《7.63米焦炉四大机车无人驾驶技术研究与应用》

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焦炉机械业是一个特殊的行业,现场环境复杂、作业频繁。整个控制系统具有容量大、控制分散、控制规律复杂、控制精度高、控制参数多等特征。在德国工业4.0、中国制造2025的大环境下,为提高劳动生产率、降低生产成本和保证安全生产,课题组结合实际开发了四大机车无人驾驶系统。

该系统开发主要分为两阶段主要工作,首先是7.63米焦炉四大机车单孔操作时间优化,也就是实现四大机车在全自动模式下达产、达效。其次是在四大机车全自动稳定运行的基础上逐步开发四大机车远程操控及无人驾驶系统。京唐7.63m焦炉四大机车部分因走行控制最高速度较低、自动对位较慢、变频器控制方式不合理,控制动作采用上一个动作完全到位后触发下一动作规则且油缸动作速度设计不合理,并且四大机车协调控制逻辑以偏概全,并且焦罐车无法实现备用,严重制约了四大机车的稳定运行,影响焦炉的单孔操作时间,制约了焦炉的产量与质量。已经成为制约7.63m大型焦炉生产作业率的关键环节。

针对以上问题,在保证不影响生产及安全的前提下进行了逐步改进优化。通过改变变频器控制方式达到负载平衡提高机车运行最大速度,优化速度控制模型提高自动对位效率;采用理论计算与现场测量相结合的方式找到机车各机构相对安全位置,实现了油缸动作由静态连锁转变为动态连锁,并且通过控制策略保证动态逻辑连锁安全,减少了操作时间。优化机车协调系统逻辑,自主开发应用程序,实现了焦罐车在4座焦炉及3座干熄塔全自动生产。

针对地面协调控制逻辑,课题组根据现场实际工况深入分析,对部分控制方式进行改进,以偏概全的改为分段控制,实现协调控制的精细化管理。为实现四大机车无人驾驶系统,主要在机车自动化程度、精确快速定位、走行安全及防撞系统、单车与干熄塔及四车联锁冗余高度安全,以及可靠的无线传输保障等方面进行了重点技术攻关。采用集中控制与监控相融合的技术,首次实现在四大机车中将司机所关注视角的视频利用机车运行状态自动调用,大幅度提升无人驾驶的安全性。在四大机车上首次引入了5G无线通讯视频传输设备与雷达防碰撞设备,保证了焦炉机车无人驾驶技术的实现。首钢京唐成为国内外唯一一家实现无人驾驶模式并且稳定运行的钢铁企业。该项目在国内外焦化企业具有很大的推广价值,为实现智能焦化打下了坚实的基础。

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