焦炉机械设备控制系统中的关键技术分析

摘要：在焦炉机械领域内，为提高炼焦行业焦炉机械设备的自动化水平，提高焦炉生产的安全性能，做好焦炉机械的设备控制系统十分重要。因此，文章对焦炉机械设备控制系统进行了分析探讨，并借助现代化技术手段，解决机械设备控制系统信息的交互问题，实现自动化管理，从而有效管理焦炉机械的安全运转。

关键词：焦炉；控制系统；系统设计

中图分类号：TU855 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）15-0022-02

近年来，随着炼焦工业的不断发展，焦炭已经被广泛应用于电石、铸造、气体焦炭等领域内，推动了社会经济的发展。根据国家钢铁发展政策及可持续循环经济发展战略的需要，焦炉机械设备向大容积、环保、智能化方向发展，提高焦炉设备的机械化、自动化水平，保障焦炉生产过程的安全性。为保证人员安全及焦炉生产的高效率，我们需要对焦炉机械设备的生产技术进行分析，准确把握焦炉机械设备状况，提高设备管理水平，才能推动我国焦炉生产行业的发展。

1焦炉机械设备控制系统的理论基础

要对焦炉机械设备控制系统做好理论研究工作，需要了解焦炉机械设备控制系统的基础理论，从而理解焦炉机械设备控制的运行原理。因此，笔者归纳了焦炉机械设备控制系统的基础理论，并分析了其特点，系统的技术分析提供理论依据。

1.1无线通讯理论

无线通讯技术是焦炉机械设备控制系统中的常见技术，它应用于机械设备控制系统中，可以有效地防止操作失误，防止焦炉机械设备与炉体不合理的刮碰导致的损坏，从而提高操作工人作业的舒适度，改善工艺水平。而且无线通讯技术的硬件体积小，占用空间少，其通讯速度快，便于安装调试，对工程的技术完善具有非常良好的效果。在焦炉机械设备中安装无线通讯工作，可以满足焦化恶劣环境下对产品的苛刻要求，同时又可以防止推焦车、拦焦车、装煤车和熄焦车之间出现时间差，影响焦炉生产及焦炭质量。

1.2控制系统模块

PLC控制系统模块是一种可编程控制器，它是一种适用于工业环境的专业计算机系统，具有运行稳定和很高的抗干扰性，被广泛应用于机械设备的自动化控制系统中。PLC控制模块在工业环境下可以实现对焦炉机械设备的数字化运转管理，通过其内部存储执行逻辑，实现对焦炉设备的程序化智能管理控制，同时，更具数字式或模拟式的输入与输出，控制焦炉生产设备的运转，保证系统的安全性。而且PLC具有可能可靠、适应性强、系统安装容量小，维护改造方便等特点，能够适应焦炉生产恶劣环境，深受焦炉生产行业的喜爱。

2系统总体设计

在现代工业自动控制系统的运行中，对系统运行分层设计是一种常用的方法。在焦炉机械设备控制系统中，通过系统分层设计，可以实现系统的相互配合。系统分层设计是将系统中不同的功能模块按照其相互作用相互联系进行层次和分类，这样容易掌握系统的主体，提高系统开发的效率，而且又有助于系统的模块化，便于系统的运转。在焦炉机械设备的运转过程中，如果焦炉机械运作缺乏规律，会严重影响焦炉的工作效率。通过对焦炉生产活动进行合理布局，分层次设计焦炉设备的运行秩序，可以最大程度提高焦炉设备的工作效率，保证焦炉设备安全运转。

在系统设计中，需要以通讯作为系统链接的纽带，系统各个环节的相互联系需要以通信技术作为支撑，这就要求在系统设备上都要安装好信息收发器，从而保证无线通信网络的正常运转。通过系统分层设计，可以将焦炉机械生产分层几个环节，实现系统配合的稳定性。例如，在焦炉生产环节上，我们可以将连锁控制系统分为五个部分：主控室、推焦车、装煤车、拦焦车、熄焦车。利用无线通信技术实现系统信息的交流与传递，而主控室内的工业控制计算机便可与四大机车内部的机车控制器进行数字通讯。机车控制器是机车内部的控制系统，结合炉号识别子系统，精确对正子系统实现了四大机车自动行走、炉号识别、精确对位等操作。

焦炉机车自动行走、自动定位主要利用车辆对位系统和“三车联锁”实现。①推焦车：推焦车按照中控室的命令来进行工作的。系统按照出焦顺序来进行控制，从而准确的对推焦车进行定位，通过中控电脑“确认”按钮到达指定炉号。当推焦车准确定位后，若是推焦车接受到“允许”推焦和平煤信号后，开始进行三车联锁识别确认后，按照设定PLC程序工作。②拦焦车：拦焦车按照中控室的指令，按程序设计顺序来控制拦焦车，经过信号确认行走到达指定的炉号，帮助导焦栅获取准确的定位信息，推焦过程完后，导焦栅能够实现自动化收回，循环实施下一步作业。③装煤车：装煤车按照中控室的指令，经过信号确认达到指定的炉号，以设定装煤程序来控制装煤车，实现快速完成装煤，并且配合推焦车进行平煤工作。装煤工作完成之后，按下“确认”键就可以到达煤塔，从而对煤进行再次补充，循环实施下一步作业。④熄焦车：熄焦车按照中控室的指令，经过信号确认到达指定的炉号，待拦焦车到到固定位置后进行接焦。接焦工作完成之后，按下“确认”键就可以到达干熄焦提升井，通过“APS”对位系统，实现自动化的接罐、送罐作业，循环实施下一步作业。

3连锁控制系统设计

在炼焦生产环节，焦炉车辆连锁控制是保证机车运行安全的必要条件。而计算机技术，PLC技术，光电编码技术以及变频技术的应用，是实现机械设备自动化控制的主要保证，大大降低了炼焦作业人员的劳动强度，提高了炼焦生产的安全性。在炼焦过程中，车辆连锁主要经过以下环节：①行走对位过程连锁；②取门过程连锁；③推焦过程联锁；④接焦过程连锁；⑤平煤过程连锁；⑥装煤加煤过程连锁；⑦干熄焦装焦过程连锁。通过炼焦车辆连锁，可以实现对炼焦车辆的准确定位，实现推焦、接焦、加煤、装焦流程化循环生产。

焦炉生产的生产工艺要求十分严格，焦炉结焦时间不同，对焦炭的品质具有重要的影响，而且炉温控制也是影响焦炭质量的重要因素，同时，由于焦炉生产的环境十分恶劣，工作强度大，而且全天候工作，单纯依靠人工操作难以保障产品质量。这就要求在焦炉生产过程中，要重视焦炉机械设备控制的自动化水平，满足上述性能的要求。同时，在焦炉机械控制系统设置时，要对中控室中设置焦炉机械设备的同步系统，通过PLC系统，并以网络数据为接口，监控焦炉设备的实时运行状况，处置应急突发事件。

同时，在焦炉机械设备控制系统设置时，应当注重系统的软件设计水平。因为在炼焦行业，车辆的体积较大，而且一般都重上百吨，而且炼焦行业的机械设备数量庞大，稍微不慎，可能会发生车体与炉体相撞，造成机械设备和炉体的损害。因此，在设计过程中，我们要以安全生产为指导，根据具体生产任务操作及严格执行作业指令，严密监视电脑屏幕的设备运行信息变化，保证人身及设备安全。

4定位系统的设计

在焦炉机械设备控制系统中，提高机械设备的定位能力，对保证焦炉生产的安全性具有重要的影响。在焦炉生产过程中的定位控制包括粗定位阶段和精确定位阶段。一般而言，当焦炉机车与炉门之间间距>350 mm时，为粗定位阶段，一般通过测定行走动轮上的脉冲编码，确定其对应的位置，从而实现对系统运行的定位。而当焦炉机车与炉门之间间距<350 mm时，则进入了精定位阶段，此时，焦炉机车以一个较慢的速度进入目标编码区，然后通过光电传感器，确定机械设备的位置，并将其状态发送至PLC系统，从而识别二进制编码的炉号，进而实现距离的矫正和精确定位。

为了提高焦炉机车行为的稳定性，保证焦炉机车高效率运转，我们需要对焦炉机车的定位技术不断进行创新。在粗定位阶段我们可以对行走动轮上的编码器的脉冲数量乘以累计次数了解机车的当前位置，并将预存的目标数据进行对比分析，从而确定机车粗定位的位置，实现粗定位阶段的任务。同我们可以根据粗定位阶段的变频器频率设定值，计算炼焦车的位置。而在精定位阶段，我们则可以依靠码牌识别炉号，消除脉冲编码器的误差，从而矫正精确定位阶段的距离。

为了保证精确定位阶段的精准度，避免出现炉体与炼焦车的碰撞。我们可以将精确定位阶段的剩余距离设定为定位值，并保证焦炉机车缓慢移动，以最小速度限定法确定焦炉机车的位置，缩短定位时间。而且焦炉机车缓慢运动，可以随时准备停产，以处理突发问题。缓慢移动机车可以减少机车惯性，当炉号与目标炉号吻合时，可以实现机车的骤停，最终精确定期目标位置处。

5结语

近年来焦炭生产领域已经取得了长足发展。在炼焦行业的发展过程中，推动炼焦行业设备的自动化，对于炼焦行业的发展具有重要的意义。通过对炼焦行业的关键性技术改革，可以大幅度提高炼焦行业的生产水平，保证炼焦生产的安全性。笔者分析了炼焦机械设备控制的核心技术，希望通过对焦炉机械设备控制系统关键技术进行分析，推动我国炼焦行业的发展。

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