靳 燕

（山西省自動化研究所，山西太原 030012）

在我國的鋼鐵行業(yè)和其它煉焦制氣行業(yè)的焦化廠中，焦爐生產移動機車（推焦車、攔焦車、熄焦車、裝煤車）的地址爐號對位、推焦動作聯(lián)鎖及自動走行和無人操作等一系列自動化技術問題的解決，對焦化廠提高生產管理自動化水平、保證焦爐安全生產、提高生產效率和經濟效益有著重要的意義。而在四大車動作聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中位置檢測技術發(fā)揮著至關重要的作用，只有檢測出一車的準確位置，主PLC才會發(fā)出另一車運行的指令。目前，我國大多數(shù)焦化企業(yè)在四車運行時還采用落后的人眼定位，對講機通訊，致使很難準確定位，直接后果是降低焦爐使用壽命，甚至會發(fā)生重大生產事故。

當前國內外焦爐四大車聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的先進定位技術主要采用格雷母線位置檢測技術、旋轉編碼器位置檢測技術、定位片電磁編碼位置檢測技術、條形碼位置檢測技術等。其中格雷母線位置檢測技術應用最為普遍，而且實踐表明，格雷母線位置檢測技術是最為成熟，絕對定位精確度高，地址檢測也最為穩(wěn)定可靠的。

1 格雷母線技術在四車聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應用

1.1 檢測原理、方式及特點

格雷母線技術又叫感應無線技術，也有文獻稱其為編碼電纜位置檢測技術，始于20世紀70年代的日本。我國于1997年后在國內研制成功，并成功地用在工業(yè)大型控制系統(tǒng)上。

格雷母線位置檢測裝置主要包括:扁平電纜（格雷母線電纜外形為扁平狀，故稱扁平電纜）、天線箱、地址編碼發(fā)射器和地址編碼接收器等。扁平電纜內部有若干對傳輸線，按用途分為通信傳輸對線類和地址傳輸對線類。地址傳輸對線包括基準線（R線）和地址線（G線）?；鶞示€用于獲取標準信號，它在整個感應電纜中不交叉。地址線用于檢測地址，是按格雷碼的編碼規(guī)律來編制，各對地址線按不同步長編排，每隔一定步長交叉一次。設感應電纜的最小步長為W，則G0、G1、G2、G3、G4步長分別為 1W、2W、4W、8W、16W。天線箱是與感應電纜進行電磁耦合的裝置，其寬度與感應電纜最小步長相等，為W。機車的天線箱發(fā)射高頻信號通過電磁感應被地面的扁平電纜接收，G0～G9在不同位置有不同的交叉點，其接收到的信號在經過偶數(shù)個交叉后，相位與基準信號相同，在經過奇數(shù)個交叉點后，相位與基準信號的相位相反，若規(guī)定同相位時地址為“0”，反相位時地址為“1”，則在扁平電纜的某一位置得到唯一l0位的地址編碼，此對應于機車的一個地址。地面站的地址檢測單元將地址碼轉換成十進制的米數(shù)，即可檢測出機車離扁平電纜始端的距離，從而得到機車的位置，中控室的PLC將這個地址與數(shù)據(jù)區(qū)中預設定的各爐號的地址相比較，即可知道機車在哪個炭化室，是否已經對準。

圖1 地址檢測原理圖

位置檢測方式有兩種。第一種:地上檢測方式，所謂地上檢測，就是把地址編碼接收器安裝在地面站，由地面站完成地址檢測。地址編碼發(fā)射器和天線箱則安裝在車載站，通過天線箱發(fā)射地址信號。如車載站要得到地面站的位置，可通過無線通信方式從地面站得到。第二種:車上檢測方式，所謂車上檢測，也就是把地址編碼接收器和天線箱安裝在車載站，由車載站完成地址檢測。地址編碼發(fā)射器則安裝在地面站，通過電纜芯線發(fā)射地址信號。如地面站要得到車載站的位置，可通過無線通信方式解決。在實際應用中選擇哪一種地址檢測方式要根據(jù)具體的控制系統(tǒng)需求來決定。如果控制系統(tǒng)的重心在車載站，則最好采用車上檢測方式;如果控制系統(tǒng)的重心在地面站，則盡量采用地上檢測方式。本系統(tǒng)采用的為地上檢測方式。

檢測特點:

（1）由于通過天線箱與扁平電纜之間的電磁耦合來檢測移動機車的位置，所以無機械性接觸磨損，因而可以高速準確地檢測位置信號。

（2）由于編碼電纜為多對以一定規(guī)律交叉扭絞結構，能有效地抑制外部雜散電平的干擾。

（3）能夠在機車行走范圍內連續(xù)測址。

1.2 四大車工作內容

·推焦車 負責煤餅在焦爐內燒成焦炭后，把其從焦爐內推出。（具體動作有啟門，推焦，清門，清框，并在裝煤車裝煤后關上爐門）

·裝煤車 負責在推焦車推完焦后把事先搗固好的煤餅裝入焦爐內。（具體動作有開啟煤箱的前擋板，開煤壁，用手動或自動操作將其緩緩裝入焦爐爐膛內，鎖住后擋板收裝煤底板，開鎖收后擋板，到位后，關前擋板，關煤箱壁）

·攔焦車 負責和推焦車同時工作，在推焦車推焦時，攔焦車已經開啟爐門對好導焦柵，讓被推出的焦炭從導焦柵內通過掉入熄焦車箱內，起引導作用。

·熄焦車 負責配合推焦車、攔焦車工作，在推焦前，和攔焦車一起對好下一爐號，將其熄焦箱對好上方攔焦車的導焦柵的出口處，在推焦時，接住焦炭。推焦完畢后，將焦炭用熄焦車機車頭引領熄焦箱運走熄滅的焦炭。

1.3 四車聯(lián)鎖控制系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)包括中控室和車上部兩大部分。中控室包括:上位機、PLC（可編程控制器）、通訊器件、扁平電纜等。主要實現(xiàn)以下功能:（1）焦爐動畫顯示;（2）生產計劃的編排和傳輸;（3）生產記錄和統(tǒng)計報表的生成;（4）機車位置檢測;（5）采集各機車信息并形成機車聯(lián)鎖控制指令;（6）與各機車通信，實時數(shù)據(jù)交換。車上部包括:天線箱、通信器件、車載PLC（車載控制器）、操作站等。主要實現(xiàn)以下功能:現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、聯(lián)鎖控制、與中控室通訊等功能。

操作員在中控室的上位機上制定推焦計劃，中控室的PLC用來存放四車聯(lián)鎖程序和推焦計劃，并結合檢測到的四車位置信號發(fā)送運行指令到相應機車的車載控制器及各車當前位置到各車的車載控制器。運行指令的發(fā)送是通過通訊器件傳輸?shù)奖馄诫娎|，天線箱就會接收到由扁平電纜發(fā)送的無線電波，再由天線箱通過通訊器件傳送到車載控制器。車載控制器采集到現(xiàn)場信息后，也會反向傳遞給中控室的PLC。扁平電纜通過對天線箱信號的檢測來確定相應機車的位置并把位置信號傳給主PLC。車載控制器主要負責機車的內部聯(lián)鎖以及根據(jù)主控室PLC發(fā)出的指令對機車的運行進行控制，同時記錄推焦車的推焦時間，攔焦車導焦柵的就位時間、熄焦車的準備好時間等，并經主PLC送到地面操作站形成報表，從而計算出推焦系數(shù)，以此達到對生產情況的監(jiān)督和考核。

1.4 常見故障分析

·檢測不到機車地址或地址檢測偏差:（1）查看地址卡工作狀態(tài)是否異常。如地址卡狀態(tài)碼顯示為FF，說明地址卡工作異常，有故障;如地址卡狀態(tài)碼顯示為AA，說明地址卡工作正常。（2）查看天線箱及與天線箱連接的電纜是否存在被碰掉或掛斷的現(xiàn)象。（3）檢查扁平電纜芯線是否短路或斷路。用萬用表測量R線和各G對線的電阻值，檢查R線和G對線是否短路、斷路。（4）查看電纜與始端箱的連接是否異常。

·通信異常:（1）檢查通信電纜連接器是否接觸不良。（2）檢查通信器件是否工作異常、死機。（3）是否與天氣有關。有時雨天或伴有雷電的雨天都可導致通訊異常。（4）查看周邊是否有同頻無線信號源的干擾。

2 結束語

用高新技術改造傳統(tǒng)焦化產業(yè)，加速產業(yè)結構調整，使焦化行業(yè)在“效益，環(huán)保，節(jié)能，創(chuàng)新”等方面有所突破，全面提升焦化行業(yè)技術與管理水平，這對于我們這個煤焦大省是一個重大而迫切的問題，也是我省經濟結構調整政策性重要導向之一。格雷母線位置檢測技術可以精確定位機車位置，減少了焦爐機車和焦爐本體的損壞，提高了生產自動化水平和生產效率，降低了生產成本，達到了預期的功能和要求。

［1］陳進，周曉輝.工業(yè)有軌作業(yè)機車自動定位控制［J］.電氣應用，2006（5）:65-68.

［2］程望斌，陳進.感應無線位置檢測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.電子技術，2011（6）:31-33.