KR0158579B1 - 레이저를 이용한 코크스 이동기기 무인운전 제어장치 - Google Patents

Abstract

레이저를 운용한 코크스 이동기기 무인운전 제어장치에 관한 것으로, 장입차, 압출기, 가이드차 및 전차들 각각에 거리측정장치와 데이터 송수신 장치를 구비하여 중앙관제 시스템으로부터 이동지령을 받고, 상기 거리측정 장치로 그 이동한계 위치에 설치된 반사판에 레이저를 발사하여 거리를 판단하여 이동하여, 중앙관제시스템과 각 차들은 데이터 송수신 장치로 데이터 및 지령을 주고 받는다.

Description

레이저를 이용한 코크스 이동기기 무인운전 제어장치

제1도는 종래의 코크스 이동기기 무인운전 제어장치를 보이는 설명도이다.

제2도는 본 발명의 코크스 이동기기 무인운전 제어장치를 보이는 설명도이다.

제3도는 본 발명의 데이터 송수신 시스템의 구성을 보이는 블록도이다.

제4도는 본 발명의 거리측정 시스템의 구성을 보이는 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 코크스로 2 : 압출기

3 : 장입차 4 : 소화탑

5 : 전자(소화차) 6 : 가이드차(트랜스카)

7 : 코크스 오번 8 : 중앙관제 시스템

10 : 레일 11 : 데이터 전송장치

12 : 반사판 13 : 거리측정장치

14 : 충돌방지장치 21 : 220V전원(교류)

22 : 220V전원(직류) 23 : 레이저 장치

24 : 변환장치 25 : 프로그램로직 제어기

31 : 반사판 34 : 백판넬

35 : 보호커버

본 발명은 코크스로 이동기기 무인화 운전을 위한 무인운전제어장치에 관한 것으로써, 보다 자세하게는, 레이저를 이용한 코크스 이동기기 운전장치에 관한 것이다.

코크스 공장은 고로에서 선철 생산시 열원 환원재로 필요한 괴 코크스 및 소결공장에서 필요한 분 코크스를 생산 공급하기 위한 공장으로 주요 설비구성은 선탄설비, 코크스 오번(oven)설비, 코크스 이동기기 설비, 코크스 수송설비, 코크스 오번 가스처리를 위한 화성 설비로 구성된다.

종래의 코크스 이동기기 제어방법으로는 일본 특허공보 제 56028284, 제 88052680호등에 나타난 것과 같은 방법에 의하여 제어를 시행하고 있다. (특히 데이터 뱅크 검색 자료 참조)

그러나 최근에는 전체 이동기기의 자동운전제어를 시행하려고 할 때 데이터 전송량의 제한을 갖는 기존의 유도무선 방식에 의한 이동기기의 자동운전제어에는 프로그램 로직제어기의 오동작, 데이터 전송의 불량, 등과 같은 문제점을 갖고 있어 이동기기의 자동제어에서 만족을 얻지 못하고 있다.

즉, 압출기, 장입차, 가이드차, 전차의 모든 이동기기를 자동운전으로 제어하기에는 현재의 방법으로는 프로그램 로직 제어기의 오동작, 데이터 전송오류등의 문제가 있다.

유도무선 방식에 이해 코크스로의 이동기기를 무인으로 제어하는 종래의 방법을 설명하면 다음과 같다.

제1도에 나타난 바와 같이, 장입차(3)는 코올빈(Coal Bin)에서 코크스로(1) 상부의 레일(10)위를 주행한다. 장입차(3)가 석탄을 받기 위해 코올 빈 밑에 위치해 있을 때 자동적으로 장입차(3)를 인식하여 선탄을 한다. 선탄후 장입차(3)는 장입구 리드(Lid)교체, 선탄 장입등의 모든 동작을 순서로 수행한다.

장입차(3)에서 동작이 완료후 바로 다음 단계로 압출기(2)동작이 진행되는데 압출기(2)는 배터리를 따라 레일(10)위를 이동하며 코크스 압출작업과 선탄 레벨링(Levelling) 작업을 한다. 압출하고자 하는 코크스로 (1)앞에 압출기(2)가 정지시 코크스 압출과 선탄 레벨링 작업이 진행된다. 코크스의 압출작업이 진행되기 전에 가이드차(6)와 압출기(2)와의 상호정보교환을 위하여 각차에 탑승한 운전자는 무선 마이크나, 유선 통신수단등을 사용하여 각 차의 현상태를 서로 주고 받는다. 가이드차(6)는 배터리의 코크스 쪽 플랫폼에 있는 레일위를 주행한다. 압출하는 동안 코크스로(1)에서 나오는 코크스를 소화전차(5)에 싣는 역할을 담당한다.

이와 같은 종래의 코크스로 이동기기 운전은 모든 이동기기 운전, 데이터 전송, 작업 지시, 정위치 확인등을 수동으로 작업하는데 이런 운전방법은 작업자의 작업 숙달정도에 따른 이동기기 운전 및 정위치 확인 장치등에 편차가 많이 발생하여 작업이 효율적으로 이루어지지 못하고 있다. 아울러 고열, 분진, GAS등의 열악한 작업 조건 아래서 차후 작업성의 향상, 노동생산성의 향상이라는 측면에서 모든 작업을 무인으로 진행하여야 할 필요가 있다.

본 발명은 상기한 종래 방법의 단점을 개선하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 종래 수동작업으로 진행되는 고열, 분진, GAS등의 열악한 환경을 가진 코크스 공장의 코크스로 이동기기의 무인운전을 위해 레이저 무선통신 시스템을 이용하여 코크스 이동기기를 무인운전으로 제어할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

제2도에 본 발명에 의한 레이저 시스템을 이용한 코크스 이용시스템이 도시된다. 본 발명은 중앙운전실(8)에 설치된 중앙관제 제어시스템을 통하여 코크스 이동기기, 장입차(3) 3대, 압출기(2) 3대, 가이드차(6) 3대, 전차(5) 2대 모두 11대의 이동기기를 무인운전으로 제어하는 시스템으로서 구성은 다음과 같다.

중앙관제시스템은 지상의 중앙관제 시스템(8)에서 프로세스 및 설비상태를 트래킹(Tracking)하고 각종 상황 및 경고등을 할 수 있도록 한다.

데이터 송수신 시스템은 지상의 중앙관제 시스템(8)과 데이터를 송수신 하기 위한 장치로 제3도에서와 같이 구성된다. 설비제어 마스터 스테이션(Master Station)과 이동기기의 로칼 스테이션(Local Station)과의 공간 데이터를 송수신 하기 위한 레이저 데이터 송수신 장치(23)와, 레이저 데이터 송수신 장치(23) 사이에서 송수신된 광학데이터(Optical data)를 지상국 및 차상국이 수신할 수 있도록 변환하는 인터페이스(interface) 장치(24)와, 이동기기의 진동이 레이저 시스템에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 설치하는 방진장치 및 고정 랙(rack)과 레이저 데이터 트랜스미터를 보호 위한 방진장치 및 공기 포징(purge)용 보호 커버 ; 등으로 구성되어 있다.

거리측정 시스템은 제4도에 나타난 것과 같이 코크스 이동기기 주행위치를 측정하기 위한 장치로 레이저 거리측정장치(32) 및 반사판(31), 보호커버(35), 백판넬(34), 그리고 연결회로부(33) 및 PLC(25)로 구성되어 있다.

레이저 거리측정장치(32)는 반사판(31)에 레이저를 조사한 후 반사광이 도착하는 시차를 계산하여 이동기기의 절대위치를 실시간으로 측정하며, 반사판(31)은 레이저 거리측정장치(32)에서 조사한 레이저를 다시 레이저 거리측정장치(32)로 입사각과 같은 반사각으로 반사시키는 기능을 갖는다.

위치보정장치는 이동구간의 절대위치를 보정하는 장치이고 기능은 다음과 같다. 거리측정장치(32)는 레이저 센서를 이용하여 위치를 감지할 수 있도록 하고, 제어기는 레이저 센서에서 감지된 신호를 6비트로 조합하여 프로그램로직 제어기(25)에 전송하고 센서의 전원을 공급할 수 있도록 한다.

감지 플레이트(plate)는 센서가 감지 유무를 구분할 수 있도록 하는 플레이트로 6개의 쌍을 각각 조합할 수 있는 구조로 구성되어 있다.

프로그램로직 제어기(25)는 마스터 스테이션과 하위의 로칼스테이션으로부터 들어오는 모든 제어 정보를 받아 무인운전 제어에 이용하고 중앙운전실(8)로부터 작업지시나 작업스케줄 등을 받아 하위의 이동기기에 전송하는 기능을 하는 프로그램 로직제어기(25)이다. 또한 만일에 발생할 수 있는 프로그램 로직제어기(25)의 고장에 대비하여 이중화로 구성하였다.

슬래이브 스테이션은 실제 이동기기의 액추에이터를 제어하기 위한 프로그램 로직제어기(25)로서 상위의 마스터 스테이션으로브터 받은 정보를 수행하는 기능을 갖고 있다.

통신 및 관제 시스템은 전체 이동기기 운용상태를 관측하고, 상하위간 프로그램 로직제어기(25)에 정보를 상호교환하기 위한 통신 시스템으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 코크스 이동기기 무인운전 제어방법은 중앙관제 시스템(8)이 상위프로세스 컴퓨터로부터 받은 작업정보에 따라 장입차(3)에 작업지령을 하달한다. 작업지령은 제3도에 도시된 데이터 송수신 시스템에 의해 레이저 무선 통신방식으로 전달되게 된다. 작업지령을 받은 장입차(3)는 코올 빈에 저장된 석탄을 일정량 장입차(3)에 싣고는 바로 작업할 코크스로(1) 진행한다. 작업할 코크스로(1)는 중앙관제 시스템(8)으로부터 지령이 내려오며, 정지할려고 하는 코크스로(1)는 본 발명에 의한 거리측정 시스템(제4도참조)에 의해 정지하게 된다. 작업코크스로(1)에 정지후 정확하게 정위치에 정치하였는지를 파악하기 위하여 본 발명의 미세 정위치 보정 알고리즘을 통하여 정확한 위치에 정지하게 된다. 정지후 바로 코크스로(1) 모상부 및 주위를 청소하고 코크스로 상부의 4개의 구멍을 통하여 석탄을 장입하게 된다. 이때의 모든 작업상황은 중앙관제 시스템(8) 및 이동 기기의 운전실에서 본 발명의 감시용 모니터에 나타나게 된다. 장입이 완료되면 바로 장입차는 코올 빈으로 이동하여 다시 석탄을 장입차(3)에 싣게 된다.

장입이 완료된 후 바로 압출기(2)는 중앙관제 시스템(8)으로부터 장입차(3)의 장입완료 신호를 수신직후 바로 해당 코크스로(1) 이동 후 정위치 정지장치와 미세 위치 보정장치를 통하여 코크스로(1) 내의 석탄 레벨 링과 도어 청소작업을 진행한 후 압출을 하게 된다. 압출 하기전 다른 이동기기들과 상호 만족조건을 만족한 후 작업을 진행하게 된다. 특히 가이드차(6)의 압출된 코크스를 받을 준비가 되었는지 여부는 무엇보다 중요한 조건이다. 압출시 압출진행 상황은 계속 중앙관제 시스템(8)로 전달된다.

압출이 진행되면 압출된 코크스는 가이드차(6)에 적채된다. 적채되는 코크스가 너무 한쪽에 집중하는 것을 방지하기 위하여 일정속도로 레일(10)위를 가이드차(6)가 움직이게 된다. 이때의 모든 상황은 중앙운전실 및 이동기기의 차상국에 연속적으로 표시되며, 이상여부를 계속 감시하게 된다.

압출이 완료되면 가이드차(6)에 실리 코크스는 바로 전차(5)에 의해 이끌러져 소화를 위한 소화탑(4)으로 이송되게 된다. 소화방식은 건식 즉 불활성 가스를 이용하는 방법과 습식 즉 물을 이용하는 두가지 방법이 있다. 현재 광양의 소화방식은 습식 소화방법이기 때문에 이에 관하여 설명한다. 전차(5)에 가득담긴 적열 코크스가 소화탑(4) 아래로 이동시 본 발명의 정위치 정지장치에 의하여 정지정밀도 1mm미만의 정도로 정지를 완료한다. 이때 모든 작업 상황 및 실적은 레이저 무선 통신방식에 의하여 상위의 중앙운전실(8)로 전송된다.

전차(5)가 소화탐(4) 바로 아래에 정지하게 되면, 정지됨과 동시에 소화탐(4)으로부터 물이 쏟아져 전차(5)에 담긴 적열 코크스가 소화된다. 소화는 적열 코크스가 완전하게 상온으로 될 때까지 지속된다.

이와 같은 모든 동작이 무인으로 진행되게 되며, 이동기기간의 정보전달은 레이저 모선통신 시스템으로 실현되고, 이동기기의 정위치 정지는 정위치 정지시스템에 의하여 실시되며, 정지 후 미세위치 수정은 미세위치 보정 시스템에 의하여 행하게 된다. 또한 이와같은 모든 작업 진행상황이 감시, 진행모니터 화면으로 보여지게 된다.

Claims (5)

1. 코올 빈과 코크스로 사이를 이동하는 장입차와, 상기 장입차의 코크스를 코크스로에 압출 및 레벨링하는 압출기와, 상기 압출기가 상기 코크스를 압출하는 동안 상기 코크스로에서 나오는 코크스를 가이드하는 가이드차와, 상기 압출기가 상기 코크스를 압출하는 동안 상기 코크스로에서 나오는 코크스를 실어나르는 전차를 구비하는 코크스 이동기기의 무인운전 제어장치에 있어서, 상기 각 차들에 구비되며 레이저를 이용하여 데이터를 송수신하는 제1데이타송수신 장치와, 상기 각 차들의 이동 한계 위치에 설치되어 중앙관제 시스템의 지휘에 따라 상기 각 차들에 구비되는 제1데이타 송수신 장치들과 레이저를 이용하여 데이터를 송수신하는 제2데이타 송수신 장치와, 상기 각 차들에 각각 설치되어 상기 각 차들의 이동거리를 측정하는 거리측정 장치와, 상기 각 차들에 구비되며 상기 거리측정장치에서 측정된 각 차들의 이동거리와 상기 제1,2데이타 송수신 장치를 통한 중앙관제 시스템의 명령에 따라 상기 각 차들을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 코크스 이동기기 무인운전 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 거리측정장치는 레이저를 발사하여 상기 각 차들의 이동한계위치에 설치되는 반사판에 의하여 반사되는 레이저에 의해 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 코크스 이동기기 무인운전 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 장입차는 상기 코올 빈에서 코크스를 싣고, 상기 중앙관제 시스템이 지령하는 코크스로를 상기 거리측정장치에 의해 찾아내는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 코크스 이동기기 무인운전 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 압출기는 상기 장입차가 해당 코크스로에 정위치한 것을 상기 중앙관제 시스템으로부터 지령받으며, 상기 가이드 차가 압출된 코크스를 받을 준비가 되었는지를 확인하고 압출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 코크스 이동기기 무인운전장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 전차는 소화탐으로부터 물을 받아 바겟차에 담긴 적열 코크스를 소화하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 코크스 이동기기 무인운전 제어장치.