镍铁自动化行车控制系统方案

1、镍铁矿热炉炉自动化行车车控制系统技技术方案武汉利德测测控技术股股份有限公公司饶生峰 1372202099557目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc366483376 1前言 PAGEREF _Toc366483376 h 3 HYPERLINK l _Toc366483377 2系统控控制结构 PAGEREF _Toc366483377 h 3 HYPERLINK l _Toc366483378 3系统组组成结构 PAGEREF _Toc366483378 h 4 HYPERLINK l _Toc366483379 4格雷母母线定位技技术 PAGEREF _T

2、oc366483379 h 8 HYPERLINK l _Toc366483380 5系统安安全保障 PAGEREF _Toc366483380 h 19 HYPERLINK l _Toc366483381 6上位机机功能说明明 PAGEREF _Toc366483381 h 21 HYPERLINK l _Toc366483382 6.1系系统简介 PAGEREF _Toc366483382 h 21 HYPERLINK l _Toc366483383 6.2权权限管理与与登录 PAGEREF _Toc366483383 h 21 HYPERLINK l _Toc366483384 6.3主

3、主菜单 PAGEREF _Toc366483384 h 22 HYPERLINK l _Toc366483385 6.4行行车操作及及状态显示示 PAGEREF _Toc366483385 h 23 HYPERLINK l _Toc366483386 6.5行行车故障显显示 PAGEREF _Toc366483386 h 24 HYPERLINK l _Toc366483387 6.6行行车趋势图图 PAGEREF _Toc366483387 h 24 HYPERLINK l _Toc366483388 6.7生生产产量报报表 PAGEREF _Toc366483388 h 25 HYPERL

4、INK l _Toc366483389 6.8料料罐车操作作及状态显显示 PAGEREF _Toc366483389 h 26 HYPERLINK l _Toc366483390 6.9料料罐车故障障显示 PAGEREF _Toc366483390 h 26 HYPERLINK l _Toc366483391 6.10登录报表表 PAGEREF _Toc366483391 h 27 HYPERLINK l _Toc366483392 7现场图图片 PAGEREF _Toc366483392 h 28 HYPERLINK l _Toc366483393 7.1矿矿热炉平板板车格雷母母线定位 PA

5、GEREF _Toc366483393 h 28 HYPERLINK l _Toc366483394 7.2矿矿热炉炉顶顶自动化行行车格雷母母线定位 PAGEREF _Toc366483394 h 28前言 格雷母线线技术是利利德公司具具有自主知知识产权的的专利技术术，已成功功应用于港港口、钢铁铁、铁路等等众多领域域，具有非非接触、检检测精度高高、寿命长长等特点，定定位精度可可达5mmm。 行车控制制系统采用用全自动的的工作方式式，无论上上料、下料料、到位都都由系统自自动，完成成，运行过过程中无需需人为干入入，只需在在初始步时时，操作人人员正确选选择现场状状态，如加加入哪个料料仓、再按按下自动

6、启启动即可。系统控制结结构图 SEQ 图 * ARABIC 1系统统控制结构构图行车的三种种控制方式式选择在行行车司机室室进行，在在进行控制制方式切换换时，行车车的任何机机构动作的的动作停止止。只有选选择为“自动”时，才能能进行自动动运行控制制，该控制制方式在上上位机上进进行。当行行车上选择择“自动”时，上位位机可以选选择“远程自动动”和“远程手动动”两种方式式。远程自动时时，当行车车满足自动动运行条件件，可以在在上微机启启动自动运运行，这时时行车将自自动进行取取料、加料料、放空罐罐等循环动动作。远程手动时时，用户可可以输入一一个坐标，行行车自动走走行至该处处；也可以以对各机构构手动选择择速度

7、和走走行方向来来控制。行车和料罐罐车间的动动作通过通通讯来协调调，实现自自动取料罐罐和放空料料罐的动作作。 dd)行车出出现紧急情情况时，可可以在上微微机上按下下急停按钮钮来紧急停停车。为防防止自动时时设备失控控，自动控控制系统对对通讯状态态进行实时时监视，一一旦通讯异异常，则行行车和自动动控制系统统的PLCC均会自动动紧急停车车，确保系系统运行的的安全。 ee)增加第第三套行车车控制系统统实现1/2号行车车的备份，当当1/2号号行车故障障时，通过过手动切换换可以替代代该行车。系统组成结结构 系统主主要是对行行车实施自自动控制。以提高工工作效率和和工作质量量。图 SEQ 图 * ARABIC

8、2控制制系统组成成结构图从部件所处处的控制层层级来分:可分为中中控级、现现场级部件件。中控级部件件:上位机机、光纤交交换机、中中控PLCC、无线网网桥等系统组成，实实现自动/手动操作作，自动操操作的初始始化选择等等。现场级部件件:主要有有PLC、光纤交换换机、RSS485通通讯模块、变频器、振荡台、地址解码码器、天线线箱、格雷雷母线、AAD转换模模块、称量量机构、车车检地址解解码器、天天线箱、格格雷母线、车检振荡荡台等；其其中地检格格雷母线安安装在现场场行车小车车一侧，天天线箱安装装在小车上上，车检格格雷母线安安装在现场场行车大车车一滑线侧侧，天线箱箱安装在大大车上，除除大车车检检格雷母线线振

9、荡台安安装在中控控制室，其其他设备安安装在行车车电气室的的电气柜里里。现场站又可可以分为电电源部分、地址检测测部分和控控制部分。电源部分：隔离变压器器:将3380V电电压变成220VV电压,起起电压隔离离作用。24V开关关电源:将将2200V电压变变成24VV直流电压压,为需要要24V电电压的部件件供电。地址检测部部分：震荡台:产产生39KKhz的正正弦波交流流信号送到到天线箱。其输出信信号峰峰值值一般为55-8V。不的随意意改变其输输出值的大大小。天线箱:将将震荡台送送来的399Khz的的正弦波交交流信号滤滤波放大,变成电磁磁场信号。格雷母线:接收天线线箱发射的的电磁场信信号,将其其变为50

10、0-2000mv的交交流电压送送到地址解解码器解析析出地址。 地址接口板板:转换物物理接线方方式,把格格雷母线通通过接线端端子送来的的模拟信号号再通过排排线送到地地址解码器器。地址解码器器:对输入入的模拟信信号滤波、放大处理理后得到小小吊的物理理地址。同同时接收AAD模块通通过串口送送来的重量量值，再将将地址和重重量通过另另一串口主主动送到PPLC中。重量检测部部分：重量传感器器：将所承承受的重量量转换为电电流输出通通过无线方方式传输到到PLC的的RS2332模块。控制部分:PLC：运运行程序，采采集地址、重量信息息、平车状状态数据，综综合处理后后送地址、重量、各各种状态信信息给中控控室上位机

11、机，同时输输出相关控控制方向，速速度到变频频器，控制制平移电机机动作。行车控制1）、车载载柜2、地面柜柜（中控室室内）格雷母线定定位技术基于格雷母母线的位置置检测有两两种方式：地上检测测方式和车车上检测方方式，两种种检测方式式格雷母线线的结构基基本一样。本系统采采用地上检检测方式。1.格雷母母线的结构构 图 SEQ 图 * ARABIC 3格雷母线线外形图针对工业生生产上的大大型移动机机车的自动动化而采用用的格雷母母线是一种种结构独特特的非屏蔽蔽电缆，它它是地址检检测的最重重要的部件件。 轨间电缆缆可采用很很多种布线线方式，如如使格雷母母线每隔一一定距离相相交叉，形形成交叉感感应回线，如如图2

12、所示示。图中的的L1和LL2分别是是线圈的长长和宽。 图 SEQ 图 * ARABIC 4交叉格雷雷母线的位位置测试 图5是11对L线，55对G线，11对R线的的实用电缆缆平铺图，格格雷母线的的外侧是二二根起保护护作用的钢钢缆，钢缆缆内侧有多多根导线绞绞合在一起起，每根导导线均为交交叉形式，GG0、G11、G2、G3、GG4对线交交叉间隔为为100、200、 4000、8000、1600Omm，而而宽度相同同均为1000mm，根根据功能区区分可分为为通信线(L)，地地址线(GG)，地址址基准线(R)三种种，如果将将这些对线线平铺，可可以得到图图3所示的的电缆结构构平铺图。在实际使使用上，为为了

13、避免在在同一位置置上同时存存在着多个个交叉点，所所以在电缆缆的编制上上均是采用用格雷码的的编码方式式。图 SEQ 图 * ARABIC 5格雷雷母线对线线平铺图图 SEQ 图 * ARABIC 6无线线感应地址址测试原理理图2.地面位位置检测原原理如图7所示示，机车上上的天线由由多匝导线线绕制而成成，长为1100 mmm，宽为为10O mm。格格雷母线沿沿机车轨道道平铺，安安放在机车车上的天线线尽可能在在格雷母线线的水平正正上方。当当电缆的天天线在格雷雷母线G00对线第11号位置发发射信号或或发射载波波时，在电电缆的始端端，R端与与G2端收收到的信号号相位相同同，而由于于G0与GG1对线端端口

14、与发射射位之间存存在着奇次次交叉，所所以，R端端与G0端端G1端收收到的信号号相位相反反。电缆端端口的信号号分别经过过地上局的的带通滤波波后，各路路G线信号号分别与RR线信号进进行比较鉴鉴相，同相相为0，反反相为1，此此时，实际际上已经得得到一个三三位的格雷雷码0111，对应十十进制数为为3。 图图 SEQ 图 * ARABIC 7地面测试试地址示意意图3.精密地地址检测原原理不管是地面面位置测试试方法，还还是车上位位置测试方方法，其定定位精度为为天线纵向向长度，也也即G0对对线交叉点点的距离。为了提高高机车位置置测量精度度而进一步步缩小交叉叉点间的距距离，势必必会使天线线与电缆之之间收到的的

15、信号的幅幅度减小而而难以检测测，所以必必须另外采采取方法来来进行精密密地址检测测。 图8是是精密定位位检测的示示意图。随随着天线的的移动，天天线或电缆缆收到的信信号的电压压幅度U00呈三角波波形状，这这电压幅度度相对反映映了天线的的精密位置置。但是，由由于天线离离电缆的距距离和天线线发射信号号的幅度，本本身是不稳稳定的，所所以以上的的方法并不不能准确测测试精密地地址。为此此，引进了了另一对与与G0错开开交叉的对对线L0，此此对线中产产生的电压压幅度的三三角波曲线线也正好与与G0对线线产生的电电压幅度的的锯齿波曲曲线错开，这这二根曲线线随着天线线离电缆的的远近和发发射信号的的大小同时时涨落，所所

16、以它们之之间的比值值U0/uu0是稳定定的，那么么我们可以以用这个值值来计算出出精密地址址的值来，理理论上可以以获得任意意高的定位位精度。由由于天线没没有抗干扰扰能力，它它发射信号号时伴随噪噪声的发射射，格雷母母线地址对对线获得有有用信号时时也不能抑抑制噪声，比比值U0/u0与相相应的位置置关系也就就不准，这这样就不可可能获得很很高的定位位精度，必必须对比值值U0/uu0与相应应的位置关关系采用数数字化以提提高定位的的抗干扰能能力。目前前可以用这这种方法稳稳定地将最最小的交叉叉地址间隔隔(一般为为100 mm)分分为20份份，即可达达到 5 mm的定定位精度。图 SEQ 图 * ARABIC

17、8 电电压模拟量量变化与精精密地址的的关系4.格雷母母线位置检检测方式的的特点通过安装装在移动机机车上的天天线箱与敷敷设在地上上的格雷母母线之间的的电磁耦合合来检测移移动机车的的位置，无无机械性接接触磨损，因因而可高速速准确地检检测和传送送位置信息息；由于格雷雷母线为多多对以一定定规律交叉叉扭绞结构构，能有效效地抑制外外部散杂电电平的干扰扰；由于是利利用各对地地址线接收收到的信号号的相位和和基准线接接收到的信信号的相位位相比较，以以同相为“0”，反相为为“1”进行组合合而得到的的地址信息息，所以地地址稳定，不不受电平波波动的影响响；能在移动动机车行走走范围内连连续地、高高精度地检检测绝对地地。

18、选择那一种种地址检测工作方式要要根据控制制系统的需需求来考虑虑决定。如如果控制系系统的重心心在移动站站上，则采采用车上检检测方式较较好；如果果控制系统统的重心在在固定站，则则采用地上上检测方式式较合适。5.地上检检测系统的的构成主要由地址址编码发生生器、天线线箱、格雷雷母线、位位置检测单单元、PLLC模块等等部分组成成。主要完完成地址编编码信号的的发射以及及位置的检检测，并将将位置信息息输送到用用户的PLLC中。主要技术指指标、地址分分辨率：55mm、数据输输出接口： RS2232转MModbuus Pllus、发振调调制频率：地址检测测系统399Khz。、地面站站功耗：100WW、车载站站功

19、耗：100WW、天线箱箱和母线间间的距离660-2000mm可可调图 SEQ 图 * ARABIC 9地上上检测示意意图地址解码器器面板显示示说明图 SEQ 图 * ARABIC 10检检测单元面面板PWR:亮系统电源源正常S01：闪烁系统正常常运行S02：亮来自天线线箱的信号号过小S04：亮接口单元元（继电器器输出单元元）刷新指指示S05：亮串行通信信口0的接接收指示S06：亮串行通信信口0的发发送指示S07：亮串行通信信口1的接接收指示S08：亮串行通信信口1的发发送指示A01-AA15：亮地址检测测的格雷码码指示。AA01为高高位，A115为低位位数码指示高四位的的单位为米米，低三位位的

20、单位为为毫米6、车上检检测方式(1)车上上检测方式式的特点是是：编码电缆为为信号“发射天线线”，车上安安装有地址址“接收天线线”；地址检测单单元在车上上，各车直直接得到本本车的地址址；各车的地址址分别通过过通信送到到地面站，地地面站再通通过通信“告诉”其他车。 (2)车上上检测原理理及框图车上检测原原理及框图图如图6、7所示。编码电缆始端箱终端箱天线箱地址检测单元阻抗配单元功率放大器地址编码发生器 图6 车上上位置检测测原理框图图7、编码电电缆位置检检测方式的的特点（1）由于于通过安装装在移动机机车上的天天线箱与敷敷设在地上上的编码电电缆之间的的电磁耦合合来检测移移动机车的的位置，所所以无机械

21、械性接触磨磨损，因而而可高速准准确地检测测和传送位位置信息；（2）由于于编码电缆缆为多对以以一定规律律交叉扭绞绞结构，能能有效地抑抑制外部散散杂电平的的干扰；（3）由于于是利用各各对地址线线接收到的的信号的相相位和基准准线接收到到的信号的的相位相比比较，以同同相为“0”，反相为为“1”进行组合合而得到的的地址信息息，所以地地址稳定，不不受电平波波动的影响响；（4）能在在移动机车车行走范围围内连续地地、高精度度地检测绝绝对地址。选择那一种种地址检测工作方式要要根据控制制系统的需需求来考虑虑决定。如如果控制系系统的重心心在移动站站上，则采采用车上检检测方式较较好；如果果控制系统统的重心在在固定站，

22、则则采用地上上检测方式式较合适。本系统采用用了车上检检测和地上上检测两种种检测方式式。图7 车上上位置检测测方式原理理示意图8、车上检检测系统的的构成如图6所示示，系统由由地面站和和车载站组组成 （1）、地面站：由编码电缆、终端箱、地面发振装置等部分组成。如图8所示。 地面站主要要完成如下下任务：地地址编码、功率放大大，信号发发射。图8 地面面站原理框框图（2）、车车载站：主主要由地址址检测单元元、天线箱箱等部分组组成。如图图9所示。车载站主要要完成地址址编码信号号的接收和和解调（地地址检测）。图9 车载载站原理框框图9、车上检检测主要技技术指标1、地址分分辨率：55mm2、数据输输出接口：R

23、S23323、工作频频率：500.0000Khz.4、车载站站功耗：100WW10、车上上检测地址址检测单元元面板显示示说明图10 地地址检测单单元面板图图如图10所所POW为为电源指示示灯，亮说说明系统供供电正常，灭灭说明系统统供电不正正常。RUUN为系统统运行指示示灯，它不不断闪烁说说明系统工工作正常，否否则系统已已经停止运运行。ERRR为出错错指示灯，如如果它亮，则则说明有一一天线箱工工作不正常常。RX00和TX00为串口通通讯指示灯灯,RX00闪烁说明明通讯接收收正常,TTX0闪烁烁说明通讯讯发送正常常。G155至G0为为格雷码地地址显示指指示灯，亮亮说明该位位为1，灭灭为0。数码管显

24、示示当前位置置，单位为为m，如99.2355m。P2为RSS232/RS4885通讯端端口。P5为天线线箱信号输输入接口，IIN1+和和IN1-为一对天天线输入，IIN2+和和IN2-为一对天天线输入。P6为系统统24V供供电接口，+24V接接到端子的的+24VV，电源地地接到GNND。11格雷雷母线维护护注意事项项故障1、本本手册仅适适用于各部部件配置如如下的系统统：地址检测单单元采用数数码显示地地址检测单单元具有通讯协协议转换模模块2、本系统统所有部件件的设定参参数不得任任意更改或或调整，这这样有可能能致使系统统运行异常常甚至瘫痪痪；系统在在运行或维维修时对部部件间的连连接电缆不不要带电插

25、插拨，带电电插拨可能能损坏某些些元器件。3、各类系系统设置文文件不许更更改，以防防止系统环环境发生变变化。4、设备地地线要可靠靠接地防防止干扰信信号的窜入入。12格雷雷母线故障障处理本系统标准准化程度高高，具有高高可靠性；结构简单单，地址检检测和数据据通信彻底底分开，技技术思路清清楚，便于于维护。（1）地址址检测保证地址检检测系统可可靠、无故故障运行是是此系统的的基础。由由于地址检检测系统各各功能部件件安装位置置、所处环环境不同，其其出现故障障的可能性性也不同，在在系统出现现异常时，为为了迅速定定位、排除除故障，应应遵循以下下原则：故障查找找顺序为车车载部件电气室室部件格雷母线线部件；优先使用

26、用交换法定定位故障，利利用订购的的备件或备备用设备上上相同型号号的部件对对可能的故故障部件替替换，不要要轻易对部部件进行拆拆御或对设设定值进行行调节。故障现象11：检测不不到平车地地址，平车车在轨道上上行走，但但此时相应应地址解码码的格雷码码LED指指示灯不亮亮，LCDD上显示地地址为乱码码。系统断电重重启后查看看故障是否否消除。先先查看天线线箱是否被被碰掉或者者歪斜、连连至天线箱箱的电缆是是否被挂断断打开分站控控制柜，用用万用表测测量地址信信号发生单单元(振荡荡台)输出出端电压，正正常情况下下有效值为为4-100V，出厂设设置为6-7V；用万用表或或示波器查查看匹配放放大单元各各G线上的的输

27、出，随随着机车移移动，正常常情况下，GG线上信号号的峰峰值在 0-3VV左右变化化拨下匹配放放大单元输输入电缆，用用万用表测测量R线、L线和各各G对线的的电阻值应应为20-60左右，检检查R、LL、G对线线是否短路路、断路在上步测量量明确电缆缆部分存在在故障时，查查看电缆是是否损坏、段间箱或或始端箱的的连接异常常故障现象22：地址解解码模块上上地址显示示正常，但但触摸屏中中无法显示示正常数据据。此种故障出出现时一般般有以下几几种情况：（1）地址址解码模块块到PLCC之间的硬硬线路由发发生断路故故障，请检检查地址板板到PLCC的2322通讯线是是否正确，以以及周边电电缆的连接接状况。检检查控制柜

28、柜当中PLLC以及主主站PLCC运行灯是是否正常。（2）协议议转换模块块供电发生生异常或模模块损坏，查查看协议转转换模块面面板上的电电源指示灯灯是否正常常，通讯灯灯是否正常常闪烁。故障现象33：平车自自动运行当当中，和其其他平车不不同步并在在某些不固固定位置左左右摇摆不不定。检查天线箱箱是否歪斜斜，不正对对格雷母线线。如歪斜斜请重新安安装天线箱箱，检查格格雷母线是是否有划伤伤及没拉紧紧现象。检检查电控柜柜当中格雷雷母线接线线板上的各各个接线是是否松动。替换法更换换电控柜当当中的地址址板以及震震荡台。 系统安全保保障为了防止人人为操作失失误和系统统设备出现现故障引起起人身伤亡亡、设备损损坏事故，

29、本本系统添加加了一些安安全保障急急停报警功功能。注意：本系系统不能消消除和杜绝绝所有的安安全隐患！序号故障名称说明处理方法1变频故障变频器发生生了故障根据故障代代码处理好好外部故障障,按下故故障复位按按扭,如不不能恢复,到现场断断开变频器器供电开关关,1分钟钟后再合上上,2电机热保护护故障电机热继断断开检查电机及及热继3走行故障平车运行过过程中在同同一个位置置停车过长长时间行车机构打打滑,电机机不动作或或格雷母线线系统造成成地址故障障4急停故障HMI急停停按扭按下下、PLCC之间及PPLC与上上位机之间间通讯超时时处理完突发发情况后,解除急停停检查网线连连接、设备备供电。检查无线网网桥、交换换

30、机和POOE的工作作状态是否否正常5料罐仪表通通讯故障PLC与料料罐称重仪仪表RS4485通讯讯超时检查PLCC通讯模块块、相应称称重仪表工工作状态6行车位置调调整故障行车与目标标位置对中中失败检查行车相相应机构制制动器及电电气回路7行车上限位位报警行车上限位位动作检查上限位位是否工作作异常绝对值编码码器工作是是否异常8上位机与主主控PLCC之间通讯讯故障上位机与主主控PLCC之间通讯讯超时检查上位机机和主控PPLC的网网线和水晶晶头是否完完好，水晶晶头是否正正常插入通通讯口，上上位机网卡卡是否异常常，光纤交交换机是否否工作异常常。9主控PLCC与行车PPLC之间间通讯故障障主控PLCC与行车

31、PPLC之间间通讯超时时检查主控PPLC与行行车PLCC的网线和和水晶头是是否完好，水水晶头是否否正常插入入通讯口，各各通讯模块块和通讯口口是否异常常，无线网网桥供电和和工作情况况是否异常常，光纤交交换机是否否工作异常常，光纤和和光纤跳线线是否完好好。10主控PLCC与平车PPLC之间间通讯故障障主控PLCC与平车PPLC之间间通讯超时时检查主控PPLC与平平车PLCC的网线和和水晶头是是否完好，水水晶头是否否正常插入入通讯口，各各通讯模块块和通讯口口是否异常常，光纤交交换机是否否工作异常常，光纤和和光纤跳线线是否完好好。 备注注：上述安安全功能只只有在设备备正常工作作时才起作作用，如果果设备

32、不正正常，可能能会出现错错误急停和和报警现象象。在操作作本系统过过程当中除除满足以上上安全保护护外，还必必须严格遵遵守起重行行业安全操操作规范。上位机功能能说明系统简介本系统的主主要功能是是对行车进进行自动控控制，实现现自动抓取取料罐、自自动加料、自动放回回空罐这一一循环生产产过程。该该自动控制制系统的所所有操作都都在上位机机画面上进进行，整个个生产过程程可在上位位机实时监监控。该系统的控控制方式分分为HMII手动和自自动两种方方式。上位位机画面上上主要有以以下功能：行车位置置显示（XX、Y、ZZ三个方向向）、122个料罐重重量显示、行车的自自动和手动动操作、急急停和故障障复位、故故障查询、使

33、用人员员管理与登登录报表、生产报表表、料罐坐坐标设置。 权限管理与与登录配置用户：有管理权权限的人员员可以添加加和删除授授权使用的的操作员、技术员等等用 户，并并可设置各各用户的初初始密码。密码修改：当前登录录人员修改改自己的登登录密码注销：当前前登录人员员退出登录录状态用户登录：使用人员员登录监控控系统主菜单主菜单主要要用于监控控画面的选选择新增的第三三套行车系系统增加了了通讯切换换功能：与1#平车车通讯：按按下本按扭扭时中间的的行车取代代1#行车车工作。（柜柜本面板上上旋扭选择择打到左边边）与2#平车车通讯：按按下本按扭扭时中间的的行车取代代2#行车车工作。（柜柜本面板上上旋扭选择择打到右边边）取消与平车车通讯：按按下本按扭扭时取消上上两个操作作。恢复原原系统工作作状态。（柜柜本面板上上旋扭选择择打到中间间位）用1号窑加加2号罐区区：按下本本按扭可以以用中间行行车从1号号窑区将料料提到2#区，用本本功能时要要确认2#区行车处处于安全不不干涉位。用2号窑加加1号罐区区：按下本本按扭可以以用中间行行车从2