宋 健

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司萊蕪三控冶金建設(shè)監(jiān)理事務(wù)所，山東 濟(jì)南271104）

1 前 言

山鋼萊蕪分公司焦化廠現(xiàn)有4座焦?fàn)t，焦?fàn)t的生產(chǎn)是焦化廠眾多生產(chǎn)流程中最重要的環(huán)節(jié)之一，是聯(lián)系了煤焦區(qū)域和化產(chǎn)品區(qū)域的樞紐。裝煤車受煤過(guò)程的順利進(jìn)行主要取決于煤塔底部煤塔漏嘴、壓風(fēng)閥的可靠動(dòng)作，裝煤工序的正常有序進(jìn)行，影響焦?fàn)t的正常生產(chǎn)以及后續(xù)化產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工。傳統(tǒng)的煤塔漏嘴、壓風(fēng)閥控制方式存在線路復(fù)雜、動(dòng)作不準(zhǔn)確、故障率高等缺陷。因此，如何找到一種安全、可靠的控制方式，對(duì)焦?fàn)t的生產(chǎn)將帶來(lái)巨大的影響。

2 取煤系統(tǒng)

裝煤車取煤是焦?fàn)t生產(chǎn)的第一道工序，直接影響到焦?fàn)t生產(chǎn)的后序工作。加煤車運(yùn)行在焦?fàn)t爐頂?shù)能壍郎?，煤塔位于整個(gè)焦?fàn)t的中間位置，加煤車和煤塔是兩個(gè)互相獨(dú)立運(yùn)行的部分。煤塔漏嘴位于煤塔底部，煤塔漏嘴在加煤車的取煤過(guò)程中發(fā)揮重要的作用，加煤車司機(jī)對(duì)煤塔漏嘴高效的控制，決定了整個(gè)取煤過(guò)程的順利，直接影響后續(xù)焦?fàn)t的生產(chǎn)過(guò)程。

位于煤塔底部的煤塔漏嘴一共有3排，每排一共有4 個(gè)漏嘴，煤塔漏嘴都有開(kāi)閉和壓風(fēng)3 個(gè)動(dòng)作信號(hào)，一共有36個(gè)數(shù)字量信號(hào)，所有的控制指令都是由加煤車司機(jī)室內(nèi)的司機(jī)發(fā)出，通過(guò)控制漏嘴的開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)取煤的過(guò)程。

3 取煤控制方式

3.1 傳統(tǒng)取煤控制方式

傳統(tǒng)控制方法采用電磁控制原理。工人操作的裝煤車和固定的煤塔是相互獨(dú)立且分離的兩個(gè)分部，控制系統(tǒng)在裝煤車司機(jī)室內(nèi)，煤塔底部是煤塔漏嘴和壓風(fēng)閥及其控制線路，怎樣保證在移動(dòng)的裝煤車司機(jī)室內(nèi)的司機(jī)對(duì)漏嘴、壓風(fēng)閥控制，對(duì)整套系統(tǒng)的順利運(yùn)行、焦?fàn)t的生產(chǎn)至關(guān)重要。電磁控制原理組成中，發(fā)送信號(hào)時(shí)通過(guò)裝煤車上的電磁鐵動(dòng)作，固定部分煤塔底部地面上裝設(shè)的電磁接近開(kāi)關(guān)，用來(lái)接收裝煤車發(fā)出的信號(hào)。

控制流程：裝煤車司機(jī)發(fā)出指令→相應(yīng)電磁鐵得電→磁接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作→電磁閥、接觸器動(dòng)作。具體控制過(guò)程：煤塔漏嘴、壓風(fēng)閥的動(dòng)作指令由位于加煤車司機(jī)室內(nèi)部的司機(jī)發(fā)出；司機(jī)按下煤塔漏嘴、壓風(fēng)閥開(kāi)閉按鈕后，其有線連接的電磁鐵得電勵(lì)磁；勵(lì)磁后的電磁鐵觸發(fā)相對(duì)應(yīng)的磁接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，感應(yīng)距離5～10 cm；控制開(kāi)閉的磁接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合將信號(hào)輸入PLC 輸入點(diǎn)，PLC 通過(guò)輸出繼電器控制相關(guān)的控制開(kāi)閉的接觸器動(dòng)作，電機(jī)得電后，煤塔漏嘴相應(yīng)控制排打開(kāi)或者關(guān)閉，壓風(fēng)閥線圈得電或者失電，完成風(fēng)吹動(dòng)作。

此種方式為傳統(tǒng)的電磁控制，在焦?fàn)t的煤塔底部共有12個(gè)漏嘴和壓風(fēng)閥，漏嘴有開(kāi)閉兩個(gè)動(dòng)作、壓風(fēng)閥有一個(gè)動(dòng)作，因此需要裝設(shè)36 個(gè)電磁鐵和36個(gè)磁接近開(kāi)關(guān)，每個(gè)電磁鐵和磁接近開(kāi)關(guān)都是由有線控制，因此設(shè)備越多，線路越復(fù)雜，設(shè)備的故障點(diǎn)和故障率相應(yīng)的會(huì)越來(lái)越高，對(duì)加煤車取煤系統(tǒng)的維護(hù)就越困難。為了保證加煤車取煤的順利進(jìn)行，同時(shí)也降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少設(shè)備的故障率，對(duì)原控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，采用無(wú)線電控制方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 智能取煤控制方式

通常在無(wú)線控制時(shí)，會(huì)采用紅外線或電磁波作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇椋ㄟ^(guò)媒介使得無(wú)線控制功能得以實(shí)踐，通過(guò)無(wú)線實(shí)現(xiàn)指令的收發(fā)功能。首先，需要對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，主要過(guò)程為通過(guò)特點(diǎn)的編碼方式進(jìn)行編碼，編碼后經(jīng)過(guò)調(diào)制、載波輸出后，發(fā)射出去，這是指令的采集和發(fā)射模塊需要做的工作。相對(duì)應(yīng)的接收模塊，則是進(jìn)行解碼的操作，通過(guò)解碼，將經(jīng)過(guò)編碼加密的指令提取出來(lái)，還原成為原來(lái)的命令，通過(guò)執(zhí)行器執(zhí)行相關(guān)的指令［1］。

無(wú)線控制系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，它們分別是位于裝煤車的發(fā)射端裝置、煤塔漏嘴接收端裝置以及核心單元單片機(jī)，通過(guò)三者密切的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)煤塔漏嘴、壓風(fēng)閥的控制。

3.3 智能取煤控制系統(tǒng)的組成與工作原理

煤塔漏嘴的控制方式主要思路：?jiǎn)纹瑱C(jī)將檢測(cè)到得按鍵信息經(jīng)過(guò)單片機(jī)編碼后通過(guò)無(wú)線電發(fā)送到接收端，接收端系統(tǒng)對(duì)該數(shù)據(jù)（控制信號(hào)）進(jìn)行判斷，并控制相應(yīng)的執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信控制［2］，如圖1所示。

圖1 無(wú)線通訊結(jié)構(gòu)示意圖

在此設(shè)計(jì)系統(tǒng)中主要的控制設(shè)備分別位于移動(dòng)的裝煤車和固定的煤塔底部，移動(dòng)部分的設(shè)備主要是進(jìn)行指令的輸入，通過(guò)對(duì)加煤車司機(jī)的指令進(jìn)行分析后，進(jìn)行相關(guān)的處理，然后通過(guò)單片機(jī)和無(wú)線傳輸芯片發(fā)送出去。與此同樣，在固定端的煤塔底部，相關(guān)的控制設(shè)備是接收端的單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)芯片組成的控制端系統(tǒng)，主要功能是接收裝煤車的各種指令包，通過(guò)解碼對(duì)司機(jī)室發(fā)出的各種信號(hào)進(jìn)行解包還原，然后控制相應(yīng)的設(shè)備動(dòng)作，從而通過(guò)整個(gè)通訊控制過(guò)程完成裝煤車的取煤。煤塔漏嘴取煤無(wú)線控制系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)主要是C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

項(xiàng)目中的輸入信號(hào)主要由裝煤車司機(jī)發(fā)出，裝煤車的司機(jī)通過(guò)操作臺(tái)的輸入端將各種數(shù)字量和模擬量輸入指令輸入到發(fā)射端的單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)輸入指令進(jìn)行編碼打包處理后，通過(guò)發(fā)射端的無(wú)線傳輸芯片將指令信息傳送出去供接收端使用。煤塔底部固定的接收端的接收控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)射端發(fā)送的指令信息進(jìn)行接收和初步處理后，傳送給相連接的接收端的單片機(jī)，單片機(jī)按照對(duì)應(yīng)的解碼規(guī)則，將指令信號(hào)解碼，變?yōu)樗緳C(jī)室司機(jī)發(fā)出的指令信息，單片機(jī)進(jìn)而操縱相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作，煤塔中的煤順利進(jìn)入加煤車的儲(chǔ)罐中，完成裝煤車的整個(gè)取煤過(guò)程。

4 結(jié) 語(yǔ)

從影響煤塔取煤的故障原因入手分析，通過(guò)對(duì)問(wèn)題和操作方式進(jìn)行分析，研制出了分離式中遠(yuǎn)距離煤塔智能取煤控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，自動(dòng)化程度進(jìn)一步提升，系統(tǒng)工藝的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)。煤塔取煤無(wú)線控制符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的生產(chǎn)需求，工作人員可以實(shí)現(xiàn)在司機(jī)室內(nèi)完成加煤車取煤的全部過(guò)程，節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)的時(shí)間，提升了工作效率，設(shè)備的故障率大大降低，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)。雖然設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用要求，但是由于生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)工藝、人為操作等多方面因素的影響，本控制系統(tǒng)的許多方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善：1）人機(jī)操作可以更加簡(jiǎn)化和人性化。可以增設(shè)人機(jī)互動(dòng)觸摸屏以及現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器執(zhí)行情況顯示。2）增加網(wǎng)絡(luò)模塊，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程進(jìn)行訪問(wèn)和故障的處理。