本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焦?fàn)t機(jī)車的精確定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

焦炭主要用于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風(fēng)爐冶煉，起還原劑、發(fā)熱劑和料柱骨架作用。故焦炭在重工業(yè)生產(chǎn)中的地位舉足輕重。焦炭生產(chǎn)的主要過程為:首先是煉焦煤料的制備(簡稱備煤),它是將煤礦運(yùn)來的各種精煤(或低灰分原煤)制備成配比準(zhǔn)確、粒度適當(dāng)、質(zhì)量均一、符合煉焦要求的煤料。一般包括：卸煤、貯存和混勻、配合、粉碎和混合，并將制備好的煤料送到焦?fàn)t貯煤塔。然后，將已經(jīng)制備好的煤料從煤塔放入裝煤車,分別送至各個(gè)炭化室裝爐。經(jīng)過一個(gè)結(jié)焦周期(即從裝爐到推焦所需的時(shí)間，一般為14～18小時(shí)，視炭化室寬度而定)，即可用推焦車將煉制成熟的焦炭經(jīng)攔焦車推入熄焦車。該過程要求推焦車、兩側(cè)爐門、攔焦車和熄焦車在同一直線上。熄焦后，將焦炭卸入涼焦臺(tái)；然后篩分、貯藏。

實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場，每個(gè)工作爐組含有多個(gè)爐室，故焦?fàn)t機(jī)車運(yùn)行距離長，頻繁往復(fù)。而焦?fàn)t機(jī)車工作時(shí)分布在焦?fàn)t的兩側(cè)，受爐室阻隔工作人員不能互視，更增加了對位的難度。且現(xiàn)場環(huán)境溫度高，粉塵大，自身震動(dòng)頻繁，因此焦?fàn)t機(jī)車定位是焦?fàn)t生產(chǎn)中安全隱患較大的環(huán)節(jié)。國內(nèi)外都曾發(fā)生過因?yàn)槿噷φ疃鴮?dǎo)致“紅焦落地”的嚴(yán)重事故，造成了人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。目前，如何保證三車安全高效運(yùn)行，特別是在進(jìn)行推焦前的三車精確對正與聯(lián)鎖控制是焦?fàn)t生產(chǎn)的核心安全問題。各國科技工作者相繼研究開發(fā)了多種三車對位聯(lián)鎖自動(dòng)控制系統(tǒng)，一定程度上解決了這一問題。這些技術(shù)主要包括：編碼器位置檢測技術(shù)、紅外定位技術(shù)和編碼電纜定位技術(shù)等。

由于受到復(fù)雜工況或技術(shù)自身的原因，這些定位技術(shù)的定位精度都不夠理想。比如編碼器位置檢測技術(shù)，由于焦?fàn)t機(jī)車行程長、車輪附近溫度高、導(dǎo)軌隨溫度變化有形變而導(dǎo)致累積誤差大；編碼電纜定位技術(shù)，由于工藝條件的限制，細(xì)分精度不可能太大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)細(xì)分精度取20較好，若編碼電纜絕對地址檢測的精度為100mm，則精密地址檢測的精度為±5mm。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對焦?fàn)t機(jī)車定位精度差的問題，本申請?zhí)峁┮环N焦?fàn)t機(jī)車的精確定位系統(tǒng)，包括第一定位裝置、第二定位裝置和plc控制器；

第一定位裝置安裝于焦?fàn)t機(jī)車上，第二定位裝置安裝于爐門前方；

第一定位裝置感應(yīng)到預(yù)定位爐門前的第二定位裝置時(shí)，第一定位裝置通過plc控制器先對焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行速度進(jìn)行粗調(diào)節(jié)，再對焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)精確制動(dòng)，使焦?fàn)t機(jī)車精確定位于預(yù)定位爐門前。

一種實(shí)施例中，第一定位裝置包括：rfid粗調(diào)節(jié)模塊、霍爾效應(yīng)精定位模塊和控制模塊；

rfid粗調(diào)節(jié)模塊和霍爾效應(yīng)精定位模塊分別與控制模塊信號(hào)連接；

rfid粗調(diào)節(jié)模塊用于感應(yīng)所述第二定位裝置的rfid信息，所述rfid信息中含有爐門的編號(hào)信息，并將爐門的編號(hào)信息發(fā)送至控制模塊；

霍爾效應(yīng)精定位模塊用于根據(jù)第二定位裝置產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)，并將感應(yīng)電壓信號(hào)發(fā)送至控制模塊；

控制模塊將所述爐門的編號(hào)信息發(fā)送至plc控制器，再將所述感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)后，發(fā)送至plc控制器，plc控制器作出相應(yīng)控制動(dòng)作。

一種實(shí)施例中，霍爾效應(yīng)精定位模塊包括第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器。

一種實(shí)施例中，控制模塊包括電路板、轉(zhuǎn)換模塊和微控制器；

第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器分別對稱設(shè)置于所述電路板上；

轉(zhuǎn)換模塊將所述第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器感應(yīng)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并發(fā)送給plc控制器，plc控制器根據(jù)此電流信號(hào)對所述焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精確控制；

微控制器接收并發(fā)送所述第二定位裝置的rfid信息，通過plc控制器對所述焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行速度進(jìn)行粗調(diào)節(jié)。

一種實(shí)施例中，第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器在焦?fàn)t機(jī)車運(yùn)行方向呈前后排列。

一種實(shí)施例中，第二定位裝置包括定位桿、定位盤、永磁鐵和rfid標(biāo)簽；

定位盤設(shè)置于所述定位桿的頂部，rfid標(biāo)簽設(shè)置于所述定位盤上表面，所述永磁鐵設(shè)置于所述rfid標(biāo)簽正下方的定位盤的內(nèi)部空穴中。

一種實(shí)施例中，永磁鐵的強(qiáng)度為8000高斯，且，第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器與永磁鐵上下相對時(shí)，其相對距離為9cm。

上述實(shí)施例的精確定位系統(tǒng)，由于第一定位裝置和第二定位裝置相互感應(yīng)，通過plc控制器對焦?fàn)t機(jī)車先進(jìn)行焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行速度的粗調(diào)節(jié)，再進(jìn)行焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)精確制動(dòng)，能在工況惡劣且定位精度要求較高的情況下對焦?fàn)t機(jī)車進(jìn)行可靠的定位，對焦?fàn)t機(jī)車定位的智能度高且工作效率高。

附圖說明

圖1為第一定位裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為第二定位裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3為焦?fàn)t機(jī)車精確定位過程圖；

圖4為定位點(diǎn)附近電流波形圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本例提供一種焦?fàn)t機(jī)車的精確定位系統(tǒng)，包括第一定位裝置1、第二定位裝置2和plc控制器，第一定位裝置1的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，第二定位裝置2的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，通過第一定位裝置1和第二定位裝置2的感應(yīng)，且與plc控制器的配合，對焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行速度和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到精確定位的目的。

具體地，第一定位裝置1包括：rfid粗調(diào)節(jié)模塊11、霍爾效應(yīng)精定位模塊12、控制模塊13和殼體14；其中，rfid粗調(diào)節(jié)模塊11和霍爾效應(yīng)精定位模塊12分別與控制模塊13信號(hào)連接，且，rfid粗調(diào)節(jié)模塊11、霍爾效應(yīng)精定位模塊12和控制模塊13分別設(shè)置于殼體14內(nèi)。

rfid粗調(diào)節(jié)模塊11就是rfid讀寫模塊，用于對第二定位裝置2的rfid信息進(jìn)行寫入和讀取，該rfid信息中含有爐門的編號(hào)信息，rfid粗調(diào)節(jié)模塊11將爐門的編號(hào)信息發(fā)送至控制模塊13；控制模塊13再將爐門編號(hào)信息發(fā)送給plc控制器。因此，通過rfid粗調(diào)節(jié)模塊11能識(shí)別出焦?fàn)t機(jī)車目前運(yùn)行至哪一個(gè)爐門，同時(shí)，plc控制器根據(jù)預(yù)定位爐門和該rfid粗調(diào)節(jié)模塊11當(dāng)前識(shí)別的爐門編號(hào)，合理調(diào)整焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行速度，以達(dá)到及時(shí)減速，準(zhǔn)確定位的目的。

霍爾效應(yīng)精定位模塊12用于根據(jù)第二定位裝置產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)，并將感應(yīng)電壓信號(hào)發(fā)送至控制模塊13；本例的霍爾效應(yīng)精定位模塊12包括第一霍爾傳感器121和第二霍爾傳感器122。

控制模塊13將爐門的編號(hào)信息發(fā)送至plc控制器的同時(shí)，也將感應(yīng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)后，發(fā)送至plc控制器，，以便plc控制器作出相應(yīng)控制動(dòng)作。具體地，控制模塊13包括電路板131、轉(zhuǎn)換模塊132和微控制器133，第一霍爾傳感器121和第二霍爾傳感器122分別對稱設(shè)置于電路板131上；轉(zhuǎn)換模塊132將第一霍爾傳感器121和第二霍爾傳感器122感應(yīng)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并發(fā)送至plc控制器，以便對焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精確制動(dòng)；微控制器133接收并發(fā)送第二定位裝置的rfid信息，通過plc控制器對所述焦?fàn)t機(jī)車的運(yùn)行速度進(jìn)行粗調(diào)節(jié)。

殼體14上設(shè)有固定件141和用于供電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?42，當(dāng)殼體14通過固定件141安裝于焦?fàn)t機(jī)車上時(shí)，第一霍爾傳感器121和第二霍爾傳感器122在焦?fàn)t機(jī)車運(yùn)行方向呈前后排列。

本例的第二定位裝置2包括定位桿21、定位盤22、永磁鐵23和rfid標(biāo)簽24；定位盤22設(shè)置于定位桿21的頂部，rfid標(biāo)簽24設(shè)置于定位盤22上表面，永磁鐵23設(shè)置于rfid標(biāo)簽24正下方的定位盤22的內(nèi)部空穴中；其中，永磁鐵23的強(qiáng)度為8000高斯，且，第一霍爾傳感器121和第二霍爾傳感器122與永磁鐵23上下相對時(shí)，其相對距離為9cm。

本例的精確定位系統(tǒng)的工作原理是：根據(jù)爐門間距和定位要求在爐門前方設(shè)置若干個(gè)第二定位裝置2，本例中，每個(gè)爐門的前方安裝3個(gè)第二定位裝置2，假設(shè)爐門的編號(hào)為1、2、3、……，則rfid標(biāo)簽24攜帶的爐門信息為：101、102、103、201、202、203、301、302、303……，當(dāng)焦?fàn)t機(jī)車從2號(hào)爐門向3號(hào)爐門運(yùn)動(dòng)時(shí)，且預(yù)定位爐門是3號(hào)爐門，plc控制器控制焦?fàn)t機(jī)車進(jìn)行加速行駛，如圖3(a)所示，焦?fàn)t機(jī)車加速到正常行駛的速度后勻速行駛，當(dāng)焦?fàn)t機(jī)車上的第一定位裝置1經(jīng)過rfid標(biāo)簽24信息為303的第二定位裝置2時(shí)(假設(shè)依次經(jīng)過rfid標(biāo)簽24信息為303、302、301的第二定位裝置2)，rfid粗調(diào)節(jié)模塊11識(shí)別出爐門編號(hào)信息，并將該識(shí)別信息發(fā)送至微控制器133，微控制器133向plc控制器發(fā)送識(shí)別信息，plc控制器根據(jù)識(shí)別信息控制電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器作減速行駛，從而，焦?fàn)t機(jī)車進(jìn)入中速行駛狀態(tài)；接著，當(dāng)焦?fàn)t機(jī)車上的第一定位裝置1經(jīng)過rfid標(biāo)簽24信息為302的第二定位裝置2時(shí)，rfid粗調(diào)節(jié)模塊11、微控制器133和plc控制器作出上述相同操作，使焦?fàn)t機(jī)車?yán)^續(xù)減速，從而，焦?fàn)t機(jī)車進(jìn)入低速運(yùn)行狀態(tài)；焦?fàn)t機(jī)車按低速狀態(tài)行駛，焦?fàn)t機(jī)車上的第一定位裝置1將經(jīng)過rfid標(biāo)簽24信息為301的第二定位裝置2，需強(qiáng)調(diào)說明，該rfid標(biāo)簽24信息為301的第二定位裝置2的安裝位置必須經(jīng)過精準(zhǔn)測量，當(dāng)焦?fàn)t機(jī)車以低速到達(dá)該第二定位裝置2時(shí)，plc控制器須發(fā)出制動(dòng)指令，而該第二定位裝置2所在位置距焦?fàn)t機(jī)車對正爐門時(shí)第一定位裝置2中心的距離正好為制動(dòng)距離，如圖3(b)和圖3(c)所示，即該第二定位裝置2起到提前制動(dòng)的作用，該第二定位裝置2即為制動(dòng)起點(diǎn)。

精確制動(dòng)的原理是：第一霍爾傳感器121和第二霍爾傳感器122在平行經(jīng)過永磁鐵23時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一線性度較好的電壓波形，再通過轉(zhuǎn)換模塊132將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，就可形成定位點(diǎn)附近線性度較好的電流波形，如圖4所示，當(dāng)?shù)谝欢ㄎ谎b置1離第二定位裝置2較遠(yuǎn)時(shí)，第一定位裝置1輸出的電流信號(hào)為12ma，當(dāng)該第一定位裝置1勻速接近第二定位裝置2時(shí)，電流信號(hào)會(huì)先升后降再長，然后，當(dāng)?shù)谝欢ㄎ谎b置1離開第二定位裝置2時(shí)，電流信號(hào)又穩(wěn)定在12ma，由于在定位點(diǎn)附近的電流信號(hào)，線性度極好，而電流的大小只與位置有關(guān)，從而，電流信號(hào)在線性區(qū)達(dá)到12ma時(shí)可作為定位點(diǎn)位置。由于系統(tǒng)噪聲和外部干擾的存在，精確判斷12ma出現(xiàn)的時(shí)間存在一定難度。這也是影響定位精度的關(guān)鍵因素。故本發(fā)明采用在線擬合的控制算法提高定位精度。具體地，在定位點(diǎn)附近plc控制器通過采集一段時(shí)間內(nèi)的電流數(shù)據(jù)，并對這些電流數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)擬合，并根據(jù)最新的采樣值反復(fù)迭代擬合，可以通過擬合的曲線、此時(shí)的電流值和采樣周期，可以預(yù)測定位點(diǎn)電流值出現(xiàn)的時(shí)間，若電流值的采樣周期為t0，當(dāng)預(yù)測定位點(diǎn)出現(xiàn)的剩余時(shí)間小于t0時(shí)可停止預(yù)測，根據(jù)該時(shí)間對焦?fàn)t機(jī)車進(jìn)行制動(dòng)。

以上應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。