智能化系统在新钢综合料场的实践与优化_路万林.pdf
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1、石河子科技总第2 6 7期中图分类号:TP212.6文献标识码:B文章编号:1008-0899(2023)02-0016-03新钢智能化综合料场由一次料场、高炉料场、混匀料场、熔剂料场组成,设有6个原料大棚、9大类共28台堆取料机、100余台输送设备,为5台烧结机和6座高炉供应原料。料场智能化系统由基础自动化系统、堆取料机无人化系统、智能化管理系统和数字孪生平台四大系统组成,其中基础自动化系统实现常规的设备和料线控制,本文不作详述。1系统硬件及网络系统主要硬件包括机载PLC、远控PLC、料线PLC、激光扫描仪、机载计算机、服务器、操作站等,通过设备网、PRP冗余网络、主干环网进行连接。2堆取料
2、机无人化系统2.1堆取料机类型及主要控制功能料场共有9大类28台不同类型的堆、取料设备,包括半门架刮板取料机、高位卸料小车、摇臂式斗轮堆取料机、摇臂式斗轮取料机、摇臂式混匀堆料机、双斗轮桥式取料机、仓顶卸料小车、全门架刮板取料机、摇臂式熔剂堆料机。2.1.1半门架和全门架刮板取料机半门架和全门架刮板取料机的作业方式和主要控制功能基本相同,刮板机采用往返走行加俯仰寸进下压的方式,使用刮板将物料刮至库位边沿的皮带输送机上,作业过程包括平料和取料两个阶段。平料时刮板机的动作控制与取料相同,难点在于平料结束的条件。本文利用安装在刮板两侧的激光扫描仪实时监测料面与刮板的贴合度判断是否停止平料,这是激光扫
3、描仪除料堆三维点云数据采集之外的一项重要功能。为了防止刮板卷扬松盘或反卷,通常会配置卷扬钢绳张力检测装置,本文采用双重保护,在此基础上根据卷扬动作和俯仰角度变化判断增加了软件保护,该保护的前提是使用倾角仪检测刮板俯仰角度而不是依靠编码器。2.1.2高位卸料小车和仓顶卸料小车高位下料小车作业方式包括定点走行堆料和往返走行堆料,本文采用往返走行堆料的料面更加平整,有利于提高取料效率。仓顶卸料小车采用定点方式将物料加入混匀配料仓,每个仓设有三个卸料点,正常情况下在料仓中心卸料点卸料,当停料不及时或其它原因导致物料溢出料仓时,小车移动至两侧卸料点卸料。卸料小车作业过程中常见的异常包括下料斗堵料和飞车。
4、目前堵料检测的方法和装置有很多,但准确率不尽人意,本文采取视频识别方式进行堵料报警和连锁保护,准确率接近99%,但由于无法识别堵料程度,轻微堵料有时会在振动器的作用下自动恢复,这种情况下根据堵料报警连锁停机会导致不必要的重负荷停机,解决此问题需要一方面优化视频识别模型和识别信号处理,另一方面开发自动疏通装置,才能保证无人化控制的效果。2.1.3摇臂式斗轮堆取料机和斗轮取料机摇臂式斗轮取料机除不具备堆料功能外,其它控制功能和斗轮堆取料机基本相同。取料采取回转分层取料方式,控制功能的要点包括快速准确切入、回转角度范围自动调整、不断料换层、恒流量控制。智能化系统在新钢综合料场的实践与优化(中冶南方工
5、程技术有限公司,湖北武汉市,430223)路万林姜炎城熊文羽摘要钢铁原料场智能化、无人化系统近年来逐渐普及,新钢智能化综合料场是一个比较成功的案例。本文结合前期研究成果和实际工程实施经验,对新钢智能化综合料场实践进行总结,给出其中主要的优化技术和关键要素。关键词原料场;堆取料机;无人化;智能化;数字孪生作者简介:路万林(1982),男,汉,山西忻州人,本科,高级工程师,研究方向:电气自动化。-16第1期2 0 2 3年2 月石河子科技根据三维点云数据计算切入点是目前无人化系统惯用的方法,本文在计算切入点开始取料动作后加入斗轮电流判断,若回转一定角度后未取到料,则驱动走行机构向前运行直到取到料后
6、再继续回转取料,这种方法避免了由于点云数据误差和计算误差导致悬臂持续空转的情况,有效提高取料切入的效率。回转角度范围自动调整通常利用设置斗轮电流阈值来控制回转换向,阈值偏小容易造成换向时断料,阈值偏大容易造成边部积料。对于不同形状、不同品种、不同粒度的物料以及不同的层高斗轮负载不同,阈值设定要做相应的调整,目前为手动微调,阈值的自适应调整是回转取料待解决的难题。2.1.4摇臂式混匀堆料机和熔剂堆料机混匀堆料机在整个料条内往返走行堆料,控制要点是有料即走,无料则停,因此悬臂皮带上的料流(有无)信号的准确性是混匀堆料机控制的关键。料流检测开关是传统的料流检测装置,其误报率较高,且非常容易损坏。本文
7、通过从混匀料槽圆盘给料机开始对物料进行跟踪,当物料到达堆料机悬臂端头时给出料流到达信号。物料跟踪必须记录任何时刻物料头尾的位置,否则在急停或圆盘故障停机重启时无法准确判断流量信号。此外在有料流信号时堆料机意外停机(无故障报警信息)时,通过对堆料机走行位置变化的分析及时停机,可以避免料堆“鼓包”。熔剂堆料机与混匀堆料机的控制功能基本相同。2.1.5双斗轮桥式取料机双斗轮桥式取料机通过双斗轮往返运行对混匀料堆进行全断面取料,双斗轮横移到任意一侧时走行机构向前寸进一次。由于混匀料堆断面为等腰三角形,双斗轮横移往返取料的流量在料堆中间偏大,边部偏小,物料在皮带上呈“葫芦”状。根据横移小车的位置控制横移
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