焦炉机车自动定位系统的研究与设计(牛亚男)
浅议焦炉四大机车自动定位系统
浅议焦炉四大机车自动定位系统作者：孙明来源：《科学与财富》2016年第13期摘要：本文主要介绍了焦炉四大机车自动定位系统，分析了焦炉四大机车自动定位系统的工作原理。
关键词：四大机车；焦炉；自动定位0 背景焦炉机车是焦炉生产的重要工艺设备，长期以来，焦炉生产环境恶劣、生产率低下、操作质量落后。
如何将处于炉顶温度高、有害气体及粉尘多、劳动强度大的操作工人解放出来，提高劳动生产率、降低生产成本、保证安全生产是焦化行业一直亟待解决的难题。
随着自动化技术的飞速发展，国外一些西方国家先后对焦炉四大机车自动生产进行了大量的研究和开发，其中机车自动定位和行走技术是实现焦炉机车无人驾驶的关键。
焦炉四大机车自动化系统的目标就是通过推焦车、拦焦车、熄焦车和装煤车各自行走位置的精确测量和相互之间可靠的数据通讯，来实现四大机车推焦连锁和四大机车协调工作，以及在生产计划控制下的自动行走、自动定位、自动操作，从而实现四大机车的自动化生产运行和计算机生产管理和最终机车的无人驾驶的目标。
1 机车定位技术1.1机车定位技术种类机车定位技术是焦炉机车自动化的关键技术，也是实现机车无人化操作核心问题。
当前国内外的定位技术主要有旋转编码器位置检测、读携码器编码位置检测、红外定位技术、编码电缆位置检测、条形码位置检测、电磁感应技术等。
1.2机车定位技术对比机车定位技术的对比概括如表1所示。
2四大机车自动定位系统其他关键技术2.1机车本体控制技术可靠机车本体控制是整个无人驾驶的基础，要将过去需要机车司机一项项操作的流程，通过流程指令贯穿并执行，必须要有高度可靠的检测设备和控制系统。
目前国内外主要手段是采用故障率低的PLC+变频设备和高度可靠的限位开关、主令控制器、编码器等设备配置而成，由于环境较为恶劣，HMI一般不采用普通PC机而采用防护等级和稳定性较高的一体化工业级触摸屏。
2.2 四大机车连锁系统四大机车连锁是保障机车安全操作的必要条件之一，通过这些计算机连锁，大大降低了工人的劳动强度。
当前焦炉机车自动定位及无人驾驶系统论述
当前焦炉机车自动定位及无人驾驶系统论述摘要：机车的无人驾驶是一项非常复杂的技术，它不仅要求车辆具有精确、快速的定位设备，还需要其他机车本身要具有安全可靠单元自动控制，本文简要分析了焦炉机车自动定位及无人驾驶概念以及自动定位及无人驾驶系统的关键技术。
以供参考。
关键词：焦炉机车；自动定位；无人驾驶引言焦炉机车是焦炉生产的重要工艺设备，长期来焦炉生产环境恶劣、生产率低下、操作质量落后。
如何将处于炉顶温度高、有害气体及粉尘多、劳动强度大的操作工人解放出来，提高劳动生产率、降低生产成本、保证安全生产是焦化行业一直亟待解决的难题。
随着国内外机械设备制造质量的逐步提高和自动化技术的飞速发展，发达国家先后对焦炉四大机车自动生产进行了大量的研究和开发，其中机车自动定位和行走技术是实现焦炉机车无人驾驶的关键。
目前国内不少焦炉实现了自动定位，有些国家首先在焦炉机车实现了无人驾驶，近几年随着无线数据传输技术、计算机技术、安全保障技术进一步发展，焦炉机车生产的无人化已经是提到议事日程的攻关课题。
1焦炉机车自动定位及无人驾驶概念焦炭是钢铁工业的重要原料，高炉炼一吨生铁大约需0.4~0.6吨的焦炭，随着我国钢铁产量的逐年攀升，焦炭的需求量也相应增长。
过去我国焦化工业采用的粗放型生产控制模式已经无法满足当前的生产需要，采用精确可靠的自动控制技术的节约型控制是我国焦化工业的发展方向，也是摆在科技工作者面前的一个重要课题。
焦炭生产过程首先是将焦煤置于在密闭的焦炉炉室内（炭化室）经过14~18h的干馏后得到红焦，随后通过焦炉的移动机车将红焦从炉室移出送到熄焦室进行熄炭。
当焦炭己经炼成后，推焦车打开炉室机侧的炉门，拦焦车打开同一炉室焦侧的炉门并把导焦栅插入炉室中，焦炉机车位于拦焦车下侧准备接焦，当三车都已准备就绪后，推焦车开始进行推焦操作，将红焦推到焦炉机车的熄焦罐中，由焦炉机车运送到熄焦室；而装煤车只负责将焦煤通过焦炉炉室顶部的装煤口送入到煤室中，其运行相对独立。
推焦车自动对位系统的设计
comparison with the running speed set by the control center and the position of taryet furnace number. When
the coke pusher runs to the position of taryet mrnacc number, the control center automatically issues a stop
推焦车自动对位系统可以实现推焦车在运行过程
中与目
号的快速自动对位和精确停车。推焦
车 位置如图2所，当
车
，安装在
车 装置上的行程编码器及车身上的速度传感
器和位置传感器将 车的行程信息、
速 、位置
信息经 转换后实时传输至机载可编程序控制器，
的采集任务(6]o机载可编程序控制器通过网
络通信
的RS485
将采集到的数据实时传输
command to realize automatic positioning and precise parking of the coke pusher. Field tests show that the
system con achieve quick automatic positioning and precise parking aaainst the taryet number of the coke
机侧 ，将焦炉中的
出。
车'
具有
、炉框，
装
的煤顶部
平
的功能。如何实现推焦车与目标炉号的快速自动对
位和精确停车， 是各焦化企业
的重点和难点o
设计一套能适应焦化生产 环境的高可
浅谈自适应焦炉机车定位系统的设计
图1 码盘示意图上一排的ID编码孔中的黄色区域代表通孔，对射式激光能够穿过，系统解码后，所还原出码元为图2 U型阅读器结构（2）对射式光电传感器原理。
对射式光电传感器原理主要由两大部分够成，如图3所示，发光端和接收端，二者电路构成的主要元器件分别为一个发光二极管和一个光敏三极管，发光二极管射出的光线所产生的耦合现象是受光端在接通或停止之间转换的原理。
图3 光电传感器原理在正常情况下，若发光端与受光端之间没有障碍物遮挡时，此时光敏三级管导通，负载端接收到高电平（3.3V稳定直流电压）；当二者之间存在障碍物阻挡时，此时光敏三极管截止，负载端为低电平（0V直流电压）。
2.3 码盘读码原理（1）方向识别。
如图4所示，假定U型槽从码盘的左面向右面运动，此时，固定于U型槽内部的6个阅型槽从激光码牌的左端开始扫描，一直扫描到码盘的右端结束。
由此可知，4图4 传感器的分布图此时，6路激光对应的输出端1-6号阅读头输出到PLC的电信号如图5所示。
我们可以看出，当U型槽从激光码牌的左面向右面运动时，第4个接收端相对于第1个接收端而言，优先扫描到码牌上面一排的黄色孔，而对于时钟信号而言，码牌下面一排的4个接收端探测器的初始采样时钟信号的高电平到来时（上升沿）刻优先级为：6→5→3→2。
而且通过观察我们可以看出，1号和4号接收的第一个ID编码孔时高电平的持续时间要比激光信号2、3、5、6号接收端接受的时钟的高电平保持时间要长。
码盘从右面向左面运动同理。
图5 PLC端电信号图（2）位置识别。
识别焦化机车方向后，例如左侧1号阅读头率先读取，2号阅读头将读取到十个时钟信号，以这十个时钟信号为一个周期，那么这十个时钟信号都分别代表一个位置信息，综合计算后，得到机车的实时图6 变压电路图12-24图7 变压电路图3.3-124.2 单片机电路本系统的核心芯片选用的是STM32F103RCT6，该芯片具有丰富的外围设备接口，具有高性能的处理器，并且存在低功耗设计满足大部分供电设备的需求，成本较低以及拥有较小的尺寸，适用于焦炉定位系统的开发与应用。
基于鉴相技术的焦炉机车定位系统设计的开题报告
基于鉴相技术的焦炉机车定位系统设计的开题报告一、选题背景及意义焦化厂是炼铁厂的重要组成部分，其主要作用是将原料焦炭进行热解，分离出可燃气体和粗焦油，从而为炼钢提供原料。
焦化厂中有许多运转设备，如焦炉机车，其作用是对焦炉进行加料和出焦操作。
但是，钢铁生产的特点是环境恶劣、噪声大、操作难度高，因此需要一种高精度、实时定位的焦炉机车定位系统，以确保设备的正常运转，同时提高生产效率。
基于鉴相技术的焦炉机车定位系统具有较高的精度和实时性，可以实现焦炉机车的精确定位，为操作人员提供可靠的定位信息，提高了设备的作业效率和安全性。
二、研究目标本论文旨在设计一种基于鉴相技术的焦炉机车定位系统，主要研究以下目标：1. 系统设计：基于光学鉴相技术，设计一种具有高精度和实时性的焦炉机车定位系统，并进行相关算法和软件的开发和实现。
2. 系统验证：利用实际焦化厂机车进行实验，验证本系统的定位精度和实时性，并分析系统的优缺点。
三、研究方法1. 系统设计：本研究将基于光学鉴相技术，设计一种具有高精度和实时性的焦炉机车定位系统。
首先，利用光学传感器对设备进行精确定位，其次，通过实时计算机处理系统对传感器数据进行处理，并将处理后的数据反馈到机车控制系统中。
2. 系统验证：在实际焦化厂中，对所设计的焦炉机车定位系统进行测试和验证。
测试包括对系统定位精度和实时性的测试，以及对系统优劣的分析和验证。
四、论文结构安排本论文结构安排主要包括以下几部分：1.绪论：介绍论文研究的背景、意义和目标，并阐述研究方法和结论。
2.相关技术综述：对焦炉机车定位技术和鉴相技术进行梳理和总结。
3.系统设计：具体介绍设计的焦炉机车定位系统的组成、算法实现及其实验验证。
4.定位实验分析：对设计的系统进行实验验证，分析实验数据，探讨系统定位的精度和实时性。
5.系统优化：对系统设计过程中存在的问题，提出一些改进和优化的建议。
6.总结与展望：对本文的研究内容和结论进行总结，并提出未来研究方向和展望。
浅谈梅钢焦炉电机车走行自动定位技术应用实践
浅谈梅钢焦炉电机车走行X动定位技术应用实践孙金根刘春祥（梅山钢铁公司炼铁厂南京210039）焦炉机车自动走行的前提是具备车辆位置的地址标识检测装置，内外焦炉使用的地址以及炉号识别装置有址识别和离址识别。
，离址识别焦炉上按机车室位置安装覆盖整座焦炉址信号辨别设备（梅钢2A2B 焦炉采用为自动走行的地址检测）,机车车载信号检测装置检测本车所在的室位先设定的位置。
址识别采用应用较为的编码电缆感应检，该绝址对位精高,地址检，梅钢1A1B焦炉仅仅采用了此方法来检焦炉室炉号，行车自走行能的实现。
1焦炉定位改性1A1B焦炉电机车改造前为司机主令控制行走行，设备在使用期间多次发生红焦事故，故的分析，多是由于原因引起。
对位炉号不正确，未及时确认焦灌选择的正确性，以及劳动效率提升带人员的减少，特别夜间生产出炉时存在的安全隐患更大。
劳率提升以及响应智能制造的大前提电机车进行自功化改行了。
2—编码牌识别技术原理离址识别焦炉上按大车室位安装覆盖座焦炉的炉号识别编码牌，大车通过车载信号检测装置读编码牌所携带的二信息以判断本车的室位，自走行、三车连锁、护等功能。
炉号识别编码牌的尺寸规统一的，各编码牌之间的区别有规律的开槽让车载信号检测装不同的二信号行炉号识别，每个编码牌对应一室炉号位置。
在安装使用时，焦炉室炉号，“片”的方合要求的编码板（图1）。
一块包含8位二进制炉号信息、带位的炉号编码板为例，一块64号室炉号的编码，车信号检装（感装为电传感开关等）读的二信号为010000001（8位为信息位，1位为校位），厂家的编码板包含的二信号为000000000，9位为，安装，将第2号槽和第9号上。
全开的炉号识别编码板和档块，档块与编码板的开槽大小尺寸吻合，粘合、等方式组装在一起。
一般两座60孔的焦炉需要2x60x4（室）+13（检修位等）+8（备）二501块编码板，按每组130位置计算，大（65x 8+5）x4二2100块档块。
图1通用编码板结构图3—技术理编码电缆的外形为扁平状态，内有若干电，按一的编码规不同的位，将重叠在一起封装在氯丁橡胶压制的护套内。
焦炉四大机车自动定位系统
焦炉四大机车自动定位系统发布时间：2023-02-01T07:34:51.249Z 来源：《中国科技信息》2022年9月第18期作者：张运涛[导读] 焦炉机车作为炼焦生产中的重要设备，由于生产环境恶劣张运涛山东钢铁集团日照有限公司山东日照 276800摘要：焦炉机车作为炼焦生产中的重要设备，由于生产环境恶劣，以往人为操作不仅影响炼焦效率，而且对操作质量和安全都存在一定的限制。
为此，通过自动化技术的引入，设计焦炉四大机车自动定位系统，能够保障焦炉机车在完成本环节操作后，快速且精准地运行到下一个系统，降低焦炉运行误差，提高炼焦生产效率。
关键词：焦炉机车；自动定位；无人驾驶0引言随着我国工业产业的现代化发展，自动化技术已经广泛运用到工业生产的各个领域中，改变了以往的生产模式，以炼焦产业为例，焦炉机车作为重要的设备，在实际运行中对炼焦生产效率和安全性起到关键性作用，通过焦炉四大机车自动定位系统的设计，能够准确判断各焦炉机车行走位置和流程，降低作业误差，提高炼焦企业经济效益和自动化水平。
1焦炉四大机车自动定位系统的概念结合我国当前炼焦企业的生产工艺要求，炼焦生产整个流程中四大机车应严格按照炼焦计划，保证机车快速、精准抵达目标位置，提高炼焦生产的协同性。
焦炉四大机车自动定位系统指的是在炼焦生产环节中，自动定位系统可以精准设定机车下一个环节的目标位置，并且在完成本环节的动作后，自动沿着预设路径抵达位置。
为了有效提高焦炉四大机车自动定位系统的精确性，应该严格遵循高效、连续以及精准原则，判断焦炉机车实际位置，并且要确保四大机车和中心控制单元稳定通信，自动控制机车走行到预设位置。
表1焦炉机车自动定位技术对比检测技术原理速度精度可靠性安装量维护旋转编码器码盘计数高低低大高读携码器限位定位电磁感应高低中大高开关电磁感应位置电磁无线感应中高低小高检测编码电缆相位编码中高高大中红外定位技术红外编码识别高中高中低2焦炉四大机车的自动定位系统及其关键技术2.1焦炉机车本体控制技术为了实现焦炉四大机车的无人驾驶功能，必须重视各焦炉机车本体的有效控制，通过将以往需要人为完成的各项机车操作设计成自动控制指令，并且依照流程指令来实现自动化执行，具备良好的检测设备与可靠的焦炉机车本体控制系统。
焦炉车辆智能化操作系统分析
焦炉车辆智能化操作系统分析摘要：在社会快速发展的推动下，我国产业政策也随之出现了巨大的变化，焦炉车辆为了顺应社会发展的需要也进行了诸多的调整，正在朝着节能、环保、自动化、智能化的方向迈进，在这种发展形势下焦化企业对焦炉机械设备的控制提出了更高的要求。
鉴于此，这篇文章主要针对焦炉车辆智能化操作系统展开全面深入的研究分析，希望能够对我国综合国力的良好发展有所帮助。
关键词：焦炉车辆；智能化；操作系统引言：将智能化系统运用到焦炉车辆操作系统之中，其实质就是将无线通讯系统设置在车辆控制系统之中，从而对控制室发送的各类控制指令进行接收，运用各个车辆中安设的炉号识别定位系统来对车来能够运行进行操控，这样就可以完成焦炉车辆全自动操作，并且能够确保车辆能够始终维持在稳定运行的状态，还可以对车辆运行的情况进行实时监控和记录，将车辆运行过程中遇到的故障通过上位机画面加以显示和记录。
1地面协调系统地面协调系统可以说是焦炉车辆运行、协调管控的核心系统，与所有车辆以及设备之间都可以利用无线或者是太网来实施数据的交流，其主要作用就是为焦炉车辆以及焦炉系统进行信息数据的交流和共享提供辅助。
地面协调系统通常都是由多个分支系统组合而成，诸如：工控机、PLC系统、无线以太网交换机、无线通讯系统、视频监控系统等，借助这一系统能够对车辆实施全面的管理，完成车辆信息的交换，实现对车辆的在线监控[1]。
2自动定位系统自动定位系统的结构形式是采用的码牌式的系统结构，通常可以划分为粗定位，精定位两个分支系统，所有的分支系统相互并不存在任何的关联，将二者进行整合，能够保证定位的准确性。
首先，粗略定位检测系统，这个系统式由高精度编码器进行控制，增量式编码器在运转的过程中会释放出脉冲，脉冲通过高速计数器模块将信息传递给电脑，从而获得车辆的准确的位置。
结合控制室发出的信息来对车辆的位置与制定位置的距离进行计算。
结合距离情况借助专业的计算方法来对车辆行驶的速度进行计算，为车辆进行行驶路线的规划，并且对车辆行驶证的速度加以合理的控制[2]。
焦炉四大机车自动控制系统在焦化厂的应用
焦炉四大机车自动控制系统在焦化厂的应用发布时间：2021-05-20T02:16:44.941Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：张继飞[导读] 焦化厂焦炉四大车自动控制系统通常指的是对装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车实行的自动化控制操作，操作人员通过驾驶室内的触摸屏进行操作，实现焦炉机车的工艺流程显示及控制。
大连重旺机电设备有限公司辽宁省大连市 116022摘要：焦化厂焦炉四大车自动控制系统通常指的是对装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车实行的自动化控制操作，操作人员通过驾驶室内的触摸屏进行操作，实现焦炉机车的工艺流程显示及控制。
文章基于此，针对焦炉四大机车自动控制系统在焦化厂的应用问题进行了初步的分析和探讨。
关键词：焦化厂；焦炉；装煤车；推焦车；拦焦车；熄焦车；自动控制系统焦化厂为了实现由传统的分散管理向区域集中管控的转变，同时满足公司集约化管理、岗位优化、降本增效等方面的管理需求，需采用成熟可靠的新一代技术，以现代化、自动化的智能装备提升传统产业，形成管控一体化的综合自动化系统，实现降低运营成本、提高劳动生产率、提升管理水平以及员工素质，推进转变发展方式。
一般来说，石油焦系统处理步骤如下：①焦炭破碎与水力切割同步；②用水来促进焦炭的进一步冷却和运输；③焦浆输入到脱水仓；④水通过焦炭之间的空隙流入废水槽；⑤焦粉在焦床中的滞留率大于99.5%；⑥废水输入沉淀水箱去分离剩下的小于0.5%的焦浆；⑦收集的焦浆排到焦槽；⑧清水输入清水箱备用；⑨装卸脱水仓中的焦炭产品。
目前，焦化厂控制系统根据炼焦工艺大致分为4个区域：备煤、本体、筛焦以及四大车，都有各自独力的控制系统。
其中，热回收焦炉DCS控制系统用于热回收焦炉装置（炭化室、燃烧室、上升管、集气支管、集气总管等）及配套公辅（废气引风机、压缩空气站、综合水泵房等）的相关工艺测控数据进行收集。
根据生产及控制工艺的要求，完成信号处理、重要参数监视和调整、生产工艺数据分析、设备启停操作和报警联锁等。
一种焦炉机械自动对位系统及对位方法[发明专利]
![一种焦炉机械自动对位系统及对位方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/44ea2de132d4b14e852458fb770bf78a65293ac7.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911400044.2(22)申请日 2019.12.30(71)申请人 大连华锐重工焦炉车辆设备有限公司地址 116000 辽宁省大连市旅顺经济开发区顺达路29-7号申请人 大连华锐重工集团股份有限公司(72)发明人 冷学有 董德才 张进 许炜 吴志慧 李浩然 (74)专利代理机构 大连东方专利代理有限责任公司 21212代理人 姜玉蓉 李洪福(51)Int.Cl.C10B 41/00(2006.01)(54)发明名称一种焦炉机械自动对位系统及对位方法(57)摘要本发明提供一种焦炉机械自动对位系统，包括：PLC可编程控制器、交换机、高频雷达、人机界面、变频器、编码器以及限位开关；所述PLC可编程控制器连接到所述变频器及所述编码器，通过PN总线通讯读取变频器及编码器信息；所述PLC可编程控制器通过以太网通讯分别连接到所述人机界面及所述高频雷达。
本发明通过高频雷达技术安装调试方便，后续免维护，相比传统技术，在保证对位精度的基础上，成本利用率更高。
权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 110938444 A 2020.03.31C N 110938444A1.一种焦炉机械自动对位系统，其特征在于，包括：PLC可编程控制器(1)、交换机(2)、高频雷达(3)、人机界面(4)、变频器(5)、编码器(6)以及限位开关(7)；所述PLC可编程控制器(1)连接到所述变频器(5)及所述编码器(6)，通过PN总线通讯读取变频器及编码器信息；所述PLC可编程控制器(1)通过以太网通讯分别连接到所述人机界面(4)及所述高频雷达(3)；所述高频雷达(3)包括：设置在地面上的高频雷达I(9)、推焦机(8)上设置的高频雷达II(10)、设置在地面上的高频雷达III(13)、设置在装煤车(12)上的高频雷达Ⅳ(14)、设置在地面上的高频雷达Ⅴ(16)与设置在拦焦机(15)上的高频雷达Ⅵ(17)、设置在地面上的高频雷达Ⅶ(19)以及设置在电机车(18)上的高频雷达Ⅷ(20)；高频雷达两两为一组并通过以太网线，通过设置在车辆上的PLC可编程控制器(1)实时读取雷达检测到的距离值；所述限位开关(7)通过硬线连接到所述PLC可编程控制器(1)的输入模块。
基于PLC的焦炉机车联锁定位系统设计
基于PLC的焦炉机车联锁定位系统设计吴兰;张湧涛;薄敬东;李奇平【摘要】@@%本文叙述了德国西门子公司的SIMATIC S7-200可编程控制器在焦炉四车联锁定位系统中的应用.具体介绍了焦炉机车连锁定位系统的构成、炉号识别与自动定位系统的原理和方法、无线通讯原理及以推焦车为对象的PLC软件设计.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2012(034)022【总页数】3页(P5-7)【关键词】可编程控制器;自动定位;联锁控制;无线通讯【作者】吴兰;张湧涛;薄敬东;李奇平【作者单位】河北联合大学,唐山063009;河北联合大学,唐山063009;河北联合大学,唐山063009;河北联合大学,唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言焦炉机车是焦化生产的主体设备，即装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车，主要完成装煤、推焦、导焦、熄焦等工作。
装煤车按作业计划从煤塔取煤，称重后送入炭化室内；推焦车与装煤车在同一轨道上，当焦炭成熟后负责推焦；拦焦车和熄焦车在焦炉另一侧，拦焦车轨道在上，熄焦车轨道在下，拦焦车负责将成熟的焦炭导入熄焦车内，熄焦车把红焦送往熄焦塔熄灭。
按照生产工艺的要求，焦车需要处于一种“运行—对正停车—运行”的状态，如何能实时准确的获得焦车当前所处的炉号，并使焦车准确停在指定的位置是焦炉持续可靠生产的必要保证。
为此，我们在综合考虑成本、精度、性能等基础之上，制定出了一套适合我国大多数中小焦化厂的基于PLC的焦炉机车自动定位与联锁控制系统。
利用PLC组网技术和无线通讯装置，建立起一个工业局域网，较好的实现了机车的精确定位和联锁控制，经永顺焦化公司1#、2#炉使用，系统运行稳定可靠、结构简单、施工维护方便[1]。
1 联锁定位系统的构成本系统利用一系列自动化装置和技术搭建起一主四从的工控局域网，一主为中央监控站，四从包括装煤车站、推焦车站、拦焦车站和熄焦车站，通过各站间的通讯实现了焦炉四车的可靠联锁与精确定位[2]。
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5
炉号识别子系统研究设计
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炉号识别子系统研究设计
天线的设计
磁场常数 回路半径
回路电感
影响天线尺寸的因素
绕线直径 谐振频率
炉号识别子系统研究设计
读卡子程序流程图
开始
初始化
找下跳
找上跳 延时t,读入数据 N 1？ Y 延时t,读入数据,找跳变（共127次） N 9个“1”？ Y N 行列校验 Y 存储数据
维护方便
炉号识别子系统研究设计
补充说明
有效性
脱轨
补充
方向性
主要内容
总体方案 炉号识别子系统研究设计
精确对正子系统研究设计
通信网络的构建 总结与展望
精确对正子系统研究设计
位置检测机构工作原理图
倍频单元 旋转编 码器 隔离单 元 整形单 元 鉴向单元
位置信息
MCU
方向信息
精确对正子系统研究设计
k k ,k 1 k 1 k 1
k k j k T j k
kj
k
k
k
k
k
k
j
k
T j
k
kj
k
j
k
T j
k
k / k 1
k
k
k
k / k 1
k
k / k 1
T k
k k / k 1
T k
1
k
k / k 1
k ,k 1 k 1
T k ,k 1
k 1
k
k
k
k / k 1
T
k
k
k
位置检测存在的问题
焦炉机车是大型机械，且是露天工 作，在雨雪天气的影响下，焦炉 机车运行时不可避免的会产生滑移 累计误差 常年高温高热的环境下焦炉机车轨 道容易出现变形
精确对正子系统研究设计
图像定位机构工作原理图
炉号标记 炉室 炉室
摄像头
A/D转换单元
MCU 视频同步分离 单元
精确对正子系统研究设计
•
射线
• 激光对正
主要内容
总体方案 炉号识别子系统研究设计 精确对正子系统研究设计 通信网络的构建 总结与展望
主要内容
总体方案
炉号识别子系统研究设计
精确对正子系统研究设计 通信网络的构建 总结与展望
总体方案
焦炉机车定位系统现场分布图
通信控制器 推焦车 RFID电子标签
铁轨
摄像头
焦车控制器
DR为高 是否有数据？
Y 比较器中断
通知单片机取走数 据，并保存在数组里 配置模块为发送模式
发送数据
发送完毕
实物模型演示
播放演示
总结
射频识别技术实现了炉号准确识别
旋转编码器、摄像头实现了炉号精确对正
构建了高抗干扰性、传输可靠的无线通信网络
展望
采用DSP/ARM解决方案来提高系统运算能力和速度
采用RTOS来提高系统的实时性和可扩展性
108
92 72 50 32
21
13 9
13
8 9
13
12
9
12
9
12
9
13
9
12
7
12
8
13
9
13
9
12
8
主要内容
总体方案 炉号识别子系统研究设计 精确对正子系统研究设计
通信网络的构建
总结与展望
通信网络的构建
构建方式
•专用电缆 •电力载波
有线
无线
•GPRS •无线模块
通信网络的构建
网络构建示意图
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
1
10uF/16V
C45
D
N
D
D
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
P0.7
P0.6
P0.5
P0.4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
VCC
1
C31
0
4 R T
X
X
3
4
1
CON2
J
1
ON/OFF
N
VIN
2
1
C
S818
V
VSS
O
U
T R T
X
X
2 CON2 J
焦炉机车自动定位系统的研究与设计
指导教师：王明顺 副教授 答辩学生：牛亚男
课题背景
焦炉机车现场示意图
研究背景
存在问题
焦化厂生产环境恶劣
车辆的频繁移动
焦炉机车自动 定位——难题
工艺上要求的精确定位
研究现状
90年代 80年代
70年代
• 旋转编码器 • 齿条+旋转 编码器 • 条形码技术 • 红外定位 • 编码电缆
5
7
2
1
3.3V
4
C101
7
4
VCC
1
R
VCC 0 1
3
VCC 1 R
0 2
3
CON2
J
1
2
2
8
7
6
5
4
3
2
1
U2270B
U
CL2
D
CFE
M
INPUT
O
OUTPUT
G
2
CON2
J
G S
E
N
1 N
3 D
VBATT
E
2
VEXT
CL1
D SBY
C
V V
R
H
1
S S
F
P 4
CON2
J
7
1
4 1
3 C
2
0 2
通信网络的构建
通信频段的选择
同一频段通信
提高传送可靠性
简化维护工作
不致总系统瘫痪
减少受干扰的 可 能性
方便引入备用 焦炉机车
Channel 2400MHZ RF CH #*1.0 MHZ
通信网络的构建
通信系统流程图
开始 系统初始化
配置模块
接收模式
配置模块
N N 串口接收到数据 Y 串口中断
midpos>avg Y 小峰在大峰左 边，调整分界点
N
小峰在大峰右 边，调整分界点
重新计算大峰， 小峰的位置 以两峰位置的 中点做为阈值
结束
精确对正子系统研究设计
去噪的流程图
N
开始
是否为单 个噪点
Y
滤掉噪点
K=K+1
一场的点 都滤过
Y N
N
第j列是否有相异的 噪点
Y
滤掉小部 分噪点
j=j+1
图像采集流程图
开始 N 场同步开始 Y 场延时
N
行同步开始 Y 行延时
存储A/D转换 的数
一行结束
Y
一场结束
N
精确对正子系统研究设计
二值化流程图
开始 计算平均值（avg） 和标准偏差(sigma)
以avg为界，求两 侧的最大值a1,a2 | a1-a2 | <sigma Y 计算像素中值点 位置（midpos） N
结束
炉号识别子系统研究设计
炉号识别子系统流程图
开始
初始化 使能U2270B
读取当前站的ID卡 的卡号now 接收无线模块传送 来的目的站号
N N
now=target Y 减速
now>targer Y 后退
结束 前进
炉号识别子系统研究设计
特点
可靠性高 本课题研究设 计的炉号识别 子系统的特点
成本低
RFID读写器 通信控制器
炉室
拦焦车 主控制室 熄焦车
总体方案
核心思想——定位系统采用炉号识别与精确对正 分离
准确获得三车 分别所处有效 炉室区域的炉 号
RFID
最短的时间内 自动停车对正 （定位）在指 定炉号的炉室 位置。 (旋转编码器+ 摄像头）
总体方案
方案实现
s s1 s s2 s s3
电子标签
时钟列
信号调制电路
数据编码模块
3.3V
1
R43
CON6
J
K 3 C2E 3 C1E
6 6 2 C
3
3
P
P
5
4 2
C
2
3
4
3.3V
C
M
2 2
1
R42
K Y
1 1
1
0
R41 1
K
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
3.3V
F330D
U
P1.6
P1.7
P2.0
/RST
V
G
139 140 126 126 107 108 91 71 51 31 21 92 72 52 32 22 139 138 138 126 127 127 108 106 108 91 72 50 32 21 93 72 50 31 22 93 72 50 32 21 140 139 138 127 126 126 109 108 109 91 73 50 32 21 92 71 50 32 21 91 72 50 32 21 139 139 139 127 127 126 108 108 108 92 72 50 32 21 92 72 50 32 20 92 72 50 32 21