1 前 言
随着工业现代化进程的加快冶金行业对生产过程自动化水平的要求不断提高但大型移动设备的全线自动化控制思路还不够完善尤其是移动设备与地面设备及主控室之间的通讯一直是制约全线自动化进一步开展的瓶颈。济钢**炼铁厂原料区域共有12台堆取料机均为车上手动操作没有实现主控制室自动操作及监控功能这不但影响了作业效率而且混匀矿质量指标很不稳定直接影响到烧结和炼铁生产。
为了解决移动设备与地面设备的通讯问题实现料场生产的全线自动化提高混匀矿各项指标我厂于2008年10月至2009年6月对料场大型移动设备实施了智能化改造。通过采用光纤通讯、视频监控、广播对讲和自动定位等技术成功地实现了大车操控无人化值守并取得了很好的生产效果。
2 “智能化”改造主要内容
移动大车智能化改造主要包括硬件设备和控制系统两个方面采用了以下几项关键技术。
2∙1 PLC 控制系统
大车控制采用昆腾 Unity-Pro PLC 控制系统设有电源模块、CPU 模块、以太网通讯模块、数字量输入、输出模块和模拟量输入、输出模块。
2∙2 光纤滑环及通讯扁电缆
光纤滑环是实现大车和地面光纤连接的装置（见图1）它由通讯卷筒驱动。通讯卷筒卷取的通讯扁电缆含5根芯软电缆和1根（12芯）单模光纤大车光纤和地面光纤通过光纤滑环对接实现大车和地面的通讯连接。
光纤滑环通讯装置是继无刷集电装置后更先进的中继装置能够完成光信号的稳定传输其传送介质采用高纯度的玻璃材料制成具有极高的抗电磁干扰性能、很好的绝缘性能和极高的抗腐蚀性能可确保通讯的高可靠性。其主要参数如下：
（1）光缆通讯接口组数：12P
（2）光缆接口连接方法：采用 SC 活动连接器
（3）光缆盘正反转圈数：≥50
特制扁电缆的结构如图2所示。其导体采用符合 IEC60228标准规定的镀锡铜导体；绝缘材料强度≥6MPa伸长率≥250％；护套材料的强度≥13MPa伸长率≥300％。该电缆*小弯曲半径为10D长期允许工作温度为90℃户外*低温度为－35℃并具备耐臭氧、耐油、抗紫外线和潮湿的特性。
2∙3 光端机
在大车和地面配电室各设置1台光端机负责通讯打包处理。光端机有1个光纤连接口、4个电口和1个同轴电缆接口。光纤接口完成车上和地面光纤连接；4个电口中的3＃ 口负责地面和大车音频连接（做头时只压接网线的前两芯车上和地面连接必须相对应）；同轴电缆接口负责视频连接大车上摄像头获取的视频信号通过光端机转换成同轴电缆传输信号传入主控室实现主控室监控大车的运行。
2∙4 低压滑触线
低压滑触线系统负责从地面给大车供电供电电压380V。滑触线系统由 H 型滑触线导轨、集电器、温度补偿器（防止热胀冷缩使划线轨道分断）、连接器等组成。滑触线由铜质材料加工而成对于频繁往返运行的混匀堆料机而言铜质滑触线较铝制滑触线更加耐磨延长了滑触线的使用寿命。
2∙5 大车定位装置
大车定位采用 XT －LWXZ 系列移动行走位置检测装置来实现。该装置的工作原理见图3。它是由随动型检测轮和与其转轴相连的增量型编码器组成。检测位置校正装置包括若干个地址板和一个收信器。地址板为无源器件主要由控制存储集成芯片和接收、发射天线组成。内部存储器存有地址板的内部码所有地址板的内部编码均系**不重复。收信器主要由射频电源发生器、地址板信号接受处理器、通信处理器和接收、发射天线组成。位置检测装置发出信号到大车 Unity-Pro PLC 中通过计算获得大车的实际位置再与显示器上的显示位置进行比较修正然后将位置信号传输给主控室监控画面。
个摄像头的通讯。在主控室监控电脑上通过工业电视监控软件即可完成现场设备监控图像的采集及亮度、焦距调节通过云台控制器完成监控位置的切换从而实现对现场重点设备的实时监控。
2∙7 智能广播对讲系统
智能广播对讲系统是由主控单元、用户板、控制电源、交换机、上光端机、下光端机、智能广播中端、终端扩音器等组成。智能广播系统采用数字交网计算机两级分散控制方式总线采用422结构。使用** C 语言编程具有技术先进、耗电省、灵活性强、可靠性高、功能完善、维护管理方便等优点。
智能广播对讲系统中继接口和信令完善组网功能强可组成全数字或数模混合的多级专用网或多级调度网。
系统全部电路板均智能化使用*新的HCMOS 集成电路和交换机专用芯片集成度高元件种类和电路板种类少。且各种电路板槽道可互换主机与维护终端之间由通信线连接维护终端交流220V 电源线可与主机共用一路。
智能对讲广播系统控制框图见图4。
3 改造后具备的功能
3∙1 大车流程对讲广播功能
对讲广播系统是在实现大车与主控室通讯畅通的前提下投入使用的它是实现移动设备无人化值守操作的安全基础。广播对讲系统通过光纤通讯设备上、下光端机的另一对接口实现主机与移动设备分机的广播对讲这在国内钢铁行业尚处于先进水平。其具体功能如下：
（1）我们将原料场流程启动触发点接入智能广播系统的用户模板中然后在智能广播控制主机中设定各流程需要触发的广播对讲电话的号码。这样当流程启动时流程设备附近被设定的对讲电话将被触发实现开启流程的同时进行广播确保流程启动时现场人员的安全。
（2）智能广播系统还可实现各对讲电话之间的互通功能方便现场各设备之间询问运行情况互通信息确保设备启停的合理操作以及堆取料机与地面皮带流程的安全、可靠运行。
（3）调度电话与智能终端的调度作用。调度电话的优先级*高可以在任何时间不管智能终端电话是否正在通话都能直接切断通话双方的电话进行与智能终端的优先通话。根据设定调度电话可以完成对所有现场智能终端的对话功能便于夜间工作时快速完成对所有岗位的人员查询和调度。
（4）与办公电话的互通。现场4位对讲电话可以直接拨打场内办公用8位行政电话。行政电话可以拨打主机号转接相应的对讲电话完成行政电话与现场对讲电话的互通方便技术管理人员对现场情况的快速了解而现场发现问题也可以快速汇报。
（5）与移动设备的电话互通。在堆、取料机上安装对讲电话终端通过上光端机和下光端机之间的光纤通讯完成移动设备和地面之间的电话互通以及流程广播确保堆、取料机开启时能够与主控室通信。移动设备出现故障时可以快速通知各方面人员以及流程上、下端人员确保不会出现压料等严重事故。
3∙2 大车准确定位
先进的移动设备行走位置检测系统成功地解决了移动设备定位不准的难题。此行走监测装置具有地址检测和检测误差消除功能能准确地输出移动设备行走的绝对地址并使移动机械行走位置检测长期保持准确（**到厘米）满足了自动定点堆、取的准确作业解决了因人工误操作造成的料场混料现象以及同轨道移动设备的碰撞问题为料场的科学管理及安全生产提供了保障。
3∙3 大车无人化值守功能
使用光纤滑环通讯装置很好地解决了移动设备与地面的通讯难题实现了大车和主控室的通讯。大车的控制程序、运行状态可传输到主控室从而实现了大车操控的无人化值守。
移动设备与地面的通讯见图5。
3∙4 大车自动折返功能
大车驱动采用由 AB-powerflex 700系列变频器驱动的变频电机它与定位系统和折返接近开关配合实现了大车的自动折返功能。当大车前进到料场的两侧碰到折返接近开关时大车前进中间继电器释放大车开始变频制动待变频器输出信号为零时发出反向运行合闸信号大车开始后退行车实现了重复往返运行的堆料机自动、平滑的折返。与以前的人工操作相比定点折返位置更加准确使得料头、料尾成分更加稳定。
4 使用效果
1）与传统大车相比较“智能”大车实现了畅通的通讯可以无人化值守操作；移动设备与地面皮带的联锁解决了因大车停止运行而地面皮带继续上料造成跑料的问题；大车运行状态可以**地反映在主控室监视器上并受到控制解决了车载触摸屏运行信息少的问题。
2）大车对讲系统方便地实现了生产过程中本机岗位和中控室及上、下流程各岗位的对讲联系无论是更换堆、取料料批还是大车出现故障时都能够快速联系和调度确保了生产的安全和稳定。
3）准确的定位和大车自动折返使堆取料作业更加精准大大提高了混匀矿的质量。如图6所示6月份改造之前混匀矿 SiO2 标准偏差基本在0∙2左右TFe 标准偏差基本在0∙28以上；改造完成后SiO2 标准偏差基本控制在0∙13左右TFe 标准偏差也逐步变小达到了国内同类企业较好的水平。
4）由于大车运行状况完全受控当出现故障时能快速查找和处理减少了故障处理时间。自改造完成后电气人员处理故障的时间由原来的平均每次30min 减少到5min；且停机次数减少大大降低了设备起停频次延长了其使用寿命。
5 结 语
总的来看济钢二铁原料场大车智能化改造取得了明显效果。改造后生产运行稳定再未出现过皮带压料、下料口堵塞等生产事故；设备故障也大大减少作业效率提高生产安全得到了保障。生产的连续、稳定保证了匀矿质量为烧结和炼铁工序降本增效创造了条件。
