转炉地面平车智能控制优化

陈世亮

（河北钢铁集团宣钢公司二钢轧厂，河北 宣化 075100）

转炉炼钢[1]的持续生产，离不开地面车辆的物资运转，铁水、钢水、废钢的使用和炉渣的排出，都是通过地面平车和天车吊运进行运输的，该物流关联着炼铁和炼钢的各生产环节。平车的稳定运转，意味着物资原料能够及时到达和离开各个生产车间。车间技术人员通过在日常维护和点检中发现，平车在使用时，偶尔会出现行驶超出预定距离，撞击到同轨道的其他车辆或者防撞桩上。这些情况将会导致，平车撞击面受损，减速机和轴承会不同程度受损，平车上载重铁水、钢水飞溅，同时如果平车上有称重设备，甚至会影响车辆称重系统的准确性。而平车减速机、轴承和线缆的修复和更换都将花费较长的时间，进而影响这条轨道上平车的使用，甚至导致影响整个生产线的生产节奏。

1 转炉地面平车智能控制方案分析

由于折罐[2]间隧道内烟尘较大，目视以及监控画面观察到的现场平车行驶位置情况有时不是很清楚，很容易出现同轨道两个平车相碰或者行驶到轨道两侧边缘撞击防撞柱。而平车上的铁水称重系统是很重要的计量设备，撞击的振动有可能对称重的准确性以及称重设备产生影响。车辆撞击以及无法及时停车也将极大地损害减速机和轴承，同时，平车上时常载有满罐的铁水，撞击行为将导致铁水在惯性下有可能溅出，高温铁水将对平车以及平车上称重传感器，两侧的仪表和动力电缆造成损坏。通过现场观察实验，本单位技术人员对平车控制系统进行了优化，在原有的操作人员的手动操作模式下，通过定位平车位置，编写后台程序进行实时监控，对可能出现的错误行驶行为及时制动并报警提示操作人员，避免撞击事故的出现引发设备损伤。该系统通过在轨道两侧、隧道出口，设置对射限位和漫射限位，来定位车辆所处区域。并通过采集变频器转速以及减速机速比，经过后台程序计算，以此来定位平车的精确位置和同轨两车相互位置，以及通过在上位机上添加监控画面及报警提示显示给操作人员。考虑到现场环境高温、铁水飞溅、粉尘大的恶劣情况，同时添加了智能控制的连锁解除功能，防止限位损坏时导致平车无法控制运行。

2 转炉地面平车智能控制位置信号检测优化

借助折罐间原有的PLC 控制系统以及上位机监控软件[3]，采集对射限位和漫射限位参数，将位置信号传回PLC，通过编写的控制程序，准确定位平车的位置和同轨道两个平车相互位置，在原有的平车控制程序的基础上，增加位置判断，连锁平车控制程序，能够在出现超距和越位行驶时，断开运行信号，发出停车命令和报警信号。同时借助上位机软件实时的显示位置和报警信息，辅助供操作人员对平车的日常行驶操作。

3 转炉地面平车智能控制位置智能识别优化

铁水平车位置智能识别是在铁水车原有运行控制方式中增加距离识别和车辆位置判断功能，通过停车限位信号及车辆之间的设定间距，智能地发出停车指令。首先是限位选型，目前使用的接触式限位对于折罐一条线内运行两部车辆的状态，不能准确判断出车辆位置，并且现场环境比较恶劣，接触式限位的触点容易脏污，影响信号的正确采集。激光测距仪虽然可以直接得到车辆的实时距离，但价格昂贵，性价比较低，且激光测距仪属于精密仪表，现场环境恶劣对其损坏较大。通过实验对比决定使用红外对射限位和漫反射限位来作为现场检测元件。针对折罐每条线内两部车辆同时工作的状态，在两部铁水平车运行线内选择合理位置安装基准对射限位和停车限位，当其中的一部车辆运行通过基准限位后，平车控制系统通过车辆的运行状态及限位采集到的信号，判断确认当前车辆所处的位置，然后通过HMI画面上设定两辆平车的安全距离，保证车辆在行走的过程中不能够互相碰撞，同时也保证了两部车辆与防撞墙的安全距离。

4 转炉地面平车智能控制位置限位安装优化

限位位置安装在隧道轨道的东西两侧安装红外对射限位，作为转炉[4]地面平车的停车限位，在平车撞击两侧防撞柱之前，及时停车。同时在西侧出隧道位置，安装一组红外对射限位，作为基准限位，用来复位校准程序的位置计算参数，由于车辆在多次往返行驶中，由于轨道不平等原因导致车轮原地打滑，程序会误认为车辆仍在前进，导致程序距离计算出现误差。因此，需要在每次出隧道，一次往返行驶过程中，通过基准位置对程序计算的距离进行校准，消除计算误差。在车辆的东西两侧安装漫射限位，用于限位在接近防撞柱和同轨车辆时，发出信号及时停车防止撞击，是对红外对射限位的功能的补充和冗余。

程序设计方面，车间技术人员现场试验，采集变频器反馈的铁水车电机的转速、频率和以及铁水车减速机的减速比，并测得铁水车车轮旋转一圈的前进距离和各红外对射限位安装位置到基准限位的距离等参数，编写程序功能块。设计计算方法计算车辆距离基准限位的实时距离，设计逻辑判断，定位出铁水车的实际位置，同轨两车之间的距离、相对行驶情况，同向行驶和反向行驶，并且参与到原有的平车控制程序，使得平车可以到位停车，接近距离停车。同时设计了智能控制系统的连锁屏蔽功能，在限位发生故障时，确认车辆正常的情况下，可以临时解除连锁运行，保证车辆的安全稳定行驶。

5 转炉地面平车智能控制监控界面优化设计

画面设计方面，在原有的上位机画面上添加画面，显示各限位的到位指示、车辆的实时在线位置，车辆安全间距的设定接口，以及同轨两车相互间的东西位置。同时设计屏蔽按钮，方便操作人员，在限位发生故障时，确认车辆正常的情况下，可以临时解除连锁运行。

折罐间平车智能控制系统，采用对射限位和漫反射限位相结合的定位方式。深入分析数据，通过采集相关数据，进行实时计算，对运行中的铁水平车进行了全面识别。目前可以识别出车辆位置，智能判断出两辆车辆之间的安全距离，有效避免了铁水平车与防撞墙碰撞及两辆车辆相互碰撞的事故。在确定平车到位的同时，能够自行判断两车的排序位置以及实时位置，相对行驶情况。在辅助操作人员稳定安全使用平车的同时，有效解决了日常平车维护时位置调换，对应车辆定位点发生变化的情况，能够精准定位无需因定位点变化而重新进行设置，对操作人员来说，无需关注本系统即可帮助其安全控制平车。

6 结语

折罐间平车智能控制系统在宣钢150 t 转炉折罐间投用以后，控制1 号线1 号、2 号平车和2 号线3 号、4 号平车运行效果良好，此控制系统适合同一轨道多辆平车协同运行，具有较广的适用性和推广应用价值。