提升机的位置信息和自身收到的信息，自动完成接空焦罐(收到“APS夹臂夹紧”信号和提升机在“待机位”信号)和送满罐(收到“APS夹臂夹紧”信号和提升机在“吊钩打开”信号)流程，待红焦处理完成后才停机等待无线信号恢复。

如果地面控制系统内部计数超过10后收到电机车传递来的复位信号，可以判断与电机车无线通讯进行了连接，开始恢复无线通讯系统，其输出端内部开关S长时间断开，使辅助继电器KJ1线圈失电，辅助继电器KJ1的辅助触点将断开，没有电流通过滑触线和电机车的拖令块传递给车载辅助继电器线圈KJ2，使其失电，车载辅助继电器辅助触点KJ2断开，使得车载控制系统输入端长时间收不到信号，车载控制系统将通讯由应急通讯状切换到态无线状态，恢复了正常的无线通讯。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (4)

1.一种实现焦炉电机车与外部可靠通讯的方法，其特征在于，所述方法如下:

步骤1)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的检测，

步骤2)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的判断，

步骤3)在无线通讯中断情况下，采用固定频率进行处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的检测，具体方法为：电机车车载控制系统和地面控制系统在自身控制程序里设置计数器，按每秒计数1次进行计数累加，同时每10秒相互间发送一个0.5秒时长的复位脉冲信号，该复位信号和系统间通讯用的流程信号、连锁信号等一起发送和接收，同时进入到控制系统中起到对无线通讯状态的监控。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)实现电机车和地面控制系统间无线通讯状态的判断，具体方法为：电机车车载控制系统向地面控制系统发送的复位脉冲信号用于将地面控制系统的计数器复位；地面控制系统向电机车车载控制系统发送的复位脉冲信号用于将电机车车载控制系统的计数器复位，若电机车车载控制系统或地面控制系统中的计数器累加未超过10，则各自系统判断无线通讯连接正常，若计数器累加超过10，则判断为无线信号中断。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3)具体如下，在无线通讯中断情况下，采用固定频率的循环脉冲信号传递外部的关键的流程信号和连锁保护指令，通过一条由滑触线连接的继电器应急通讯电路将保证关键信号的传递，将处于全自动或无人化生产状态的电机车置于安全停机状态。

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