CN1385812A - 一种推焦过程自动化管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种推焦过程自动化管理系统,由炉号自动生成识别装置、炉号激发控制装置、数据采集及传送装置、地面通讯控制装置及地面监测装置组成;炉号自动生成识别装置由炉号感应器、炉号生成器组成,炉号激发控制装置由可编程控制器及继电器组成;数据采集及传送装置由电流变送器、无线数传模块及单片机电路组成;地面通讯控制装置由无线数传模块及单片机电路组成;地面监测装置由内置数据采集卡的工业控制机组成。本发明采用单片机技术、电磁感应技术、计算机网络技术和遥测遥控技术,用国产备件替代进口备件,用较低的成本实现了炼焦生产过程的自动化管理。本发明具有结构简单、体积小、安装调试方便、运行可靠、维护量小、实用性强的特点。

Description

一种推焦过程自动化管理系统

(一)技术领域

本发明是一种推焦过程自动化管理系统，具体涉及炼焦生产过程自动化控制技术领域。

(二)背景技术

焦炉生产现场具有高温、多尘、气体腐蚀、电气干扰、车辆频繁移动等特点，为了提高生产效率，减少人工记录等人为因素造成的工艺参数的偏差，实现推焦过程的数据采集、传送以及地面监测室与管理部门多点实时监测，从而实现自动化管理，就是一个非常重要的问题。目前，有些单位使用工业控制机、进口数传模块等装置，实现推焦车与地面站之间的无线通讯，但这类装置存在信号处理滞后、无法实现多点同步实时监测的缺陷。

(三)发明内容

本发明就是为了克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种可以实现多点同步实时监测、结构简单、体积小、成本低、安装调试方便的推焦过程自动化管理系统。

本发明所述的一种推焦过程自动化管理系统，其特征是，它由炉号自动生成识别装置、炉号激发控制装置、数据采集及传送装置、地面通讯控制装置以及地面监测装置组成；其中，炉号自动生成识别装置由炉号感应器、炉号生成器组成，炉号感应器安装在推焦车上，炉号生成器安装在推焦车轨道旁与焦炉炭化室相对应的位置；炉号激发控制装置安装在推焦车电气控制屏上，由可编程序控制器及继电器通过导线相互连接组成；数据采集及传送装置安装在推焦车上，由电流变送器、无线数传模块及单片机电路通过导线相互连接组成；地面通讯控制装置安装在推焦车轨道旁，由无线数传模块及单片机电路通过导线相互连接组成；地面监测装置安装在焦炉地下室内，由内置数据采集卡的工业控制机组成。

本发明具有如下优点和有益效果：

1.本发明采用了单片机技术、电磁感应技术和遥测遥控技术，用国产备件替代了进口备件，在恶劣的环境下，用较低的成本实现了炼焦生产过程数据的自动化管理。

2.本发明具有移动的车辆同地面监测装置数据进行实时通讯的特点，可以根据实际推焦的作业情况，自动生成各种报表，并可以长期保存、查询各焦炉炭化室的推焦电流实时或历史曲线等生产过程数据，为计算机编制推焦计划提供可靠数据。

3.本发明采用了计算机网络技术，实现了调度室等管理部门多点同步实时监测管理。

4.本发明不仅实现了多点同步实时监测，而且具有结构简单、体积小、安装调试方便、运行可靠、维护量小、成本低、实用性强的特点，能够满足炼焦生产过程自动化管理的需要。

(四)附图说明

图1是一种推焦过程自动化管理系统的结构示意图；

图2是炉号自动生成识别装置的电路原理图；

图3是炉号激发控制装置的电路原理图；

图4是数据采集及传送装置的电路原理图；

图5是地面通讯控制装置的电路原理图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细描述如下：

如图1所示，在炉号自动生成识别装置1中，炉号感应器6由带铁芯的线圈组成，安装在推焦车移门、推焦、平煤机构相应的机架上，并通过导线与炉号激发控制装置2的中间继电器12相连接，炉号生成器7由感应线圈8和炉号地址板9通过导线相互连接组成，安装在推焦车轨道旁与焦炉炭化室相对应的位置，并通过炉号地址总线10与地面通讯控制装置4的单片机电路18相连接；炉号生成器7具有唯一的炉号地址，与焦炉炭化室一一对应。炉号激发控制装置2由可编程序控制器11、中间继电器12通过导线相互连接组成，安装在推焦车电气控制屏上，可编程序控制器11通过导线与数据采集及传送装置3中的单片机电路16相连接；该装置读取推焦过程中控制各机构动作的接触器辅助触点13的状态，经过程序处理后，激发炉号自动生成识别装置1工作，同时为数据采集及传送装置3提供推焦、平煤、开关门等状态的开关量。数据采集及传送装置3固定安装在推焦车上，其中，电流变送器14、无线数传模块15及单片机电路16通过导线相互连接，无线数传模块15与地面通讯控制装置4的无线数传模块17无线通讯连接；该装置采集炉号激发控制装置2送来的推焦、平煤、开关炉门等的状态开关量和电流变送器14送来的电流信号等，经单片机电路16处理后，将这些数据通过无线数传模块15发送给地面通讯控制装置4，同时接收地面通讯控制装置4的无线数传模块17发送来的炉号，并实时显示炉号和推焦电流。地面通讯控制装置4安装在推焦车轨道旁，其中，单片机电路18通过导线与无线数传模块17相互连接，并通过通讯电缆21与地面监测装置5中的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19相连接；该装置通过炉号地址总线10采集炉号生成器7生成的炉号，显示和向数据采集及传送装置3发送炉号，并接收数据采集及传送装置3发送来的电流信号及推焦、平煤、炉门开关状态量，同时将这些信号向地面监测装置5传输。地面监测装置5由内置PCL-745B数据采集卡19的工业控制机20组成，安装在焦炉地下室内；该装置采集地面通讯控制装置4送来的炉号、推焦电流等信号，经监测程序，自动显示车号、炉号和作业起始、结束等实时数据并储存，自动绘制实时电流曲线以及生成各种报表。

本发明的结构特点，炉号自动生成识别装置1利用电磁感应原理，采用非接触检测方式。数据采集及传送装置3和地面通讯控制装置4利用了单片机技术、遥测遥控技术，采用无线数传模块进行实时数据传输。实现了推焦车在推焦、开关炉门、平煤时自动生成、识别炉号，推焦车上及地面监测装置5实时显示推焦电流、炉号、推焦时间等内容。根据推焦生产过程中采集的各种数据，为计算机编制推焦计划提供准确数据。利用计算机网络技术实现地面监测装置5及各管理部门同步实时监测。

如图2所示，在炉号自动生成识别装置1的电路中，炉号感应器GY1与炉号生成器7的感应线圈GY2组成感应电路。炉号生成器7的炉号地址板9的电路由中央处理器电路、整流稳压电路、炉号地址跳线、复位电路组成。其中，中央处理器电路由中央处理器芯片D1及输出放大管V2、V3等外围元件通过导线相互连接组成。整流稳压电路由桥式整流模块ZL、滤波电容C1、C2和稳压管V1通过导线相互连接组成，将感应电路产生和感应电压经整流、滤波、稳压后，输出+5V电压作为工作电源。炉号地址跳线由K1～K7组成，当K1～K7的某一点接通时，相当于二进制的“1”，断开时，即相当于二进制的“0”，K1～K7的接通和断开形成的二进制编码表示对应焦炉炭化室的炉号。中央处理器D1读取炉号地址板9上K1～K7炉号地址跳线形成的二进制编码，并将此编码信号经V2、V3放大后，通过B、G、M输出端以串行方式经炉号地址总线10送入地面通讯控制装置4，形成炉号。复位电路由14级进位二进制计数器和振荡器芯片D2及外围元件通过导线相互连接组成；该电路为单片机产生复位脉冲，保证单片机可靠工作，不死机。

如图3所示，炉号激发控制装置2的电路由电源、可编程序控制器11以及开关、中间继电器12通过导线相互连接组成；可编程序控制器11读取推焦过程中控制各机构动作的接触器辅助触点13的状态，经过程序处理后，为推焦车上数据采集及传送装置3提供推焦、平煤、开关炉门等状态的开关量，以及驱动炉号自动生成识别装置1自动生成炉号。

如图4所示，数据采集及传送装置3的电路由电源电路、复位电路、中央处理器电路、模/数转换电路、实时时钟电路、开关量输入电路、串行通讯接口电路、键盘及显示电路通过导线相互连接而成。其中，电源电路由变压器和整流稳压电路通过导线相互连接而成；它首先通过变压器将～220V变为～9V、～10V、～16V，然后经桥式整流、滤波，再经三端稳压器U1、U2、U4、U6、U8稳压为+5V、+6V、±12V，其中，+5V作为主机电源，+6V供无线数传模块使用，±12V供电流变送器及放大器使用。复位电路由复位芯片D2及外围元件通过导线相互连接而成，由中央处理器D1的P1.1控制；在加电或受干扰死机时，D2能在RESET脚输出复位信号，使D1复位。中央处理器电路由D1组成，内部自带可擦写只读存储器，用来存储用户程序。模/数转换电路由模/数转换芯片D6与中央处理器D1通过导线相互连接组成。实时时钟电路由D4组成；为了得到实时时钟，采用串行实时时钟芯片D21，用晶体振荡器作为时钟基准，通过中央处理器D1的P1.3、P1.4、P1.5控制其设置和读取时钟，为了避免在停电时系统时钟停止，另加锂电池，在停电时给D4供电。开关量输入电路由芯片D13、D16、D17通过导线相互连接而成。串行通讯接口电路由D14组成；为了和地面通讯控制装置4交换数据，采用无线数传模块15，与无线数传模块15通讯采用RS232接口。键盘及显示电路由D3、D7～D11芯片和H1～H16数码管通过导线相互连接组成；采用可编程键盘显示控制芯片D3及部分外围元件完成键盘输入和数据显示，键盘只设两个键，用来调校实时时钟，用LED数码管显示各种参数，通过编程，D3能读取键盘的输入并发送显示代码，D3自动产生译码扫描信号和段驱动信号，译码扫描信号经3～8译码器D7产生键扫描信号，供D3读取键值用，译码扫描信号经4～16译码器D11产生16位显示位信号，再经3片D8～D10驱动，驱动16个LED数码管的位，D3产生的8个段信号，先经D7缓冲器驱动，再经8个三极管驱动，驱动LED数码管的段，使16个数码管正常显示。

如图5所示，地面通讯控制装置4的电路由电源电路、复位电路、中央处理器电路、RS485/422接口电路、实时时钟电路、炉号输入电路、串行通讯接口电路、键盘及显示电路通过导线相互连接而成。其中，中央处理器电路采用双中央处理器结构，主中央处理器采用D1单片机，从中央处理器采用D4，内部自带可擦写只读存储器，用来存储用户程序，D4只作与工业控制机20通讯用，其余工作均由D1完成，为了得到准确的波特率，D4及D1均采用11.0592MHz晶体振荡器，双中央处理器间交换数据由8位锁存器D5完成。RS485/422接口电路由D15～D18和D6组成，通过导线相互连接而成；该电路将采集的各种参数通过通讯电缆21送到地面监测装置5的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19，以供数据统计、分析、打印，为提高抗干扰能力，传输信号经D16～D18光电藕合器隔离，RS485/422接口由电平转换器D15实现，D16～D18光电藕合器与D15之间加六反相器D6，起抗干扰和信号驱动作用。炉号输入电路由D19、D20通过导线相互连接而成；由炉号地址总线10送过来的炉号串行数据，经光电藕合器D19和D20隔离后，送D1的P1.6、P3.2读取。串行通讯接口电路由D22组成，为了和数据采集及传送装置3交换数据，采用无线数传模块17，与无线数传模块17通讯采用RS232接口。其它电路与图4所示数据采集及传送装置3的电路相同。

实施本发明的推焦作业时，当推焦车移动到106#焦炉炭化室停下时，炉号激发控制装置2读取到推焦车的停止状态，经程序控制驱动并保持炉号感应器6工作，炉号生成器7生成此时推焦工作所处焦炉炭化室的炉号106#，此炉号通过炉号地址总线10进入地面通讯控制装置4并显示；且经无线数传模块17发送到推焦车上的数据采集及传送装置3并显示。

当推焦杆在106#向焦炉炭化室移动到达焦饼位置时，炉号激发控制装置2向数据采集及传送装置3发出推焦开关量，使之开始采集推焦电流，推焦电流由电流变送器14输出4～20mA电流信号，通过200Ω取样电阻变成0.8V～4V电压信号，经由D6组成的电压跟随器进入D5多路转换器，形成数字量。通过反相器D14经光电耦合进入主中央处理器D1，主中央处理器D1的P1.3、P1.4、P1.5、P1.6控制其转换和读取数据，并输出两路信号：一路经RS232串口进入无线数传模块15，与地面通讯控制装置4进行实时数据无线传输通讯；另一路信号给可编程键盘显示控制芯片D3，其芯片中固化程序自动产生译码扫描信号和八位段驱动信号，译码扫描信号经4～16译码器D11，产生16个显示位信号，再经3片D8～D10驱动H1～H16共阴数码管的位；可编程键盘显示控制芯片D3产生的8位段信号，先经缓冲器D7，再经8个三极管驱动16个LED数码管的段，使16个数码管正常显示：如北京时间“12-35-35”、炉号“106”、推焦车车号“02”、电流值“0～118”A，实现推焦过程数据在推焦车上实时显示。

地面通讯控制装置4的无线数传模块17接收到电流信号后，通过RS232串口进入主中央处理器D1：一路在主中央处理器D1中与推焦车所处位置的炉号信号合成后，通过八位锁存器D5将数据送入从中央处理器D4，经光电耦合D16～D17、反相器D6以RS485/422通讯方式，通过通讯电缆21，发送给地面监测装置5的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19；另一路通过可编程键盘显示控制芯片D3为数码管H1～H16提供信号，在地面通讯控制装置4实时显示各焦炉炭化室炉号及推焦过程电流值，如北京时间“12-35-35”、炉号“106”、推焦车车号“02”、电流值“0～118”A。当推焦杆推完焦停止移动时，炉号激发控制装置2的可编程序控制器11读取到推焦停止状态，向数据采集及传送装置3发出推焦停止开关量，使之停止电流采集，数据采集及传送装置3上的电流显示值转换成0，同时向地面通讯控制装置4发出推焦停止信号。推焦杆退回到起始位置，且推焦车离开此焦炉炭化室时，炉号激发控制装置2使炉号感应器6停止工作，106#炉号也由当前值转换为0。地面监测装置5的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19采集到地面通讯控制装置4送来的电流信号，经自动监测程序，自动显示推焦炉号106及实时0～118A电流值，自动绘制实时推焦过程电流曲线，计算出过程电流的最大、最小值，并同时显示推焦作业起始与结束时间。

对于平煤、炉门开关状态的采集，本发明的工作过程如下：当推焦车在106#焦炉炭化室开、关炉门操作或平煤操作时，炉号激发控制装置2的可编程控制器11读取推焦过程中控制各机构动作的接触器辅助触点13的状态，经过程序控制，为推焦车上数据采集及传送装置3提供开、关门、平煤等状态的开关量，以及驱动炉号感应器6工作，自动生成106#炉号；数据采集及传送装置3采集到的各开关状态通过光电耦合D16、D17、寄存器D13进入中央处理器D1，中央处理器D1将采集到的信号以RS232通讯方式进入无线数传模块15，向地面通讯控制装置4的无线数传模块17发送，无线数传模块17接收到信号后，经RS232串口送入主中央处理器D1，并与推焦车作业所处位置炉号合成处理后，通过八位锁存器D14，将状态信号送给从中央处理器D4，再经光电耦合器D16、D17以RS485/422通讯方式发送给地面监测装置5中工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19，经工业控制机20的自动监测程序，实时显示炉号、平煤起始及过程时间、炉门开关的起始、结束及过程时间，实现推焦过程数据自动采集及长期保存，为推焦过程管理提供准确数据。如上所述，即可较好地实现本发明。

Claims (5)

1.一种推焦过程自动化管理系统，其特征是，它由炉号自动生成识别装置(1)、炉号激发控制装置(2)、数据采集及传送装置(3)、地面通讯控制装置(4)以及地面监测装置(5)组成；其中，炉号自动生成识别装置(1)由炉号感应器(6)、炉号生成器(7)组成，炉号感应器(6)安装在推焦车上，并通过导线与炉号激发控制装置(2)相连接，炉号生成器(7)安装在推焦车轨道旁与焦炉炭化室相对应的位置，并通过炉号地址总线(10)与地面通讯控制装置(4)相连接；炉号激发控制装置(2)安装在推焦车上，并通过导线与数据采集及传送装置(3)相连接；数据采集及传送装置(3)安装在推焦车上，并通过无线数传模块与地面通讯控制装置(4)无线连接；地面通讯控制装置(4)安装在推焦车轨道旁，并通过通讯电缆(21)与地面监测装置(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统，其特征是，炉号激发控制装置(2)由可编程控制器(11)及继电器(12)通过导线相互连接组成。

3.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统，其特征是，数据采集及传送装置(3)由电流变送器(14)、无线数传模块(15)及单片机电路(16)通过导线相互连接组成。

4.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统，其特征是，地面通讯控制装置(4)由无线数传模块(17)及单片机电路(18)通过导线相互连接组成。

5.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统，其特征是，地面监测装置(5)由内置数据采集卡(19)的工业控制机(20)组成。

Images