专利名称:一种推焦过程自动化管理系统的制作方法
技术领域:
本发明是一种推焦过程自动化管理系统,具体涉及炼焦生产过程自动化控制技术领域。
背景技术:
焦炉生产现场具有高温、多尘、气体腐蚀、电气干扰、车辆频繁移动等特点,为了提高生产效率,减少人工记录等人为因素造成的工艺参数的偏差,实现推焦过程的数据采集、传送以及地面监测室与管理部门多点实时监测,从而实现自动化管理,就是一个非常重要的问题。目前,有些单位使用工业控制机、进口数传模块等装置,实现推焦车与地面站之间的无线通讯,但这类装置存在信号处理滞后、无法实现多点同步实时监测的缺陷。
发明内容本发明就是为了克服上述现有技术中存在的缺陷,提供一种可以实现多点同步实时监测、结构简单、体积小、成本低、安装调试方便的推焦过程自动化管理系统。
本发明所述的一种推焦过程自动化管理系统,其特征是,它由炉号自动生成识别装置、炉号激发控制装置、数据采集及传送装置、地面通讯控制装置以及地面监测装置组成;其中,炉号自动生成识别装置由炉号感应器、炉号生成器组成,炉号感应器安装在推焦车上,炉号生成器安装在推焦车轨道旁与焦炉炭化室相对应的位置;炉号激发控制装置安装在推焦车电气控制屏上,由可编程序控制器及继电器通过导线相互连接组成;数据采集及传送装置安装在推焦车上,由电流变送器、无线数传模块及单片机电路通过导线相互连接组成;地面通讯控制装置安装在推焦车轨道旁,由无线数传模块及单片机电路通过导线相互连接组成;地面监测装置安装在焦炉地下室内,由内置数据采集卡的工业控制机组成。
本发明具有如下优点和有益效果
1.本发明采用了单片机技术、电磁感应技术和遥测遥控技术,用国产备件替代了进口备件,在恶劣的环境下,用较低的成本实现了炼焦生产过程数据的自动化管理。
2.本发明具有移动的车辆同地面监测装置数据进行实时通讯的特点,可以根据实际推焦的作业情况,自动生成各种报表,并可以长期保存、查询各焦炉炭化室的推焦电流实时或历史曲线等生产过程数据,为计算机编制推焦计划提供可靠数据。
3.本发明采用了计算机网络技术,实现了调度室等管理部门多点同步实时监测管理。
4.本发明不仅实现了多点同步实时监测,而且具有结构简单、体积小、安装调试方便、运行可靠、维护量小、成本低、实用性强的特点,能够满足炼焦生产过程自动化管理的需要。
图1是一种推焦过程自动化管理系统的结构示意图;图2是炉号自动生成识别装置的电路原理图;图3是炉号激发控制装置的电路原理图;图4是数据采集及传送装置的电路原理图;图5是地面通讯控制装置的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明进一步详细描述如下如图1所示,在炉号自动生成识别装置1中,炉号感应器6由带铁芯的线圈组成,安装在推焦车移门、推焦、平煤机构相应的机架上,并通过导线与炉号激发控制装置2的中间继电器12相连接,炉号生成器7由感应线圈8和炉号地址板9通过导线相互连接组成,安装在推焦车轨道旁与焦炉炭化室相对应的位置,并通过炉号地址总线10与地面通讯控制装置4的单片机电路18相连接;炉号生成器7具有唯一的炉号地址,与焦炉炭化室一一对应。炉号激发控制装置2由可编程序控制器11、中间继电器12通过导线相互连接组成,安装在推焦车电气控制屏上,可编程序控制器11通过导线与数据采集及传送装置3中的单片机电路16相连接;该装置读取推焦过程中控制各机构动作的接触器辅助触点13的状态,经过程序处理后,激发炉号自动生成识别装置1工作,同时为数据采集及传送装置3提供推焦、平煤、开关门等状态的开关量。数据采集及传送装置3固定安装在推焦车上,其中,电流变送器14、无线数传模块15及单片机电路16通过导线相互连接,无线数传模块15与地面通讯控制装置4的无线数传模块17无线通讯连接;该装置采集炉号激发控制装置2送来的推焦、平煤、开关炉门等的状态开关量和电流变送器14送来的电流信号等,经单片机电路16处理后,将这些数据通过无线数传模块15发送给地面通讯控制装置4,同时接收地面通讯控制装置4的无线数传模块17发送来的炉号,并实时显示炉号和推焦电流。地面通讯控制装置4安装在推焦车轨道旁,其中,单片机电路18通过导线与无线数传模块17相互连接,并通过通讯电缆21与地面监测装置5中的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19相连接;该装置通过炉号地址总线10采集炉号生成器7生成的炉号,显示和向数据采集及传送装置3发送炉号,并接收数据采集及传送装置3发送来的电流信号及推焦、平煤、炉门开关状态量,同时将这些信号向地面监测装置5传输。地面监测装置5由内置PCL-745B数据采集卡19的工业控制机20组成,安装在焦炉地下室内;该装置采集地面通讯控制装置4送来的炉号、推焦电流等信号,经监测程序,自动显示车号、炉号和作业起始、结束等实时数据并储存,自动绘制实时电流曲线以及生成各种报表。
本发明的结构特点,炉号自动生成识别装置1利用电磁感应原理,采用非接触检测方式。数据采集及传送装置3和地面通讯控制装置4利用了单片机技术、遥测遥控技术,采用无线数传模块进行实时数据传输。实现了推焦车在推焦、开关炉门、平煤时自动生成、识别炉号,推焦车上及地面监测装置5实时显示推焦电流、炉号、推焦时间等内容。根据推焦生产过程中采集的各种数据,为计算机编制推焦计划提供准确数据。利用计算机网络技术实现地面监测装置5及各管理部门同步实时监测。
如图2所示,在炉号自动生成识别装置1的电路中,炉号感应器GY1与炉号生成器7的感应线圈GY2组成感应电路。炉号生成器7的炉号地址板9的电路由中央处理器电路、整流稳压电路、炉号地址跳线、复位电路组成。其中,中央处理器电路由中央处理器芯片D1及输出放大管V2、V3等外围元件通过导线相互连接组成。整流稳压电路由桥式整流模块ZL、滤波电容C1、C2和稳压管V1通过导线相互连接组成,将感应电路产生和感应电压经整流、滤波、稳压后,输出+5V电压作为工作电源。炉号地址跳线由K1~K7组成,当K1~K7的某一点接通时,相当于二进制的“1”,断开时,即相当于二进制的“0”,K1~K7的接通和断开形成的二进制编码表示对应焦炉炭化室的炉号。中央处理器D1读取炉号地址板9上K1~K7炉号地址跳线形成的二进制编码,并将此编码信号经V2、V3放大后,通过B、G、M输出端以串行方式经炉号地址总线10送入地面通讯控制装置4,形成炉号。复位电路由14级进位二进制计数器和振荡器芯片D2及外围元件通过导线相互连接组成;该电路为单片机产生复位脉冲,保证单片机可靠工作,不死机。
如图3所示,炉号激发控制装置2的电路由电源、可编程序控制器11以及开关、中间继电器12通过导线相互连接组成;可编程序控制器11读取推焦过程中控制各机构动作的接触器辅助触点13的状态,经过程序处理后,为推焦车上数据采集及传送装置3提供推焦、平煤、开关炉门等状态的开关量,以及驱动炉号自动生成识别装置1自动生成炉号。
如图4所示,数据采集及传送装置3的电路由电源电路、复位电路、中央处理器电路、模/数转换电路、实时时钟电路、开关量输入电路、串行通讯接口电路、键盘及显示电路通过导线相互连接而成。其中,电源电路由变压器和整流稳压电路通过导线相互连接而成;它首先通过变压器将~220V变为~9V、~10V、~16V,然后经桥式整流、滤波,再经三端稳压器U1、U2、U4、U6、U8稳压为+5V、+6V、±12V,其中,+5V作为主机电源,+6V供无线数传模块使用,±12V供电流变送器及放大器使用。复位电路由复位芯片D2及外围元件通过导线相互连接而成,由中央处理器D1的P1.1控制;在加电或受干扰死机时,D2能在RESET脚输出复位信号,使D1复位。中央处理器电路由D1组成,内部自带可擦写只读存储器,用来存储用户程序。模/数转换电路由模/数转换芯片D6与中央处理器D1通过导线相互连接组成。实时时钟电路由D4组成;为了得到实时时钟,采用串行实时时钟芯片D21,用晶体振荡器作为时钟基准,通过中央处理器D1的P1.3、P1.4、P1.5控制其设置和读取时钟,为了避免在停电时系统时钟停止,另加锂电池,在停电时给D4供电。开关量输入电路由芯片D13、D16、D17通过导线相互连接而成。串行通讯接口电路由D14组成;为了和地面通讯控制装置4交换数据,采用无线数传模块15,与无线数传模块15通讯采用RS232接口。键盘及显示电路由D3、D7~D11芯片和H1~H16数码管通过导线相互连接组成;采用可编程键盘显示控制芯片D3及部分外围元件完成键盘输入和数据显示,键盘只设两个键,用来调校实时时钟,用LED数码管显示各种参数,通过编程,D3能读取键盘的输入并发送显示代码,D3自动产生译码扫描信号和段驱动信号,译码扫描信号经3~8译码器D7产生键扫描信号,供D3读取键值用,译码扫描信号经4~16译码器D11产生16位显示位信号,再经3片D8~D10驱动,驱动16个LED数码管的位,D3产生的8个段信号,先经D7缓冲器驱动,再经8个三极管驱动,驱动LED数码管的段,使16个数码管正常显示。
如图5所示,地面通讯控制装置4的电路由电源电路、复位电路、中央处理器电路、RS485/422接口电路、实时时钟电路、炉号输入电路、串行通讯接口电路、键盘及显示电路通过导线相互连接而成。其中,中央处理器电路采用双中央处理器结构,主中央处理器采用D1单片机,从中央处理器采用D4,内部自带可擦写只读存储器,用来存储用户程序,D4只作与工业控制机20通讯用,其余工作均由D1完成,为了得到准确的波特率,D4及D1均采用11.0592MHz晶体振荡器,双中央处理器间交换数据由8位锁存器D5完成。RS485/422接口电路由D15~D18和D6组成,通过导线相互连接而成;该电路将采集的各种参数通过通讯电缆21送到地面监测装置5的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19,以供数据统计、分析、打印,为提高抗干扰能力,传输信号经D16~D18光电藕合器隔离,RS485/422接口由电平转换器D15实现,D16~D18光电藕合器与D15之间加六反相器D6,起抗干扰和信号驱动作用。炉号输入电路由D19、D20通过导线相互连接而成;由炉号地址总线10送过来的炉号串行数据,经光电藕合器D19和D20隔离后,送D1的P1.6、P3.2读取。串行通讯接口电路由D22组成,为了和数据采集及传送装置3交换数据,采用无线数传模块17,与无线数传模块17通讯采用RS232接口。其它电路与图4所示数据采集及传送装置3的电路相同。
实施本发明的推焦作业时,当推焦车移动到106#焦炉炭化室停下时,炉号激发控制装置2读取到推焦车的停止状态,经程序控制驱动并保持炉号感应器6工作,炉号生成器7生成此时推焦工作所处焦炉炭化室的炉号106#,此炉号通过炉号地址总线10进入地面通讯控制装置4并显示;且经无线数传模块17发送到推焦车上的数据采集及传送装置3并显示。
当推焦杆在106#向焦炉炭化室移动到达焦饼位置时,炉号激发控制装置2向数据采集及传送装置3发出推焦开关量,使之开始采集推焦电流,推焦电流由电流变送器14输出4~20mA电流信号,通过200Ω取样电阻变成0.8V~4V电压信号,经由D6组成的电压跟随器进入D5多路转换器,形成数字量。通过反相器D14经光电耦合进入主中央处理器D1,主中央处理器D1的P1.3、P1.4、P1.5、P1.6控制其转换和读取数据,并输出两路信号一路经RS232串口进入无线数传模块15,与地面通讯控制装置4进行实时数据无线传输通讯;另一路信号给可编程键盘显示控制芯片D3,其芯片中固化程序自动产生译码扫描信号和八位段驱动信号,译码扫描信号经4~16译码器D11,产生16个显示位信号,再经3片D8~D10驱动H1~H16共阴数码管的位;可编程键盘显示控制芯片D3产生的8位段信号,先经缓冲器D7,再经8个三极管驱动16个LED数码管的段,使16个数码管正常显示如北京时间“12-35-35”、炉号“106”、推焦车车号“02”、电流值“0~118”A,实现推焦过程数据在推焦车上实时显示。
地面通讯控制装置4的无线数传模块17接收到电流信号后,通过RS232串口进入主中央处理器D1一路在主中央处理器D1中与推焦车所处位置的炉号信号合成后,通过八位锁存器D5将数据送入从中央处理器D4,经光电耦合D16~D17、反相器D6以RS485/422通讯方式,通过通讯电缆21,发送给地面监测装置5的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19;另一路通过可编程键盘显示控制芯片D3为数码管H1~H16提供信号,在地面通讯控制装置4实时显示各焦炉炭化室炉号及推焦过程电流值,如北京时间“12-35-35”、炉号“106”、推焦车车号“02”、电流值“0~118”A。当推焦杆推完焦停止移动时,炉号激发控制装置2的可编程序控制器11读取到推焦停止状态,向数据采集及传送装置3发出推焦停止开关量,使之停止电流采集,数据采集及传送装置3上的电流显示值转换成0,同时向地面通讯控制装置4发出推焦停止信号。推焦杆退回到起始位置,且推焦车离开此焦炉炭化室时,炉号激发控制装置2使炉号感应器6停止工作,106#炉号也由当前值转换为0。地面监测装置5的工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19采集到地面通讯控制装置4送来的电流信号,经自动监测程序,自动显示推焦炉号106及实时0~118A电流值,自动绘制实时推焦过程电流曲线,计算出过程电流的最大、最小值,并同时显示推焦作业起始与结束时间。
对于平煤、炉门开关状态的采集,本发明的工作过程如下当推焦车在106#焦炉炭化室开、关炉门操作或平煤操作时,炉号激发控制装置2的可编程控制器11读取推焦过程中控制各机构动作的接触器辅助触点13的状态,经过程序控制,为推焦车上数据采集及传送装置3提供开、关门、平煤等状态的开关量,以及驱动炉号感应器6工作,自动生成106#炉号;数据采集及传送装置3采集到的各开关状态通过光电耦合D16、D17、寄存器D13进入中央处理器D1,中央处理器D1将采集到的信号以RS232通讯方式进入无线数传模块15,向地面通讯控制装置4的无线数传模块17发送,无线数传模块17接收到信号后,经RS232串口送入主中央处理器D1,并与推焦车作业所处位置炉号合成处理后,通过八位锁存器D14,将状态信号送给从中央处理器D4,再经光电耦合器D16、D17以RS485/422通讯方式发送给地面监测装置5中工业控制机20内置的PCL-745B数据采集卡19,经工业控制机20的自动监测程序,实时显示炉号、平煤起始及过程时间、炉门开关的起始、结束及过程时间,实现推焦过程数据自动采集及长期保存,为推焦过程管理提供准确数据。如上所述,即可较好地实现本发明。
权利要求
1.一种推焦过程自动化管理系统,其特征是,它由炉号自动生成识别装置(1)、炉号激发控制装置(2)、数据采集及传送装置(3)、地面通讯控制装置(4)以及地面监测装置(5)组成;其中,炉号自动生成识别装置(1)由炉号感应器(6)、炉号生成器(7)组成,炉号感应器(6)安装在推焦车上,并通过导线与炉号激发控制装置(2)相连接,炉号生成器(7)安装在推焦车轨道旁与焦炉炭化室相对应的位置,并通过炉号地址总线(10)与地面通讯控制装置(4)相连接;炉号激发控制装置(2)安装在推焦车上,并通过导线与数据采集及传送装置(3)相连接;数据采集及传送装置(3)安装在推焦车上,并通过无线数传模块与地面通讯控制装置(4)无线连接;地面通讯控制装置(4)安装在推焦车轨道旁,并通过通讯电缆(21)与地面监测装置(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统,其特征是,炉号激发控制装置(2)由可编程控制器(11)及继电器(12)通过导线相互连接组成。
3.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统,其特征是,数据采集及传送装置(3)由电流变送器(14)、无线数传模块(15)及单片机电路(16)通过导线相互连接组成。
4.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统,其特征是,地面通讯控制装置(4)由无线数传模块(17)及单片机电路(18)通过导线相互连接组成。
5.根据权利要求1所述的一种推焦过程自动化管理系统,其特征是,地面监测装置(5)由内置数据采集卡(19)的工业控制机(20)组成。
全文摘要
本发明是一种推焦过程自动化管理系统,由炉号自动生成识别装置、炉号激发控制装置、数据采集及传送装置、地面通讯控制装置及地面监测装置组成;炉号自动生成识别装置由炉号感应器、炉号生成器组成,炉号激发控制装置由可编程控制器及继电器组成;数据采集及传送装置由电流变送器、无线数传模块及单片机电路组成;地面通讯控制装置由无线数传模块及单片机电路组成;地面监测装置由内置数据采集卡的工业控制机组成。本发明采用单片机技术、电磁感应技术、计算机网络技术和遥测遥控技术,用国产备件替代进口备件,用较低的成本实现了炼焦生产过程的自动化管理。本发明具有结构简单、体积小、安装调试方便、运行可靠、维护量小、实用性强的特点。
文档编号C10B41/00GK1385812SQ02114838
公开日2002年12月18日 申请日期2002年2月7日 优先权日2002年2月7日
发明者刘良桂, 佘利民, 钟晓兵, 侯振兵, 陈锡通 申请人:广东省韶关钢铁集团有限公司