ABS电炉车间行车废钢料篮自动化

本文介绍了意大利ABS电炉车间使用行车吊装废钢料篮自动化解决方案，讨论将涵盖用于确保行车安全拾取废钢料篮及其运送和存放的新技术。此外，还讨论了这个车间设备的的远程驱动和监控技术，并将其与以前采用的技术进行了比较。本文还将介绍包括允许完全自动化执行电炉加料周期的安全功能。

钢铁制造商不断面临着提高产能的同时保证安全工作环境的需要。Danieli最近将现有的电弧炉(EAF)加料行车升级为全自动模式，通过预先定义行车路线，减少加料过程中人工操作行车无效动作，从而实现对电炉料篮顶装料过程的标准化作业，另一个好处是将行车工从驾驶室解放出来，改善了他们的工作环境。

讨论

电炉车间工作地是危险的工作区域，行车工工作地暴露在恶劣的环境中，高粉尘和低能见度。

尽管多年来采用了所有的个人防护设备、培训和小心的操作方法，暴露在废钢熔炼过程中典型的高度危险的危险中(火灾、爆炸、不受控制的反应、高温钢水喷溅、气体或粉尘排放)仍然构成巨大的危险，仍有统计报告报道有不幸严重的伤害和死亡。

该项目是为意大利的一家炼钢厂ABS开发的，该钢厂每年生产近150万吨汽车用特殊钢和特殊钢。它的熔炼车间配备了两座电弧炉，由料篮顶装料将废钢加入到电炉中。

该项目也是达涅利开发的“零平台操作人员”概念的一部分，该概念旨在消除电炉操作平台上的所有人员活动，以防止事故发生并保证操作人员的安全。

Danieli制造的现有行车已经升级了几种技术和技术包，使行车能够自主执行最关键的吊取和存放操作，这些技术将在以下章节中描述。

精准定位

一个基本特征是对所有三种运动实施精准定位，绘制行车跨行车的位置。该技术文件包包括编码器/雷达设备，设计考虑在恶劣环境下工作。该解决方案可使行车的定位精度小于50mm或2英寸。

自动定位

行车的定位系统基于直角坐标系，其中z轴表示主钩的上升下降运动，y轴表示小车在行车大梁上的平移运动，x轴表示打车在跨内行走。自动运动的目的是为了使龙门钩主钩接近目标，起吊负载移送到一个选定的位置上。一旦行车大车和小车到达“X-Y”的指定位置，龙门钩下降，以便接近料篮并安全地起吊移送和放置。行车的水平运动只能将龙门钩放置在z轴上的特定位置，以避免与障碍物碰撞。

远程控制台

以前，行车工在行车驾驶室内操作，导致操作人员的视野有限，在不舒服的环境中工作时暴露在风险和危险中。行车吊运指令和驾驶员位置现在已经转移到电炉EAF操作台内，并配有专用控制站，见图1。

在控制站内，好像他们在船上一样开船，操作员可以管理操作行车。远程工作台配备了操纵杆和按钮，环境舒适，操作员可以在过程中使用的屏幕来监督工作区和主钩。根据行车的定位和过程，自动应用摄像机对该区域的选择和缩放。

行车指令直接连接到行车的可编程逻辑控制器(PLC)，使安全通信达到远程控制的最高性能水平。

关注的技术

Eye-On®技术应用了“增强现实”概念，即通过视频管理增强操作员的能力。

事实上，该解决方案提供了行车及其过程的最有用的观点，允许连续和远程监督。此外，它提供了理想的视图，行车在跨内的任何给定的时间，在废钢冶炼生产过程中。Eye-On是对行车的实时视觉监控，允许对每台行车运动和跨内移动进行安全和功能控制，具有以下功能：

• 过程活动界面。

• 多摄像机管理。

• 行车移动期间自动变焦和自动相机调整。

• 特定的手动调整控制。

为了对工作区域有一个大致的了解，并安全的驱动行车，摄像机系统由移动摄像机和固定摄像机组成。移动相机配有专用软件，可随起重机移动而改变相机焦距，使操作人员无需操作相机即可在每个生产过程中获得正确的视图。

固定摄像机可以定位到移动摄像机无法覆盖的工作区域。

料篮安全起吊

该系统基于一种算法，该算法包含以下交叉检查：

• 行车上记录的称重传感器值。

• 从工厂接收到的小车上的称重传感器值。

• 行车上的XYZ坐标，由精准定位技术包确定，用于在钢包车上起吊和放置钢包。

进行了以下检查：

• 料篮吊起时两边负载是平衡的(如果不是两个挂钩吊耳挂住料篮耳轴，就发生不平衡事件，不能起吊)。

• 料篮没有负载过早地提升：这是在吊钩尖端来吊起料篮的情况，可能会导致事故。

废钢料篮沿着一条正确的曲线提升，以防止钢丝绳超过最大允许角度。如果这些检查失败，操作人员可以通过远程控制台和Eye-On技术人工评估行车的位置，并安全地重复操作。

视觉确认系统

如果控制满足算法，则视觉确认系统(VCS)对行车吊钩和废钢料篮耳轴的相对位置进行检查，并给出第二次确认。该系统基于闭路电视摄像机，并通过人工智能算法检查图像，能够自主确认或否定耳轴上挂钩定位，见图3。

安全区域

行车自动作业所涉及的熔炼车间区域已安装了安全围栏和专用门禁锁，以限制行车自动作业时操作人员进入该区域。安全区域的状态由电炉EAF主控台监督，任何进入该区域的人都应该得到主控台操作员的授权。

操作模式

这些技术的结合使行车可以在四种不同的操作模式下运行。主模式为自动模式，如果满足所有安全条件且所有系统都响应并准备运行，则可使用。在这种操作模式下，操作人员可以通过安装在平台和行车上的摄像头，从远程讲坛监控自动处理顺序。如果出现异常，行车会自动停止作业，需要操作人员的干预。图4为电炉打开炉盖，料篮位于电炉上方开启下方蟹壳瞬间。

如果由于某种原因，VCS系统没有响应或其中一个摄像头损坏，只要满足安全条件，它始终能够以半自动模式继续。在这种情况下，操作员将使用跨内大梁上和行车上上的摄像头以及当地的人机界面来确认行车的正确定位。

如果定位系统损坏或没有响应，始终可以在手动模式下从操作台继续工作，一定要满足所有安全预防措施。

最后，像以前一样，如果安全区因任何原因受到干扰和侵犯，可以继续使用无线电遥控器操作行车作业。

开发了所有不同的操作模式，以提高行车操作的灵活性，保证现有和新的功能，以实现更好，更安全的过程。

结论

该项目证明了在电炉熔炼跨区域全自动工作是可能的，为钢厂用户带来了大的利润。的确，这可以改善行车操作员的安全和环境条件，同时拥有可靠和优化的废钢料篮加料过程周期，这是实现钢厂电炉加料和料篮加料行车全自动操作的关键第一步。

作者

Lorenzo Bacchetti：Senior Manager, Cranes & Automatic Yards, Danieli & C. Officine Meccaniche S.p.A., Buttrio (UD), Italy l.bacchetti@danieli.it

Francesca Foschiani：Project Manager, Cranes, Danieli & C. Officine Meccaniche S.p.A., Buttrio (UD), Italy f.foschiani@danieli.it