一种控制焦炉平煤杆回退的方法

摘要

本发明涉及一种控制焦炉平煤杆回退的方法，所述控制方法中所包含的部件由单片机、数字模拟量转换模块、超声波发射电路电路、超声波接收电路、可控硅整流电路组成，其中单片机形成时钟脉冲电路，形成一定的频率通过超声波发射装置发送出去，同时对超声波接受装置接受到的信号进行处理，形成时间差，利用超声波传播的速度，结算出超声波发送装置和对平煤杆装置之间的距离，然后把距离通过数字模拟量转换模块，转换成模拟量信号，该模拟量信号控制可控硅的导通角，从而改变涡流制动器的电压，实现对平煤杆的减速。本发明的方法实现涡流制动器的制动力随距离离安全位的越来越近而制动力越来越大，保证平煤杆系统的安全、快速回复到位。

说明书

技术领域

本发明涉及电气控制技术，是针对焦炉平煤杆安全回退而设计的一种控制方法，属于自动控制领域。

背景技术

在焦炉生产工艺中，推焦车的平煤工艺是一个重要工艺步骤，在目前的控制方式中，基本都采用交流电机切电阻调速，在进行平煤作业时，按照先慢后快的形式，切进不同的电阻值，进行平煤作业，但是在后退过程中，通常为了减少作业时间，通常采用高速回退，到一定位置时采用采用直流涡流制动器制动，最后停止在后限位。控制这种后退过程的，基本都是采用主令控制器来控制，这种控制方式简单，通常为了减少主令控制器受机车震动的影响，都采用链条传动方式，但是会经常发生主令控制器和传动齿轮啮合失控，导致平煤杆直接高速撞向后限的安全阻挡器，产生严重的破坏，还有一种方式采用光电编码器检测平煤杆后退的行程，当到达一定行程时，进行减速。但是震动导致光电编码器的故障率非常高，导致的平煤杆发生失控而冲击安全阻挡器的故障率也非常高。

发明内容

本发明的目的在于：发明一种控制平煤杆后退的方法，从而实现平煤杆后退连续、快速、安全的目的。

本发明设计的技术方案就是利用一种超声波装置，检测平煤杆离安全后限的距离，并对实际距离进行模拟量输出处理，控制可控硅的导通角，控制涡流制动器对平煤杆的制动效果，稳定停车。

分析平煤杆的工作原理，焦炉工艺是在炉体顶部进行加煤，那每个焦炉炉体内部加煤孔的下方就会出现一个个堆尖的现象，为了保证干馏的质量，必须对堆尖进行推平，所以推焦车上的平煤杆的作用就是从侧面小炉门伸入，进行杆平煤的堆尖。目前平煤杆的控制工艺是通过电机牵引一个钢丝绳，带动平煤杆进行前进、后退的动作过程，在这些动作完成后，平煤杆快速回到待机状态，这时再进行推焦作业，只有这两个动作全部完成，机车才进行下一个炉孔的作业，为了保证作业时间，长度为15米左右的平煤杆在接近炉体前和平煤结束后，平煤杆都是快速运行，保证生产时间。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，由单片机、数字模拟量转换模块、超声波发射电路电路、超声波接收电路、可控硅整流电路组成。单片机是该系统的核心处理器，该处理器要形成时钟脉冲电路，形成一定的频率通过超声波发射装置发送出去，同时对超声波接受装置接受到的信号进行处理，形成时间差，利用超声波传播的速度，结算出超声波发送装置和对平煤杆装置之间的距离，然后把距离通过数字模拟量转换模块，转换成模拟量信号，该模拟量信号控制可控硅的导通角，从而改变涡流制动器的电压，实现对平煤杆的减速过程。

作为本发明的一种改进，所述单片机设置为AT89S51，在处理器的XTAL1和XTAL2外接的是12 MHz的石英晶振，形成以11μs 为周期的脉冲，T＝12/fosc=1μs;单片机的工作方式是自激振荡的方式，单片机内部振荡器按照外接的石英晶振的频率频率进行振荡，产生时钟信号；同时在AT89S51单片机RST输入端口引入系统PLC后退信号，作为进行AT89S51单片机计数器和特殊功能寄存器工作的条件，即当系统PLC控制平煤杆后退时，致RST为低电平，这样计数器和特殊功能寄存器就进行功能运算；设计74LS04芯片作为单片机输出方波脉冲信号进行放大，驱动超声波探头将超声波发射出去，设计CX20106A芯片电路对超声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、比较功能，比较完之后超声波接收电路输出一个低电平到单片机去请求中断，当即单片机停止计时,获得一个时间间隔：t=N×T＝N×0.000001（s），N为1μs的脉冲个数，并开始去进行数据的处理，按超声波在空气中传播速度340 m/s，得出平煤杆离后座距离为：S=340×t/2=170×t ；设计HR-SR04超声波集成模块为超声波发射信号放大电路和接收信号放大电路，该模块采用的是I/O触发测距，发射装置给至少10 us的高电平信号；接收模块能够自动检测是否有信号返回，如果检测到没有有信号返回则通过I/O口输出高电平，高电平的持续时间就是超声波从发射到返回所用的时间，当发射装置控制口发出一个10 us以上的高电平，那么单片机就打开定时器计时，当接收端口接收到超声波返回信号时输入单片机的信号变为低电，此时单片机可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，就能够算出距离；单片机对该距离值进行二进制编译，并通过输出端口输入数字模拟转换模块DAC0832，通过数字模拟转换模块，实现4-20mA的输出，实现了平煤杆离安全后座的距离转化成模拟量的输出，最后通过该输出模拟量去控制可控硅V导通角。

本发明的方法就是利用超声波来检测平煤杆的位移，同时利用位移的距离进行数字转换成模拟量，从而控制涡流制动器的可控硅导通角，实现涡流制动器的制动力随距离离安全位的越来越近而制动力越来越大，保证平煤杆系统的安全、快速回复到位。

附图说明

图1、利用单片机实现超声波控制平煤杆检测和控制的电气原理示意图；

图中AT89S51为单片机；XTAL1和XTAL2为单片机内的反相放大器的输入端、输出端；RST为单片机的复位端，本设计是PLC输出信号控制；DAC0832为数字模拟转换模块；HR-SR04超声波集成模块；74LS04为超声波发送信号放大电路；CX20106A为接收信号放大电路；V为可控硅。

具体实施方式

为了加深本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作出详细的说明和介绍。

设计AT89S51单片机核心处理器，在处理器的XTAL1和XTAL2外接的是12 MHz的石英晶振，这样就形成以11μs 为周期的脉冲，T＝12/fosc=1μs;单片机使用的工作方式是自激振荡的方式，这样单片机内部振荡器按照外接的石英晶振的频率频率进行振荡，产生时钟信号。同时在AT89S51单片机RST输入端口引入系统PLC后退信号，作为进行AT89S51单片机计数器和特殊功能寄存器工作的条件，即当系统PLC控制平煤杆后退时，致RST为低电平，这样计数器和特殊功能寄存器就进行功能运算。设计74LS04芯片作为单片机输出方波脉冲信号进行放大，驱动超声波探头将超声波发射出去，设计CX20106A芯片电路对超声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、比较等功能，比较完之后超声波接收电路输出一个低电平到单片机去请求中断，当即单片机停止计时,获得一个时间间隔：t=N×T＝N×0.000001（s），N为1μs的脉冲个数，并开始去进行数据的处理，按超声波在空气中传播速度340 m/s，得出平煤杆离后座距离为：S=340×t/2=170×t 。设计HR-SR04超声波集成模块为超声波发射和接收检测模块，该模块采用的是I/O触发测距，发射装置给至少10 us的高电平信号。接收模块能够自动检测是否有信号返回，如果检测到没有有信号返回则通过I/O口输出高电平，高电平的持续时间就是超声波从发射到返回所用的时间，当发射装置控制口发出一个10 us以上的高电平，那么单片机就打开定时器计时，当接收端口接收到超声波返回信号时输入单片机的信号变为低电，此时单片机可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，就能够算出距离。这样不断的循环周期测，就可以在不停地移动的过程中测量距离值了。单片机对该距离值进行二进制编译，并通过输出端口输入数字模拟转换模块DAC0832，通过数字模拟转换模块，实现4-20mA的输出，这样就实现了平煤杆离安全后座的距离转化成模拟量的输出，最后通过该输出模拟量去控制可控硅V导通角，这样涡流制动器的控制电压发生改变，其制动效果就发生改变，离后座距离越近，则制动力矩越大。

这个控制如果放入系统PLC中，即超声波控制器把输出模拟量送入系统PLC，在系统PLC中进行运算，则对涡流制动器的控制效果更好，控制方法更灵活。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。