焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械全自動(dòng)及無(wú)人操作模式的應(yīng)用

茍曉峰

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司焦化廠， 山西 太原 030003）

焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械是焦?fàn)t的關(guān)鍵裝備之一，為實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t的精益化生產(chǎn)操作，最大程度發(fā)揮技術(shù)裝備水平，要求移動(dòng)機(jī)械必須始終能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)模式功能，從而降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備本質(zhì)化安全水平，提高生產(chǎn)效率。

1 大型頂部裝煤焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械構(gòu)成

大型頂部裝煤焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械構(gòu)成，主要由推焦車、攔焦車、裝煤車、熄焦車（焦罐車）組成。結(jié)合環(huán)保高效生產(chǎn)需求，標(biāo)準(zhǔn)焦?fàn)t生產(chǎn)模型是兩座焦?fàn)t、兩座干熄爐，一臺(tái)或兩臺(tái)干熄焦提升機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式，推焦車、攔焦車、裝煤車和焦罐車分別為各自兩套焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械，一套配合生產(chǎn)，一套檢修或生產(chǎn)備用。推焦車運(yùn)行在焦?fàn)t機(jī)側(cè)位置，主要通過(guò)油缸驅(qū)動(dòng)完成開(kāi)啟和關(guān)閉爐門(mén)，將成熟的焦炭推出炭化室，裝煤時(shí)啟閉小爐門(mén)控制平煤桿完成平煤操作。攔焦車運(yùn)行在焦?fàn)t焦側(cè)位置，主要油缸驅(qū)動(dòng)完成開(kāi)啟和關(guān)閉爐門(mén)，配合推焦車推焦作業(yè)進(jìn)行導(dǎo)焦運(yùn)行。另外推攔焦車還配置了通過(guò)油缸驅(qū)動(dòng)的清門(mén)、清框機(jī)構(gòu)。裝煤車運(yùn)行在焦?fàn)t頂部，主要通過(guò)油缸驅(qū)動(dòng)完成裝煤孔蓋的開(kāi)啟和密閉，采用變頻器驅(qū)動(dòng)螺旋電機(jī)向炭化室內(nèi)有邏輯地下煤控制。焦罐車運(yùn)行在攔焦車下方，主要完成接焦并牽引焦罐車運(yùn)行到干熄焦系統(tǒng)提升機(jī)區(qū)域。移動(dòng)機(jī)械均配置了所有移動(dòng)機(jī)械的位置縱覽信息圖，走行定位系統(tǒng)，安全保護(hù)系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，油泵液壓系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)急系統(tǒng)，故障記錄系統(tǒng)，操作記錄系統(tǒng)等，并配置現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面視頻監(jiān)控系統(tǒng)，保證單體移動(dòng)機(jī)械的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。每組移動(dòng)機(jī)械的操作模式有無(wú)人操作模式，全自動(dòng)操作模式，半自動(dòng)操作模式，手動(dòng)操作模式，機(jī)旁聯(lián)鎖維修操作模式和不聯(lián)鎖單機(jī)操作模式。

2 大型頂部裝煤焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械構(gòu)成及應(yīng)用

全自動(dòng)模式為每爐操作時(shí)僅發(fā)一下動(dòng)作命令，車輛動(dòng)作信號(hào)自動(dòng)相互連鎖；半自動(dòng)模式為車輛操作時(shí)，走行、取門(mén)、清門(mén)、推焦等操作，每個(gè)動(dòng)作觸發(fā)一下動(dòng)作命令，觸發(fā)這些動(dòng)作不受其他車輛到位、焦?fàn)t本體系統(tǒng)信號(hào)等條件連鎖。單車一鍵操作或無(wú)人操作模式是建立在全自動(dòng)模式基礎(chǔ)上，無(wú)需每爐進(jìn)行操作，可每班操作一次；如遇循環(huán)暫停時(shí)間或設(shè)備故障時(shí)，司機(jī)操作車輛單車一鍵操作模式取消按鈕，即可半自動(dòng)、手動(dòng)或機(jī)旁作業(yè)。無(wú)人操作模式可實(shí)現(xiàn)司機(jī)室有人值守、中控遠(yuǎn)程操作功能。

單臺(tái)移動(dòng)機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻驅(qū)動(dòng)方式，具有起動(dòng)平穩(wěn)、對(duì)設(shè)備沖擊小、無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。走行采用變頻調(diào)速（一臺(tái)變頻器帶兩臺(tái)電機(jī)；通過(guò)變頻器與PLC 之間Profibus DP 總線連接，可使電機(jī)按照一定斜率無(wú)極減速直至停止，克服了機(jī)械慣性對(duì)定位的影響，實(shí)現(xiàn)精確定位。裝煤車給煤采用變頻調(diào)速，推焦和平煤均采用變頻調(diào)速（通過(guò)多圈絕對(duì)值編碼器來(lái)測(cè)量推焦桿和平煤桿行程），推焦及攔焦除塵，焦罐旋轉(zhuǎn)均采用變頻調(diào)速。電機(jī)均采用PTC 熱敏電阻保護(hù)。自動(dòng)定位系統(tǒng)采用爐號(hào)碼牌，閱讀識(shí)別裝置和走行增量編碼器結(jié)合比較準(zhǔn)確定位。

單臺(tái)移動(dòng)機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)以PLC 系統(tǒng)為核心，采用分布式接口模板配置結(jié)構(gòu)，數(shù)字量和模擬量等信號(hào)模板、MTS 傳感器之間（線性位移傳感器），通過(guò)Profibus DP 總線進(jìn)行連接，這種方式優(yōu)點(diǎn)是可大量減少電纜敷設(shè)的數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。操作面板采用友好的按鍵或主流觸摸屏操作電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作系統(tǒng)采用軟操作方式，應(yīng)用了西門(mén)子Wincc 等類型的畫(huà)面組態(tài)工控軟件。如Wincc 是一個(gè)開(kāi)放的過(guò)程可視化系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，它把生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化集成為一個(gè)系統(tǒng)，使操作與監(jiān)控的設(shè)計(jì)成為可能。

單臺(tái)移動(dòng)機(jī)械的網(wǎng)絡(luò)配置系統(tǒng)：為了真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)械的自動(dòng)對(duì)位聯(lián)鎖控制目的，采用先進(jìn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及光纖通訊技術(shù)，將移動(dòng)機(jī)械所在位置及當(dāng)前正在進(jìn)行何種作業(yè)等信息均通過(guò)以太網(wǎng)或無(wú)線通訊方式傳送到焦?fàn)t地面協(xié)調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛信息互享互通。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)充分利用100 M 以太網(wǎng)的快速響應(yīng)速度，為焦?fàn)t爐號(hào)的自動(dòng)識(shí)別、對(duì)位和焦?fàn)t四大車的對(duì)位聯(lián)鎖控制提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的硬件平臺(tái)。

焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械地面協(xié)調(diào)系統(tǒng)作為焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程協(xié)調(diào)管理控制中樞，主要完成一套移動(dòng)機(jī)械(推焦機(jī)、攔焦機(jī)、裝煤車、焦罐車或熄焦車)與焦?fàn)t本體系統(tǒng)(上升管系統(tǒng)、換向系統(tǒng)、放散系統(tǒng)、煤塔下煤系統(tǒng)、除塵地面站系統(tǒng)等)，干熄焦或熄焦系統(tǒng)之間的生產(chǎn)過(guò)程信息交互，接收推焦計(jì)劃專家系統(tǒng)的推焦與裝煤計(jì)劃的執(zhí)行和反饋，實(shí)現(xiàn)四大車在半自動(dòng)/全自動(dòng)等模式安全高效運(yùn)行。

中控遠(yuǎn)程站配置所有車輛操作畫(huà)面集中控制主機(jī)，可以通過(guò)HMI 界面觀察到所有機(jī)車當(dāng)前的位置、狀態(tài)等運(yùn)行參數(shù)，各車輛動(dòng)作機(jī)構(gòu)所有監(jiān)控畫(huà)面匯集到主控大屏幕顯示。四大移動(dòng)機(jī)械可以通過(guò)HMI 界面觀察到本車和其他機(jī)車所處的位置及功能狀態(tài)，可以收到來(lái)自推焦專家系統(tǒng)的相關(guān)推焦計(jì)劃。中控遠(yuǎn)程站可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能，焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械單臺(tái)可實(shí)現(xiàn)有人值守，無(wú)人操作模式的應(yīng)用。

焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械的全自動(dòng)模式的高效投用與項(xiàng)目初期設(shè)備系統(tǒng)規(guī)劃、選型、安裝調(diào)試和適應(yīng)性精細(xì)調(diào)整都是關(guān)鍵因素，另外投產(chǎn)運(yùn)行期間，機(jī)電一體化維護(hù)的定檢定修機(jī)制、本質(zhì)化安全改進(jìn)等措施的有效、有序科學(xué)推進(jìn)也是自動(dòng)化模式平穩(wěn)高效運(yùn)行的后期關(guān)鍵保障和基礎(chǔ)。焦?fàn)t爐體、工藝操作標(biāo)準(zhǔn)化的科學(xué)管理和設(shè)備備件材料的經(jīng)費(fèi)保證也是全自動(dòng)化長(zhǎng)期運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)?？v觀國(guó)內(nèi)大型焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械的全自動(dòng)使用率基本都保持在百分之九十，造成運(yùn)行率不能提升的主要原因是機(jī)械，電氣故障和操作不當(dāng)造成設(shè)備故障的影響，機(jī)電備件材料儲(chǔ)備不足、維修隊(duì)伍整體能力不強(qiáng)，人員配置不足，設(shè)備欠修；爐體變形，車輛系統(tǒng)性調(diào)整未配合到位都是重要的原因。對(duì)比全球范圍內(nèi)焦?fàn)t行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，如德國(guó)斯威爾根焦化廠，韓國(guó)現(xiàn)代焦化廠等均能長(zhǎng)期穩(wěn)定使用全自動(dòng)模式和無(wú)人操作模式操作，都是科學(xué)建設(shè)、規(guī)范維修、標(biāo)準(zhǔn)操作的行業(yè)典范。

3 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，國(guó)家全方位倡導(dǎo)各行各業(yè)積極推進(jìn)中國(guó)制造2025 和智能制造戰(zhàn)略，國(guó)內(nèi)的焦化行業(yè)龍頭企業(yè)如上海寶鋼焦化廠，馬鋼焦化，首鋼京唐焦化等也在聯(lián)合設(shè)計(jì)單位、自動(dòng)化研究機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)推進(jìn)大型焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械無(wú)人操作模式等項(xiàng)目的升級(jí)應(yīng)用工程，結(jié)合焦?fàn)t工藝生產(chǎn)的特殊性和國(guó)內(nèi)外先進(jìn)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，應(yīng)考慮應(yīng)用設(shè)備型號(hào)停產(chǎn)，焦?fàn)t高溫防護(hù)、機(jī)電選型設(shè)計(jì)、集中控制管理、防碰撞等方面，從裝備升級(jí)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、崗位勞動(dòng)力解放等多方面同時(shí)發(fā)力，已經(jīng)取得初步成效，引領(lǐng)中國(guó)焦化行業(yè)和企業(yè)奮力進(jìn)入智能制造高端標(biāo)準(zhǔn)梯隊(duì)，值得借鑒和學(xué)習(xí)。

大型焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化程度高，具備無(wú)人出焦能力，在控制環(huán)境污染方面比以往各種規(guī)格焦?fàn)t配套的裝備都有了大幅度提高，在節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)，環(huán)境保護(hù)方面，均發(fā)揮了重要的作用，對(duì)促進(jìn)煉焦行業(yè)的綠色化生產(chǎn)必將起到示范和推動(dòng)作用。焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械無(wú)人操作模式的高效運(yùn)行是一項(xiàng)系統(tǒng)性的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，它不僅要求移動(dòng)機(jī)械在設(shè)備方面具有精準(zhǔn)的定位識(shí)別、嚴(yán)謹(jǐn)可靠的自動(dòng)控制連鎖、及時(shí)準(zhǔn)確的通訊交互，還必須依靠設(shè)備本質(zhì)化安全系統(tǒng)的鋪墊，持續(xù)有序推進(jìn)和流程化管理也是重要的支撐。