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7M焦炉推焦车控制系统的研发

1、引言

近几年来，随着我国经济的快速发展，国家钢铁产量的大幅度增加直接导致焦炭资源的短缺。我国焦化行业迎来了大发展的机遇，由于需求旺盛，各地新建了大量土焦(改良焦)炉和小机焦炉，这种低水平盲目重复建设项目工艺简陋、设备落后、环境污染和资源浪费严重、产品质量差。针对目前焦化行业这种无序、落后的发展状况，国家出台了一系列结构调整和产业升级的强制性措施和规定，鼓励焦化行业提升工艺和设备的技术水平，发展大容积机焦，治理污染，淘汰土焦和4.3m以下小机焦。目前，我国钢铁企业和大型独立焦化厂大多采用6m焦炉、5.5m焦炉和小部分4.3m焦炉，2006年部分钢企已引进德国7.63m大容积焦炉并已投产。由于国内焦炉大型化的步伐正在加快，开发大容积7米焦炉设备已是迫在眉睫，由于7m焦炉机械有许多优点，特别是在环保方面的优势，在国内市场上有很好的前景。

2、设备用途、主要性能参数、组成及控制工艺

1）用途及使用范围

■推焦车是在焦炉机侧的轨道上运行，采用5-2串序对焦炉进行一系列操作的移动机械。主要功能是开闭机侧炉门；将红焦从焦炉炭化室推出；对炉门、炉框进行清扫；对溢出的头尾焦进行回收处理；并对下一操作的炭化室进行小炉门开闭、平煤操作；对推焦、平煤、清门过程中产生的烟尘进行回收和净化。

2）主要技术参数

该推焦车技术参数如下：走行装置运行功率4×30KW，对位精度

±10mm

推焦装置推焦速度27 m/min，最大推焦力740（27t焦炭）KN，推焦行程26900mm

取门装置取门速度8 m/min，平煤装置平煤速度60m/min

3）推焦车设备主要机构组成

7米推焦车主要由如下机构组成：走行装置，推焦装置，取门装置，平煤装置，清扫炉门装置，炉框清扫装置，头尾焦回收装置，机侧除尘装置，供电小车，润滑系统，液压系统，电气系统

4）推焦车工艺流程如下：

推焦车工艺流程如图1所示：

图1 工艺流程框图

5）推焦车程序框图如下：

推焦车程序如图2所示：

图2 程序框图

3、电气控制系统的组成及特点

推焦车电气控制系统由AB公司的冗余PLC控制系统、HMI及无线数据通讯组成。推焦车各机构可在半自动化模式、联锁手动模式及非联锁紧急模式下操作。车上PLC与中央控制室通过无线网络进行实时数据传输。

系统采用PLC控制，触摸屏操作，PLC及触摸屏各设两套，一台PLC 为主机，控制整车控制系统，一套为从站，控制自动走行对位、四车联锁和与地面站的通讯。两台触摸屏及PLC系统互相通讯，达到备用功能。配

备UPS电源。工作方式：单元自动、联锁手动及非联锁手动控制。PLC系统实现自动控制、手动控制和动作联锁、运行状态显示、运行参数、故障显示全部功能。其中I/O模块具有热插拔特性，可以在主系统工作状态下进行检查、维修。变频器通过ControlNet与PLC进行通讯。变频器的运行状态等信息通过ControlNet传送到PLC，PLC给变频器的控制信号通过电缆传输。

防止PLC系统发生故障影响生产，设置必要部分动作的紧急手动开关。操作台设置电源分合闸按钮、解除联锁按钮、急停按钮，事故状态下推焦杆、平煤杆、摘门系统强制回位等按钮。

设彩色工业电视监视系统：分设走行轨道2台摄像头、走行炉前平台2台摄像头、小炉门1台摄像头、摘门2台摄像头、炉框清扫1台摄像头，操作室设三台监视器，画面可以进行切换。

半自动化模式包含一套自动定位系统。

为满足自动定位，推焦车运行机构采用四台三相异步变频电机4象限运行，一台变频器拖动两台电机，两台变频器间采用主从闭环调速模式运行，使电机间出力均衡，起制动迅速，为自动定位系统提供良好的运行环境，更好的满足推焦车自动运行对自动定位的要求。

在半自动化模式下，为了能够在任意选定位置对推焦车定位，操作人员通过炼焦计划得到下一目地的数据，然后按下“开始”按扭，机器将自动运行到给定位置，且定位公差在±5mm内。自动定位由一个初步定位系统、辅助定位系统及一个精确定位系统组成。

初步定位系统由装设在靠近机侧轨道的从动轮上的行程编码器进行

检测，编码器信号经PLC系统计算得出车辆的运行位置，这个位置信号与已有的计划炉号位置数据进行比较，为精确定位使变频系统提前从高速降到低速进行制动，运行至预定位置。

辅助定位系统为激光距离检测系统，该系统兼有两个功能：其一为防碰撞，防止设备之间或设备与建筑物之间的碰撞，具有两个开关量输出，使设备预减速和制动防撞。其二为距离检测，为绝对距离，该距离经RS485接口或ControlNet接口与PLC系统进行通讯数据计算后与精确对位系统进行比较求真，起到辅助定位的作用。

精确定位系统由码盘、阅码元件、方向检测元件、误差检测元件及信号处理单元所组成，当初步定位系统和辅助定位系统使设备运行到计划目标附近时，精确定位系统对所在位置进行检测，并与计划位置进行比较，若满足计划要求则给走行系统发出机械制动抱闸，否则由方向检测元件和误差检测元件检测出哪一侧有误差，把误差的方向及大小传递给PLC系统控制走行机构运行满足计划要求。

“半自动定位”系统将适用于以下一些情况：

-半自动运行并定位在某一目的地

-定位联锁

-位置确定

-借助于无线数据传输系统，实现焦炉设备之间的联锁

4、触摸屏的主要功能

（1）触摸屏：采用冗余互备的双屏配置。

（2）人机界面友好。该系统以多种画面形象、实时、动态地显示现

场的生产过程和工艺参数，具有位置仿真显示、液压回路及气动回路仿真等。

（3）显示故障检测及诊断结果。当某一参数异常或设备故障时能给出声光报警并显示相应的提示信息和画面。

（4）各种工艺参数设定、存储、查询、优化、记录等。

5、结束语

实际应用表明，7M焦炉推焦车的电气控制系统由于采用了触摸屏和工业PLC两级控制方式, 极大地提高了该设备的可视化程度，便于维修人员快速发现故障，解决生产中的问题。■

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