CN114717011B - 一种焦炉煤层自动捣固控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种焦炉煤层自动捣固控制系统及其控制方法，属于焦炉煤层制作技术领域，能够实现焦炉捣固机自动捣固，具有煤饼平层工序可以保障制作出的煤饼品质稳定，当煤饼制作原料配煤比以及水分变化影响制作的煤饼强度时，可通过人机界面修改参数进行灵活调整。自动系统可分别对10台给料机进行独立的控制，可灵活预设给料方法，可进行预补料。新、旧控制方式切换迅速，有较好的安全性。对所有点位进行监控，故障时通过人机界面进行报警并记录。各分系统状态可通过人机界面查看一目了然。程序控制批次给料设有倒计时显示对操作人员进行进程提示。对煤饼制作总时长可进行预设，对设置错误进行提示。解决了现有技术中存在的问题。

Description

一种焦炉煤层自动捣固控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种焦炉煤层自动捣固控制系统及其控制方法，属于焦炉煤层制作技术领域。

背景技术

目前国内焦化厂基本以手动捣固方式为主，这种操作方式人的参与率较高，捣固煤饼的质量直接受人员操作质量的影响较大，出现误操作的概率高，经常性出现煤饼捣固不实，塌煤，封顶不良等问题，而且必须需要人员实时监护，稍有不慎，造成塌煤，掉煤等，对煤饼的质量要求不易把控。这种运行方式的缺点：(1)人的因素影响较大；(2)出现事故的概率较高；(3)需要的人力多；(4)煤饼质量不均匀。同时，在煤饼制作过程中，由于给料煤种配比以及含水量变化致原料煤粘度不同，在下落过程中受到运动中的捣固锤撞击散落的影响，在煤饼捣固制作末段临近要求高度时，煤饼上部各点高度不同甚至差异较大，不符合焦炉煤饼工艺要求，需要对煤饼进行平层，使料面各点高度控制在允许误差范围内，现有技术中的方法无法实现，造成制作出的煤饼品质也不稳定影响产量以及后序工艺稳定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种焦炉煤层自动捣固控制系统及其控制方法，解决了现有技术中出现的问题。

本发明所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，包括以下步骤：

步骤1：检查设备装置就绪，按下启动按钮启动控制系统开始工作；

步骤2：煤饼基础层制作：控制系统启动后控制给料机机构首先开始启动给料将煤注入煤箱中，启动捣固电机机构运转，夹锤机构开始动作进行松锤，所有捣固锤下落开始捣固给料夯实煤饼制作；

步骤3：煤饼后续堆积层制作：煤饼后续堆积层制做动作开始后系统控制给料机启动继续按照人机界面中预先设置的給煤量将煤注入煤箱中进行捣固给料，给料量达到预置设定后系统将停止指定给料机，捣固机对煤箱内煤料进行夯实作业，依次进行循环直至制作完所有层数的煤饼；

步骤4：煤饼顶面自动平层：通过补偿法根据上个煤饼顶面各给料口对应处堆料面高度情况进行预增/减给料量，在人机界面机中设置补偿量程序会提前或滞后控制给料机机构的停止，达到平层的目的；

步骤5：煤饼封顶：在煤饼顶面平层结束后，系统将进行封顶，设备收起，煤饼制作完成，系统将重新进入准备状态等待下一轮开启信号。

进一步的，步骤2中煤饼基础层制作具体包括以下：

启动后控制给料机构首先开始启动给料将煤注入煤箱中，给料量在人机界面机中可进行设置，给料开始后所有安全钩将自动打开，启动捣固电机机构变频器运转，夹锤装置将自动开始动作进行松锤，所有捣固锤下落开始捣固给料夯实煤饼制作，给料达到预置时间后给料机将按照程序预定停止指定给料机对煤箱内煤料进行夯实作业，在人机界面机中显示各设备状态和动作进程，如果期间出现异常情况所有捣固电机和给料机将会立即停止，并在人机界面机中显示并记录。

进一步的，步骤3中煤饼后续堆积层制作具体包括以下：煤饼后续堆积二层制做动作开始后系统控制给料机启动继续按照人机界面中预先设置的二层給煤量将煤注入煤箱中进行捣固给料，给料量达到预置设定后系统将停止指定给料机，捣固机对煤箱内煤料进行夯实作业，在夯实达到预置时间后系统将对指定给料机再次启动开始给料，进入煤饼堆积第三层作业；煤饼堆积第三层之后制作与第二层制作程序过程相同只是给料、夯实设定值不同，由操作人员通过人机界面机自由设定，达到煤饼堆积末层即预设时间后系统将进行下一工序。

进一步的，步骤4中煤饼顶面自动平层具体包括以下步骤：

步骤11：操作人员在发现多个煤饼在相同位置料位超出允许范围时，测量出超出允许范围的料位偏差值；

步骤12：根据料位偏差值计算出料位补偿值，根据计算出的料位补偿值计算出料位新设定值；

步骤13：根据步骤12中得出的料位新设定值，通过人机界面机修改补偿量，在制作下一个煤饼时指定給料机的停机将会提前或滞后，使得该点料位降低或增高使料位符合要求。

进一步的，步骤12中料位补偿值的计算公式为：料位补偿值＝料位偏差值/2.32；料位新设定值的计算公式为：料位新设定值＝给料机原设定值+(±料位补偿值)。

进一步的，煤饼顶面自动平层还包括以下步骤：給料机停机倒计时域设置：在人机界面机中每一台給料机都有一个对应的显示其停机倒计时的域，倒计时的起始最高值为给料的设定值；补偿量设置域设置：在每个給料机停机倒计时域的下方是补偿设置域，补偿量设置域为读写域，用于补偿量设置域中修改补偿量。

进一步的，平层设定值与给料倒计时数通过比较器比较，当达到一致时输出一个上升沿,对指定已被置位运行的給料机变量信号进行复位,使该給料机PLC控制点输出低电平信号致对应电机接触器释放停机。

本发明所述的一种焦炉煤层自动捣固控制系统，包括控制器以及与控制器连接的人机界面机、变频器和I/O分站，所述控制器连接有捣固机构，所述捣固机构包括安全钩机构、夹锤机构、捣固电机机构和给料机机构，所述控制器和捣固机构工作时执行如权利要求1-7任一所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法。

进一步的，控制器与人机界面机之间采用profibus通讯协议，控制器与变频器、I/O站之间通讯采用profinet通讯协议。

进一步的，控制器采用PLC控制器。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明所述的一种焦炉煤层自动捣固控制系统及其控制方法，能够实现焦炉捣固机自动捣固，具有煤饼平层工序可以保障制作出的煤饼品质稳定，当煤饼制作原料配煤比以及水分变化影响制作的煤饼强度时，可通过人机界面修改参数进行灵活调整。自动系统可分别对10台给料机进行独立的控制，可灵活预设给料方法，可进行预补料。新、旧控制方式切换迅速，自动转手动的仅需1秒，有较好的安全性。对所有点位进行监控，故障时通过人机界面进行报警并记录。各分系统状态可通过人机界面查看一目了然。程序控制批次给料设有倒计时显示对操作人员进行进程提示。对煤饼制作总时长可进行预设，对设置错误进行提示。

将所有操作集中于人机界面机中，通过人机界面的交互关系完成所有操作，交互界面包括：参数设置界面、主页界面、捣固机界面、给料机界面、夹锤界面、安全钩界面、报警界面等，能够全面的监控整个操作流程。操作简单，内置帮助界面，简单易懂，能够使操作工易学易用，可根据个人习惯进行设置。解决了现有技术中存在的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中整体系统的连接框图；

图2为本发明实施例中控制方法的流程图；

图3为本发明实施例2中煤饼料位的状态图；

图4为本发明实施例2中自动平层工序中料位的设置图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1：

如图1所示，本发明所述的一种焦炉煤层自动捣固控制系统，包括控制器以及与控制器连接的人机界面机、变频器和I/O分站，所述控制器连接有捣固机构，所述捣固机构包括安全钩机构、夹锤机构、捣固电机机构和给料机机构。

控制器与人机界面机之间采用profibus通讯协议，控制器与变频器、I/O站之间通讯采用profinet通讯协议。

控制器采用PLC控制器。

本实施例的工作原理为：本实施例中由10台给料机，6台捣固电机(每台30KW)，32只捣固锤(每锤重400KG)，6套加锤机构，6套安全钩机构组成。.

煤饼制作时给料机间断将煤料送入煤箱中。变频器控制6台捣固电机通过减速机及偏心轮带动32只捣固锤做行程为400mm上下运动对煤箱内的煤料进行夯实，夹锤机构是通过夹持或松开使捣固锤升起或下落，夹持时使捣固锤升起到达停锤定位置并保持，使之与减速机脱离，松开时使捣固锤下落与减速机结合，安全钩机构的功能是煤饼制作完后安全钩关闭使安全挡在捣固锤头底面中心处，防止夹锤实效使捣固锤异常下落到地面造成事故。制作的煤饼长16米，宽0.47米，高6米，重量为55吨。

制作时，煤饼基础层制作：控制系统启动后控制给料机机构首先开始启动给料将煤注入煤箱中，启动捣固电机机构运转，夹锤机构开始动作进行松锤，所有捣固锤下落开始捣固给料夯实煤饼制作；煤饼后续堆积层制作：煤饼后续堆积层制做动作开始后系统控制给料机启动继续按照人机界面中预先设置的給煤量将煤注入煤箱中进行捣固给料，给料量达到预置设定后系统将停止指定给料机，捣固机对煤箱内煤料进行夯实作业，依次进行循环直至制作完所有层数的煤饼；煤饼顶面自动平层：通过补偿法根据上个煤饼顶面各给料口对应处堆料面高度情况进行预增/减给料量，在人机界面机中设置补偿量程序会提前或滞后控制给料机机构的停止，达到平层的目的；煤饼封顶：在煤饼顶面平层结束后，系统将进行封顶，设备收起，煤饼制作完成，系统将重新进入准备状态等待下一轮开启信号，完成煤饼的制作。

实施例2：

本发明所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，包括以下步骤：

步骤1：检查设备装置就绪，按下启动按钮启动控制系统开始工作；在手动操作盘上将模式开关切换到自动位值，在人机界面“主页”界面设备启动状态栏里通过指示灯查看设备各分系统组件是否具备启动条件例如：是否自动模式、急停开关是否弹起、电源是否已上电、故障是否已消除、捣固连锁是否就绪、参数设置是否正确、所有给料机是否就绪、所有安全钩是否在正确位置、所有夹紧装置位置是否在正确位置等，各部状态指示灯呈灰色为异常，绿色为就绪。设备装置就绪后“启动许可”指示灯将变为绿色，此时如果按下“启动”按钮自动系统将启动。

步骤2：煤饼基础层制作：控制系统启动后控制给料机机构首先开始启动给料将煤注入煤箱中，启动捣固电机机构运转，夹锤机构开始动作进行松锤，所有捣固锤下落开始捣固给料夯实煤饼制作；

步骤3：煤饼后续堆积层制作：煤饼后续堆积层制做动作开始后系统控制给料机启动继续按照人机界面中预先设置的給煤量将煤注入煤箱中进行捣固给料，给料量达到预置设定后系统将停止指定给料机，捣固机对煤箱内煤料进行夯实作业，依次进行循环直至制作完所有层数的煤饼；

步骤4：煤饼顶面自动平层：通过补偿法根据上个煤饼顶面各给料口对应处堆料面高度情况进行预增/减给料量，在人机界面机中设置补偿量程序会提前或滞后控制给料机机构的停止，达到平层的目的；

步骤5：煤饼封顶：在煤饼顶面平层结束后，系统将进行封顶，设备收起，煤饼制作完成，系统将重新进入准备状态等待下一轮开启信号。

煤饼堆积层数最多可设置十四层，操作人员可根据煤饼制作经验在人机界面中进行选择或跳过，一般情况下煤饼制作按2.32cm/s给料速度计算煤饼堆积高度和所需时间，达到煤饼堆积末层即预设时间后系统将进行煤饼顶面平层动作。

封顶结束后系统将控制捣固机全部夹锤装置对运转中的所有捣固锤进行夹紧动作，使32只捣固锤先后全部回收到“停锤定位置”，当系统检测到“捣固锤全部到达定位置”信号后3秒将停止所有捣固电机变频器运行并点亮现场操作盘上“收锤完成”指示灯，如果在人机界面“主页”中将安全钩关闭模式选择为“自动”系统将在3秒后自动启动所有安全钩落下。如果安全钩关闭模式选择为“手动”模式，则须在“收锤完成”指示灯点亮后，目视确认所有捣固锤都达到定位置后按下“收锤完成确认”按钮后，系统将控制所有安全钩下落到下限位置。收锤动作开始后20秒内没能检测到“捣固锤全部达到定位置”信号系统将报“收锤机构有故障”并停止捣固电机运行。

煤饼制作完成：所有安全钩下落到下限位置后，将会对“允许捣固”信号做中断处理防止误启动，对此次煤饼制作完成做记录，系统将会重新复位，延时5分钟(防止误操作)后，系统将重新进入准备状态等待装煤车对位。

步骤2中煤饼基础层制作具体包括以下：

启动后控制给料机构首先开始启动给料将煤注入煤箱中，给料量在人机界面机中可进行设置，给料开始后所有安全钩将自动打开，启动捣固电机机构变频器运转，夹锤装置将自动开始动作进行松锤，所有捣固锤下落开始捣固给料夯实煤饼制作，给料达到预置时间后给料机将按照程序预定停止指定给料机对煤箱内煤料进行夯实作业，在人机界面机中显示各设备状态和动作进程，如果期间出现异常情况所有捣固电机和给料机将会立即停止，并在人机界面机中显示并记录。

步骤3中煤饼后续堆积层制作具体包括以下：煤饼后续堆积二层制做动作开始后系统控制给料机启动继续按照人机界面中预先设置的二层給煤量将煤注入煤箱中进行捣固给料，给料量达到预置设定后系统将停止指定给料机，捣固机对煤箱内煤料进行夯实作业，在夯实达到预置时间后系统将对指定给料机再次启动开始给料，进入煤饼堆积第三层作业；煤饼堆积第三层之后制作与第二层制作程序过程相同只是给料、夯实设定值不同，由操作人员通过人机界面机自由设定，达到煤饼堆积末层即预设时间后系统将进行下一工序。

步骤4中煤饼顶面自动平层具体包括以下步骤：

步骤11：操作人员在发现多个煤饼在相同位置料位超出允许范围时，测量出超出允许范围的料位偏差值；

步骤12：根据料位偏差值计算出料位补偿值，根据计算出的料位补偿值计算出料位新设定值；

步骤13：根据步骤12中得出的料位新设定值，通过人机界面机修改补偿量，在制作下一个煤饼时指定給料机的停机将会提前或滞后，使得该点料位降低或增高使料位符合要求。

步骤12中料位补偿值的计算公式为：料位补偿值＝料位偏差值/2.32；料位新设定值的计算公式为：料位新设定值＝给料机原设定值+(±料位补偿值)。

煤饼顶面自动平层还包括以下步骤：給料机停机倒计时域设置：在人机界面机中每一台給料机都有一个对应的显示其停机倒计时的域，倒计时的起始最高值为给料的设定值；补偿量设置域设置：在每个給料机停机倒计时域的下方是补偿设置域，补偿量设置域为读写域，用于补偿量设置域中修改补偿量。

平层设定值与给料倒计时数通过比较器比较，当达到一致时输出一个上升沿,对指定已被置位运行的給料机变量信号进行复位,使该給料机PLC控制点输出低电平信号致对应电机接触器释放停机。

本实施例的工作原理为：如图3-4所示，操作人员在发现多个煤饼在相同位置料位超出允许范围时，须通过人机界面修改补偿量，在制作下一个煤饼时指定给料机的停机将会提前或滞后，使得该点料位降低或增高。

如图3所示，煤饼料位面超出偏差的点位有：4#+30cm；7#-36cm；9#-26cm；10#-35cm；

料位偏差值/2.32＝料位补偿值；

料位补偿值：4#＝+13；7#＝-16；9#＝-11；10#＝-15；

新设定值计算公式：原设定值+(±补偿值)＝新设定值

4#:18+(+13)＝31

7#:15+(-16)＝0(小于0的算0)

9#:18+(-11)＝7

10#:18+(-15)＝3

根据计算出的新设定值在平层给料停机设置域中进行设定：该域为读写域在此点击修改平层给料停止设定值。设定后，在制作下一个煤饼时指定給料机的停机将会提前或滞后，使得该点料位降低或增高使料位符合要求。

采用以上结合附图描述的本发明的实施例的一种焦炉煤层自动捣固控制系统及其控制方法，能够实现焦炉捣固机自动捣固，具有煤饼平层工序可以保障制作出的煤饼品质稳定，当煤饼制作原料配煤比以及水分变化影响制作的煤饼强度时，可通过人机界面修改参数进行灵活调整。自动系统可分别对10台给料机进行独立的控制，可灵活预设给料方法，可进行预补料。新、旧控制方式切换迅速，自动转手动的仅需1秒，各点连锁不低于原系统，有较好的安全性。对所有点位进行监控，故障时通过人机界面进行报警并记录。各分系统状态可通过人机界面查看一目了然。程序控制批次给料设有倒计时显示对操作人员进行进程提示。对煤饼制作总时长可进行预设，对设置错误进行提示。解决了现有技术中存在的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式，在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种焦炉煤层自动捣固控制方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

步骤1：检查设备装置就绪，按下启动按钮启动控制系统开始工作；

步骤2：煤饼基础层制作：控制系统启动后控制给料机机构首先开始启动给料将煤注入煤箱中，启动捣固电机机构运转，夹锤机构开始动作进行松锤，所有捣固锤下落开始捣固给料夯实煤饼制作；

步骤3：煤饼后续堆积层制作：煤饼后续堆积层制做动作开始后系统控制给料机启动继续按照人机界面中预先设置的給煤量将煤注入煤箱中进行捣固给料，给料量达到预置设定后系统将停止指定给料机，捣固机对煤箱内煤料进行夯实作业，依次进行循环直至制作完所有层数的煤饼；

步骤4：煤饼顶面自动平层：通过补偿法根据上个煤饼顶面各给料口对应处堆料面高度情况进行预增/减给料量，在人机界面机中设置补偿量程序会提前或滞后控制给料机机构的停止，达到平层的目的；

步骤5：煤饼封顶：在煤饼顶面平层结束后，系统将进行封顶，设备收起，煤饼制作完成，系统将重新进入准备状态等待下一轮开启信号。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，其特征在于：所述的步骤2中煤饼基础层制作具体包括以下：

启动后控制给料机构首先开始启动给料将煤注入煤箱中，给料量在人机界面机中可进行设置，给料开始后所有安全钩将自动打开，启动捣固电机机构变频器运转，夹锤装置将自动开始动作进行松锤，所有捣固锤下落开始捣固给料夯实煤饼制作，给料达到预置时间后给料机将按照程序预定停止指定给料机对煤箱内煤料进行夯实作业，在人机界面机中显示各设备状态和动作进程，如果期间出现异常情况所有捣固电机和给料机将会立即停止，并在人机界面机中显示并记录。

3.根据权利要求1所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，其特征在于：所述的步骤3中煤饼后续堆积层制作具体包括以下：煤饼后续堆积二层制做动作开始后系统控制给料机启动继续按照人机界面中预先设置的二层給煤量将煤注入煤箱中进行捣固给料，给料量达到预置设定后系统将停止指定给料机，捣固机对煤箱内煤料进行夯实作业，在夯实达到预置时间后系统将对指定给料机再次启动开始给料，进入煤饼堆积第三层作业；煤饼堆积第三层之后制作与第二层制作程序过程相同只是给料、夯实设定值不同，由操作人员通过人机界面机自由设定，达到煤饼堆积末层即预设时间后系统将进行下一工序。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，其特征在于：所述的步骤4中煤饼顶面自动平层具体包括以下步骤：

步骤11：操作人员在发现多个煤饼在相同位置料位超出允许范围时，测量出超出允许范围的料位偏差值；

步骤12：根据料位偏差值计算出料位补偿值，根据计算出的料位补偿值计算出料位新设定值；

步骤13：根据步骤12中得出的料位新设定值，通过人机界面机修改补偿量，在制作下一个煤饼时指定給料机的停机将会提前或滞后，使得该点料位降低或增高使料位符合要求。

5.根据权利要求4所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，其特征在于：所述的步骤12中料位补偿值的计算公式为：料位补偿值＝料位偏差值/2.32；料位新设定值的计算公式为：料位新设定值＝给料机原设定值+(±料位补偿值)。

6.根据权利要求4所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，其特征在于：所述的煤饼顶面自动平层还包括以下步骤：給料机停机倒计时域设置：在人机界面机中每一台給料机都有一个对应的显示其停机倒计时的域，倒计时的起始最高值为给料的设定值；补偿量设置域设置：在每个給料机停机倒计时域的下方是补偿设置域，补偿量设置域为读写域，用于补偿量设置域中修改补偿量。

7.根据权利要求6所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法，其特征在于：所述的平层设定值与给料倒计时数通过比较器比较，当达到一致时输出一个上升沿,对指定已被置位运行的給料机变量信号进行复位,使该給料机PLC控制点输出低电平信号致对应电机接触器释放停机。

8.一种焦炉煤层自动捣固控制系统，其特征在于：包括控制器以及与控制器连接的人机界面机、变频器和I/O分站，所述控制器连接有捣固机构，所述捣固机构包括安全钩机构、夹锤机构、捣固电机机构和给料机机构，所述控制器和捣固机构工作时执行如权利要求1-7任一所述的一种焦炉煤层自动捣固控制方法。

9.根据权利要求8所述的一种焦炉煤层自动捣固控制系统，其特征在于：所述的控制器与人机界面机之间采用profibus通讯协议，控制器与变频器、I/O站之间通讯采用profinet通讯协议。

10.根据权利要求8所述的一种焦炉煤层自动捣固控制系统，其特征在于：所述的控制器采用PLC控制器。

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