CN108534560A - 环冷机台车轮状态跟踪检测***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环冷机台车轮状态跟踪检测***，其特征在于，所述检测***包括检测控制箱两个，PLC可编程控制器以及上位机，两个检测控制箱，一个安装环冷机轨道内侧，另一个安装在环冷机外侧，PLC可编程控制器安装在电气室内，上位机在中控内，控制箱采集台车轮数据通过屏蔽电缆送至PLC可编程控制器，经PLC可编程控制器对数据处理后得出台车轮状态，经通讯电缆送至上位机显示。

Description

环冷机台车轮状态跟踪检测***及控制方法

技术领域

本发明涉及一种环冷机台车轮状态跟踪检测***及其控制方法，应用于冶金行业烧结环冷机台车轮状态跟踪检测。

背景技术

环冷机是烧结的大型冷却设备，由数十节台车组成，每节台车一般有4个台车轮，用于在轨道上循环运行。由于设备本身台车轮众多，以400平方米烧结机为例，配套台车轮就多达160个之多，要把握每个台车轮状态很不容易。加之台车长期在户外高温，粉尘环境中运行，在使用过程中会出现台车轮脱落或脱轨事件，当出现这种异常情况不及时处理则会造成设备安全事故及很大经济损失，为了解决该问题，本领域的技术人员也在不断尝试新的方案，但是该问题一直没有得到妥善解决，因此，迫切的需要一种能简便直观反映其实时状态的***及方法。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一个环冷机台车轮状态跟踪检测***及其控制方法，***针对对众多车轮会判断出每个车轮状态，显示在中控监视画面，检修人员只需关注异常即可，省去了逐个排查的麻烦。此***能够在台车轮脱落时及时发现并发出报警，连锁主机停机。

一种环冷机台车轮状态跟踪检测***，其特征在于，所述检测***包括检测控制箱两个，PLC可编程控制器以及上位机，两个检测控制箱，一个安装环冷机轨道内侧，另一个安装在环冷机外侧，PLC可编程控制器安装在电气室内，上位机在中控内，控制箱采集台车轮数据通过屏蔽电缆送至PLC可编程控制器，经PLC可编程控制器对数据处理后得出台车轮状态，经通讯电缆送至上位机显示。

作为本发明的一种改进，所述控制箱上设置有三个红外测距开关以及一个空气开关，24V电源，端子排等。三个红外测距开关所在的平面为垂面y，且平行于理想状态台车轮通过检测控制箱时所在的垂面，三个红外测距开关所在面即为参照平面y，在参照平面y划一个和台车轮大小的圆，三个测距开关安装在圆弧上，连接圆心两两夹角为120度，三个红外测距开关连接起来为等边三角形。当台车轮通过采样点A点时，3个测距开关要正好能测出测距开关到台车轮外缘的水平距离。所述的检测控制箱，当台车轮通过检测箱时，发出一个脉冲信号给PLC，同时***会记录时间，当下一个台车轮通过时，记录时间大于正常车轮运行一个台车位的时间的1.2倍，自动控制***就会在中控电脑上给出报警提示操作人员有台车轮脱落并连锁停止环冷机。

一种环冷机台车轮状态控制方法，其特征在于，所述方法如下：

1）、在环冷机内、外圈各安装一个检测控制箱；

2）、通过检测控制箱的三个红外测距开关测出的台车距离数值，结合PLC可编程控制器计算得出台车轮倾斜角度θ及偏离距离L，

3）、所述台车倾斜角度θ指台车轮所在平面和检测控制箱三个测距开关所在垂面夹角；通过已知垂面（即3个测距开关所在平面）和台车通过控制箱时所采集的三个距离数据d1,d2,d3,通过空间坐标系确定，已知2平面，即可算出两平面夹角θ；

4）、所述偏离距离L由三个红外测距开关所测距离d1,d2,d3的平均值(d1+d2+d3)/3和理想状态台车距检测开关箱的距离D之差所得，L=(d1+d2+d3)/3-Dn；其中n为台车轮编号；

5）、PLC可编程控制器把每个台车轮的状态数据倾斜角度θ及偏离距离L与工艺设定值比较，得出判定结果送中控上位机显示。

作为本发明的一种改进，所述步骤4）中，检测控制箱处于工作状态时，测距开关一直工作，此时测距开关会反映到台车的实时水平距离，这个数据会远远大于测距开关到台车轮的理想距离D，当三个测距开关测出的水平数据都在D±20MM时，认为此时台车轮通过采样点A点，此时***发出采样脉冲信号，检测控制箱三个红外测距开关便会采集到距台车轮外缘的水平距离数据，d1,d2,d3。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）中，偏离距离L的绝对值小于6mm且面夹角θ小于5度属于正常状态；偏离距离L的绝对值大于等于6mm，或面夹角θ大于等于5度属于异常状态。

相对于现有技术，该技术方案的优点如下：1）该技术方案中控监控画面能反映环冷内圈、外圈所有台车轮状态，正常或异常；该方案计算每一个台车轮与理想垂面的夹角θ，及台车轮与轨道的偏移距离L，通过夹角θ及偏移距离L来判定台车轮状态的方法；所述理想垂面通过悬线吊坠在台车轮旁边人工确定，并依据此垂面安装检测控制箱的3个红外测距开关，3个红外测距开关的探测头必须在此垂面内，射出的红外线必须水平方向且垂直于此垂面，当台车轮经过检测控制箱时，射出的红外线必须水平方向且打在台车轮的外缘中心；2）环冷台车轮掉轮后成功检测到并连锁停环冷机；中控监控画面能反映每个台车轮的详细参数，如探测到台车轮外缘的距离，与垂面的倾斜角度供检修人员分析提供依据；3）该技术方案提供每个台车轮的健康趋势图，保存历史数据，为修订检修标准提供依据；4）该技术方案通过异常数据红色显示，方便查找；5）整个技术方案设计巧妙，结构合理，拆卸维修方便；成本较低，便于进一步的推广应用。

附图说明

图1 检测控制箱布局示意图；

图2 检测控制箱检测台车轮模拟图；

图3为计算平面夹角示意图。

图中：1、测距开关，2、内侧控制箱，3、外侧控制箱，4、外侧台车轮，5、内侧台车轮。

具体实施方式

为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式，进一步介绍本发明。

实施例1：参见图1、图2、图3，一种环冷机台车轮状态跟踪检测***，所述检测***包括检测控制箱两个，PLC可编程控制器以及上位机，两个检测控制箱，一个安装环冷机轨道内侧，另一个安装在环冷机外侧，PLC可编程控制器安装在电气室内，上位机在中控内，控制箱采集台车轮数据通过屏蔽电缆送至PLC可编程控制器，经PLC可编程控制器对数据处理后得出台车轮状态，经通讯电缆送至上位机显示，所述控制箱上设置有三个红外测距开关1以及一个空气开关，24V电源，端子排等。三个红外测距开关所在的平面为垂面y，且平行于理想状态台车轮通过检测控制箱时所在的垂面，三个红外测距开关所在面即为参照平面y，在参照平面y划一个和台车轮大小的圆，三个测距开关安装在圆弧上，连接圆心两两夹角为120度，三个红外测距开关连接起来为等边三角形。当台车轮通过采样点A点时，3个测距开关要正好能测出测距开关到台车轮外缘的水平距离。

参见图2、图3 一种环冷机台车轮状态控制方法，所述方法如下：

1）、在环冷机内、外圈各安装一个检测控制箱；

2）、通过检测控制箱的三个红外测距开关测出的台车距离数值，结合PLC可编程控制器计算得出台车轮倾斜角度θ及偏离距离L，

3）、所述台车倾斜角度θ指台车轮所在平面和检测控制箱三个测距开关所在垂面夹角；通过已知垂面（即3个测距开关所在平面）和台车通过控制箱时所采集的三个距离数据d1,d2,d3,通过空间坐标系确定，已知2平面，即可算出两平面夹角θ；

4）、所述偏离距离L由三个红外测距开关所测距离d1,d2,d3的平均值(d1+d2+d3)/3和理想状态台车距检测开关箱的距离D之差所得，L=(d1+d2+d3)/3-Dn；其中n为台车轮编号；

5）、PLC可编程控制器把每个台车轮的状态数据倾斜角度θ及偏离距离L与工艺设定值比较，得出判定结果送中控上位机显示。

所述步骤4）中，检测控制箱处于工作状态时，测距开关一直工作，此时测距开关会反映到台车的实时水平距离，这个数据会远远大于测距开关到台车轮的理想距离D，当三个测距开关测出的水平数据都在D±20MM时，认为此时台车轮通过采样点A点，此时***发出采样脉冲信号，检测控制箱三个红外测距开关便会采集到距台车轮外缘的水平距离数据，d1,d2,d3。

所述步骤2）中，偏离距离L的绝对值小于6mm且面夹角θ小于5度属于正常状态；偏离距离L的绝对值大于等于6mm，或面夹角θ大于等于5度属于异常状态。

工作原理：参见图1-图3，一种环冷机台车轮状态跟踪检测***及其控制方法，所述检测***包括位于环冷机台车旁的检测控制箱，环冷机内侧，外侧各一个。检测控制箱与PLC模块相连发送现场实际模拟量数据给PLC，PLC通过程序进行逻辑判断，将台车状态结果发送至中控操作电脑显示画面上，中控可以看到每个台车的状态信息。如果***判定台车轮打滑或掉轮，则自动连锁环冷机停机。

参见图2，A,B,C为检测箱控制箱3个红外测距开关，A1，B1,C1为环冷机台车轮外缘3个点。如示例所示，A,B,C在YOZ垂面内，且三角形ABC为等边三角形。三角形A1B1C1在YOZ平面的投影即为三角形ABC。三角形A1B1C1所在的平面即为台车轮所在的平面。当台车轮通过检测控制箱时，测距开关A,B,C,会采样取得AA1,BB1,CC1,三段线段的距离数据，即每个台车轮通过检测控制箱时AA1,BB1,CC1,就成为已知量。参照A,B,C所在YOZ垂面，可算出A1，B1,C1即台车轮于YOZ垂面的夹角。

示例a为AA1=BB1=CC1，台车轮处于理想垂面的完美状态。

示例b为AA1<BB1=CC1，台车轮处于外倾状态。

示例b为AA1>BB1=CC1，台车轮处于内倾状态。

其余情况不做举例。通过PLC计算出每个台车轮的倾斜夹角θ，参照设备技术规格要求，当夹角θ<=5度且-6<Dn-D<6mm为正常状态，当夹角x>5或Dn-D的绝对值大于6mm度为异常。

为了简化计算，我们以图3为例，给出检测箱所在平面OAB和台车轮所在平面O1A1B1两平面夹角的计算方法。已知OA距离为a(现场已知数据，通过测量可得)， OO1为d1,AA1为d2,BB1为d3。则O（0，0，0），A（0，a，0），B(0,a/2, a)；O1(d1,0，0），A1（d2，a，0），B1(d3,a/2, a)。已知三点可以确定一平面，已知2平面即可通过两平面的夹角方程得出平面夹角θ。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (5)

1.一种环冷机台车轮状态跟踪检测***，其特征在于，所述检测***包括检测控制箱两个，PLC可编程控制器以及上位机，两个检测控制箱，一个安装环冷机轨道内侧，另一个安装在环冷机外侧，PLC可编程控制器安装在电气室内，上位机在中控内，控制箱采集台车轮数据通过屏蔽电缆送至PLC可编程控制器，经PLC可编程控制器对数据处理后得出台车轮状态，经通讯电缆送至上位机显示。

2.根据权利要求1所述的环冷机台车轮状态跟踪检测***，其特征在于，所述控制箱上设置有三个红外测距开关以及一个空气开关，三个红外测距开关所在的平面为垂面y，且平行于理想状态台车轮通过检测控制箱时所在的垂面，三个红外测距开关所在面即为参照平面y，在参照平面y划一个和台车轮大小的圆，三个测距开关安装在圆弧上，连接圆心两两夹角为120度，三个红外测距开关连接起来为等边三角形。

3.一种环冷机台车轮状态控制方法，其特征在于，所述方法如下：

1）、在环冷机内、外圈各安装一个检测控制箱；

2）、通过检测控制箱的三个红外测距开关测出的台车距离数值，结合PLC可编程控制器计算得出台车轮倾斜角度θ及偏离距离L，

3）、所述台车倾斜角度θ指台车轮所在平面和检测控制箱三个测距开关所在垂面夹角；通过已知垂面（即3个测距开关所在平面）和台车通过控制箱时所采集的三个距离数据d1,d2,d3,通过空间坐标系确定，已知2平面，即可算出两平面夹角θ；

4）、所述偏离距离L由三个红外测距开关所测距离d1,d2,d3的平均值(d1+d2+d3)/3和理想状态台车距检测开关箱的距离D之差所得，L=(d1+d2+d3)/3-Dn；其中n为台车轮编号；

5）、PLC可编程控制器把每个台车轮的状态数据倾斜角度θ及偏离距离L与工艺设定值比较，得出判定结果送中控上位机显示。

4.根据权利要求3所述的环冷机台车轮状态控制方法，其特征在于，所述步骤4）中，检测控制箱处于工作状态时，测距开关一直工作，此时测距开关会反映到台车的实时水平距离，这个数据会远远大于测距开关到台车轮的理想距离D，当三个测距开关测出的水平数据都在D±20MM时，认为此时台车轮通过采样点A点，此时***发出采样脉冲信号，检测控制箱三个红外测距开关便会采集到距台车轮外缘的水平距离数据，d1,d2,d3。

5.根据权利要求3所述的环冷机台车轮状态控制方法，其特征在于，所述步骤2）中，偏离距离L的绝对值小于6mm且面夹角θ小于5度属于正常状态；偏离距离L的绝对值大于等于6mm，或面夹角θ大于等于5度属于异常状态。