基于高精度定位技术的炼钢车间天车安全监控系统

基于高精度定位技术的炼钢车间天车安全监控系统

发表时间：2019-11-26T14:44:23.640Z 来源：《电力设备》2019年第15期作者：张春源李玲徐燕

[导读] 摘要：本文主要针对高精度定位技术的炼钢车间天车安全监控系统展开深入研究，先阐述了高精度定位技术应用，主要体现在光电式编码器、激光测距仪、格雷母线等，然后对系统构架予以论述，旨在不断提高天车运行的有效性和安全性，将高精度定位技术的应用价值体现出来，确保炼钢车间生产效率的稳步提升。

（江苏永钢集团有限公司）

摘要：本文主要针对高精度定位技术的炼钢车间天车安全监控系统展开深入研究，先阐述了高精度定位技术应用，主要体现在光电式编码器、激光测距仪、格雷母线等，然后对系统构架予以论述，旨在不断提高天车运行的有效性和安全性，将高精度定位技术的应用价值体现出来，确保炼钢车间生产效率的稳步提升。

关键词：高精度定位技术；炼钢车间；天车；安全监控系统

在钢铁冶炼过程中，相关联的物理化学变化具有较强的复杂性特点，在高炉冶炼完成以后，铁水在炼钢车间内，所经过的工序处理比较多，比如脱磷、加合金料等。在不同工序之间，要想实现铁水的顺利倒运，要提高对炼钢车间内部天车的高度重视。炼钢车间铁水倒运天车，为铸造吊起重机，起重重量最低为100t。在天车处于高温等恶劣环境的影响下，很难保证天车的安全运行，也不利于炼钢车间生产效率的提升，甚至与车间人员的人身安全有着密切的联系。因此，要加强电子技术的应用，不断提高天车位置检测的精准性。

一、高精度定位技术应用

（一）光电式编码器

在转动轴上，安装着编码器，作为传感器之一，将轴的机械位移转换为电脉冲信号。在新型传感器中，光电式绝对值编码器发挥着重要的作用，集中整合了光电检测技术与编码器技术。对于绝对值编码器来说，可以实现位置信息转换向二进制定位编码的顺利转换。相比于增量型传感器，绝对值编码器具有较强的精准度。

在绝对值编码器构成方面，主要包括码盘、光电发射器、光狭缝等，被测轴在转动过程中，会推动绝对值码盘进行转动，通过读取光电接收器的明暗情况的应用，可以为编码器的任一位置确定编码带来一定的依据，从而给予旋转位移一定的保证。在轴转角度在360°以上的情况下【1】，齿轮轴，对于齿轮组码盘旋转进位具有推动作用，造成编码器量程的增加。

（二）激光测距仪

激光的特点主要包括相干性和方向性等，由于测距原理具有一定的差异性，干涉测距、三角测距、脉冲测距等，是激光测距技术的重要构成内容，其中，对于相位法来说，其测量原理主要是指将激光发射到被测物体，在表面发射的影响下，测距仪要负责进行接收。在计算发射端和接收端的相位差时，测距仪解析扮演着重要角色，可以对整段距离予以计算。这种测量方式可以大大提高精准度和抗干扰性，在中远距离测距中具有良好的应用价值。

（三）格雷母线

在格雷母线定位系统中，感应环线原理得到了广泛的应用，在其构成要素中，移动站、格雷母线等不可忽视。感应环线，在格雷母线内部占据着重要的地位，在制造过程中，通过格雷码的排布方式来进行。在被测物体上，安装着移动站，而且与格雷母线的距离在10cm左右，被测物体在移动过程中，与格雷母线会导致电磁感应的出现，固定站在感应强度的帮助下，会对移动物体的位置进行精准计算，并实现向控制系统的顺利传输。

二、系统构架

（一）网络架构

大车定位的格雷母线系统固定端，会将检测信号实时向外发出去，在系统中，对Modbus TCP协议进行了广泛应用，在以太网无线网桥的带动下，为信号向控制系统的传递带来帮助，在天车配电室中，天车控制系统的安装非常重要。激光测距仪，借助通过硬线电缆，可以与天车 PLC 模拟量模块连接在一起，通过4mA传输方式【2】，可以使位置检测信号及时、迅速地发送到控制系统之中。在天车主钩和副钩高度传递到控制系统过程中，绝对值编码器不可小觑，并通过PROFIBUS 协议的应用来完成。其网络结构如图1所示：

图1 检测控制系统网络结构

（二）天车定位子系统

RFID电子标签、远程识别装置、无线数采器等，是天车定位子系统的重要构成内容，通过RFID读卡技术的应用，可以有效提高无线通信的性能。对其系统特点进行分析，首先，可以满足生产时间等节约需求，其次，自动化和识别性较高，而且传输过程具有较强的可靠性。最后，在串口、以太网通信方面，具有较高的支持度，可以为系统集成带来便利性。系统结构如图2所示：