一种焦炉机车的精确定位系统的制作方法

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种焦炉机车的精确定位系统。

背景技术：

焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。故焦炭在重工业生产中的地位举足轻重。焦炭生产的主要过程为:首先是炼焦煤料的制备(简称备煤),它是将煤矿运来的各种精煤(或低灰分原煤)制备成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。一般包括：卸煤、贮存和混匀、配合、粉碎和混合，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。然后，将已经制备好的煤料从煤塔放入装煤车,分别送至各个炭化室装炉。经过一个结焦周期(即从装炉到推焦所需的时间，一般为14～18小时，视炭化室宽度而定)，即可用推焦车将炼制成熟的焦炭经拦焦车推入熄焦车。该过程要求推焦车、两侧炉门、拦焦车和熄焦车在同一直线上。熄焦后，将焦炭卸入凉焦台；然后筛分、贮藏。

实际生产现场，每个工作炉组含有多个炉室，故焦炉机车运行距离长，频繁往复。而焦炉机车工作时分布在焦炉的两侧，受炉室阻隔工作人员不能互视，更增加了对位的难度。且现场环境温度高，粉尘大，自身震动频繁，因此焦炉机车定位是焦炉生产中安全隐患较大的环节。国内外都曾发生过因为三车对正偏差而导致“红焦落地”的严重事故，造成了人员的伤亡和财产的损失。目前，如何保证三车安全高效运行，特别是在进行推焦前的三车精确对正与联锁控制是焦炉生产的核心安全问题。各国科技工作者相继研究开发了多种三车对位联锁自动控制系统，一定程度上解决了这一问题。这些技术主要包括：编码器位置检测技术、红外定位技术和编码电缆定位技术等。

由于受到复杂工况或技术自身的原因，这些定位技术的定位精度都不够理想。比如编码器位置检测技术，由于焦炉机车行程长、车轮附近温度高、导轨随温度变化有形变而导致累积误差大；编码电缆定位技术，由于工艺条件的限制，细分精度不可能太大，根据经验细分精度取20较好，若编码电缆绝对地址检测的精度为100mm，则精密地址检测的精度为±5mm。

技术实现要素：

针对焦炉机车定位精度差的问题，本申请提供一种焦炉机车的精确定位系统，包括第一定位装置、第二定位装置和plc控制器；

第一定位装置安装于焦炉机车上，第二定位装置安装于炉门前方；

第一定位装置感应到预定位炉门前的第二定位装置时，第一定位装置通过plc控制器先对焦炉机车的运行速度进行粗调节，再对焦炉机车的运行状态精确制动，使焦炉机车精确定位于预定位炉门前。

一种实施例中，第一定位装置包括：rfid粗调节模块、霍尔效应精定位模块和控制模块；

rfid粗调节模块和霍尔效应精定位模块分别与控制模块信号连接；

rfid粗调节模块用于感应所述第二定位装置的rfid信息，所述rfid信息中含有炉门的编号信息，并将炉门的编号信息发送至控制模块；

霍尔效应精定位模块用于根据第二定位装置产生感应电压信号，并将感应电压信号发送至控制模块；

控制模块将所述炉门的编号信息发送至plc控制器，再将所述感应电压信号转化为电流信号后，发送至plc控制器，plc控制器作出相应控制动作。

一种实施例中，霍尔效应精定位模块包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器。

一种实施例中，控制模块包括电路板、转换模块和微控制器；

第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别对称设置于所述电路板上；

转换模块将所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器感应的电压信号转换为电流信号，并发送给plc控制器，plc控制器根据此电流信号对所述焦炉机车的运行状态进行精确控制；

微控制器接收并发送所述第二定位装置的rfid信息，通过plc控制器对所述焦炉机车的运行速度进行粗调节。

一种实施例中，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器在焦炉机车运行方向呈前后排列。

一种实施例中，第二定位装置包括定位杆、定位盘、永磁铁和rfid标签；

定位盘设置于所述定位杆的顶部，rfid标签设置于所述定位盘上表面，所述永磁铁设置于所述rfid标签正下方的定位盘的内部空穴中。

一种实施例中，永磁铁的强度为8000高斯，且，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器与永磁铁上下相对时，其相对距离为9cm。

上述实施例的精确定位系统，由于第一定位装置和第二定位装置相互感应，通过plc控制器对焦炉机车先进行焦炉机车的运行速度的粗调节，再进行焦炉机车的运行状态精确制动，能在工况恶劣且定位精度要求较高的情况下对焦炉机车进行可靠的定位，对焦炉机车定位的智能度高且工作效率高。

附图说明

图1为第一定位装置结构图；

图2为第二定位装置结构图；

图3为焦炉机车精确定位过程图；

图4为定位点附近电流波形图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本例提供一种焦炉机车的精确定位系统，包括第一定位装置1、第二定位装置2和plc控制器，第一定位装置1的结构图如图1所示，第二定位装置2的结构图如图2所示，通过第一定位装置1和第二定位装置2的感应，且与plc控制器的配合，对焦炉机车的运行速度和运行状态进行调节，达到精确定位的目的。

具体地，第一定位装置1包括：rfid粗调节模块11、霍尔效应精定位模块12、控制模块13和壳体14；其中，rfid粗调节模块11和霍尔效应精定位模块12分别与控制模块13信号连接，且，rfid粗调节模块11、霍尔效应精定位模块12和控制模块13分别设置于壳体14内。

rfid粗调节模块11就是rfid读写模块，用于对第二定位装置2的rfid信息进行写入和读取，该rfid信息中含有炉门的编号信息，rfid粗调节模块11将炉门的编号信息发送至控制模块13；控制模块13再将炉门编号信息发送给plc控制器。因此，通过rfid粗调节模块11能识别出焦炉机车目前运行至哪一个炉门，同时，plc控制器根据预定位炉门和该rfid粗调节模块11当前识别的炉门编号，合理调整焦炉机车的运行速度，以达到及时减速，准确定位的目的。

霍尔效应精定位模块12用于根据第二定位装置产生感应电压信号，并将感应电压信号发送至控制模块13；本例的霍尔效应精定位模块12包括第一霍尔传感器121和第二霍尔传感器122。

控制模块13将炉门的编号信息发送至plc控制器的同时，也将感应电压信号转化为电流信号后，发送至plc控制器，，以便plc控制器作出相应控制动作。具体地，控制模块13包括电路板131、转换模块132和微控制器133，第一霍尔传感器121和第二霍尔传感器122分别对称设置于电路板131上；转换模块132将第一霍尔传感器121和第二霍尔传感器122感应的电压信号转换为电流信号，并发送至plc控制器，以便对焦炉机车的运行状态进行精确制动；微控制器133接收并发送第二定位装置的rfid信息，通过plc控制器对所述焦炉机车的运行速度进行粗调节。

壳体14上设有固定件141和用于供电及数据传输的接口142，当壳体14通过固定件141安装于焦炉机车上时，第一霍尔传感器121和第二霍尔传感器122在焦炉机车运行方向呈前后排列。

本例的第二定位装置2包括定位杆21、定位盘22、永磁铁23和rfid标签24；定位盘22设置于定位杆21的顶部，rfid标签24设置于定位盘22上表面，永磁铁23设置于rfid标签24正下方的定位盘22的内部空穴中；其中，永磁铁23的强度为8000高斯，且，第一霍尔传感器121和第二霍尔传感器122与永磁铁23上下相对时，其相对距离为9cm。

本例的精确定位系统的工作原理是：根据炉门间距和定位要求在炉门前方设置若干个第二定位装置2，本例中，每个炉门的前方安装3个第二定位装置2，假设炉门的编号为1、2、3、……，则rfid标签24携带的炉门信息为：101、102、103、201、202、203、301、302、303……，当焦炉机车从2号炉门向3号炉门运动时，且预定位炉门是3号炉门，plc控制器控制焦炉机车进行加速行驶，如图3(a)所示，焦炉机车加速到正常行驶的速度后匀速行驶，当焦炉机车上的第一定位装置1经过rfid标签24信息为303的第二定位装置2时(假设依次经过rfid标签24信息为303、302、301的第二定位装置2)，rfid粗调节模块11识别出炉门编号信息，并将该识别信息发送至微控制器133，微控制器133向plc控制器发送识别信息，plc控制器根据识别信息控制电机及其驱动器作减速行驶，从而，焦炉机车进入中速行驶状态；接着，当焦炉机车上的第一定位装置1经过rfid标签24信息为302的第二定位装置2时，rfid粗调节模块11、微控制器133和plc控制器作出上述相同操作，使焦炉机车继续减速，从而，焦炉机车进入低速运行状态；焦炉机车按低速状态行驶，焦炉机车上的第一定位装置1将经过rfid标签24信息为301的第二定位装置2，需强调说明，该rfid标签24信息为301的第二定位装置2的安装位置必须经过精准测量，当焦炉机车以低速到达该第二定位装置2时，plc控制器须发出制动指令，而该第二定位装置2所在位置距焦炉机车对正炉门时第一定位装置2中心的距离正好为制动距离，如图3(b)和图3(c)所示，即该第二定位装置2起到提前制动的作用，该第二定位装置2即为制动起点。

精确制动的原理是：第一霍尔传感器121和第二霍尔传感器122在平行经过永磁铁23时，会产生一线性度较好的电压波形，再通过转换模块132将电压信号转换成电流信号，就可形成定位点附近线性度较好的电流波形，如图4所示，当第一定位装置1离第二定位装置2较远时，第一定位装置1输出的电流信号为12ma，当该第一定位装置1匀速接近第二定位装置2时，电流信号会先升后降再长，然后，当第一定位装置1离开第二定位装置2时，电流信号又稳定在12ma，由于在定位点附近的电流信号，线性度极好，而电流的大小只与位置有关，从而，电流信号在线性区达到12ma时可作为定位点位置。由于系统噪声和外部干扰的存在，精确判断12ma出现的时间存在一定难度。这也是影响定位精度的关键因素。故本发明采用在线拟合的控制算法提高定位精度。具体地，在定位点附近plc控制器通过采集一段时间内的电流数据，并对这些电流数据进行实时拟合，并根据最新的采样值反复迭代拟合，可以通过拟合的曲线、此时的电流值和采样周期，可以预测定位点电流值出现的时间，若电流值的采样周期为t0，当预测定位点出现的剩余时间小于t0时可停止预测，根据该时间对焦炉机车进行制动。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。