高炉炉前结合工业机器人技术的控制设计研究

尉洁++康文豪

摘 要：随着社会的不断发展，工业机器人技术得到了人们的广泛关注。传统的高炉炉前生产方式存在着一些弊端，主要表现为工作效率不高、人工操作强度大、危险性高等等。针对以上情况，相应的工业部门要对技术进行革新，利用自動智能化机器人来完成人工操作，实现信号感应与视觉定位。因此，本文从工业机器人的应用背景出发，对技术控制方法进行研究。

关键词：高炉炉前；工业机器人；控制技术；研究

近几年来，工业机器人在越来越多的企业得到了应用。与传统的技术控制方式不同，它的操作性较强、控制方式也相对全面，能够体现一定的自动化与智能性，节省人力，提升生产速率，增加经济创收数额，为高炉炉前工作的规范化奠定了良好基础。

1 高炉炉前工业机器人技术的应用背景

想要了解高炉炉前工业机器人的产生背景，就要对原有的工作方式进行探究。首先，液压炮泥机、液压移动开口机等都是炉前出铁口的主要设备，影响着机器的工作效率。由于液化移动开口机要经常进行位置的更换，工作人员要每隔一段时间对内部构造进行检查。如果此段时间内设备的工作量较多，还要适当的添加人手。这种情况下，人员的工作量是非常大的。在液压口更换时，还可能压力集中的现象，导致炉内爆炸，产生人员伤亡。而人机结合的方法不仅能够规范现场的操作秩序，也使得安全事故减少，体现了一定的适用性与合理性。

另外，炉前炮泥的填补一般也采用人工的方法。由于每次的装载量都非常大，工作者需要在相互配合进行操作。一般情况下，工业机器每次的用量为500kg左右，对于许多人来说都是一项巨大的工程。但如果利用机器人来执行，则会在一定程度上减少了工作负担，并避免了出错率。

2 工业机器人技术的设计方案

2.1 机器人的硬件构架

机器人的硬件构架主要分为以下几个部分：第一，技术人员要根据工业的生产总量与实际规模也制定机器人的炉内控制系统。一般来讲，我们会采取高炉联机的方式对泥炮装置进行设定，体现高度的联动性。另外，为了能够对炉前的操作状态进行监督，设计人员也可以在4个开口机的位置分别安装太网通信结构，使机器人能够在一定的空间内进行数据的开采和收集，实现信息交换工作。在自动换钎装置的优化上，设计人员采用的是PLC集中控制装备，它的优势在于能够对系统传递出的有用数据进行分析，并将其中冗余的部分剔除。第二，在工业机器人的硬件构成中，设计人员在主体机箱中加入了监控平台。服务终端会在不同信道对数据进行整合，并在各节点处设置交换系统，将其以画面的形式呈现出来，实现炉内状态的整合。另外，如果工作人员对机器人操作中的某一部分有疑问，也可以通过控制箱进行自动分析。

2.2 流程控制

流程控制是工业机器人利用的中心环节，能够实现主要设备的管理与集散数据的整合。首先PLC集控中心会将收集好的数据传送到服务终端，并根据当前的工作状态做出相应的反响。以系统中的“自动换钎”过程为例，机器人会将处理结果以指令发送的形式进行传递，并对决策命令的正确性进行分析，根据相关流程来实现信息的对应。如果确定指令是正确的，机器人可以在无人操控的状态下完成相应的任务量。

同时，依照设计顺序对主体流程进行分析。第一，集控中心会收集泥炮机的泥量，并对系统中所输送的数据进行处理。按照控制节点中的指令规划来完成炮泥的自动装载工作。另外，系统会对每次的用量进行测定，机器人则以“装满”为标准，在任务完成后第一时间反馈到服务终端中。第二，集控中心进行开口钻钎工作分析。当自动化装置对数据进行采集后，机器人会进行现有状态的判定，在关键的输送平台决定是否要进行钻钎检测工作。一般情况下，系统会默认为确定，按照以此换钎的程序来执行，并确保材料运送的整体性。

2.3 自动加炮泥装置

自动加炮泥装置的系统构成主要是由机械手、机器装载小车、视觉定位等几部分组成的。首先，系统能够根据工业实施场地设定工作计划，并利用可视化技术将泥炮存放区、炮泥运载区进行统一整理。一般情况下，泥炮机前端都会设置自动化加炮泥装置，终端子站对机器人的运行步骤进行监督，并提出合理化的建议，在指令发出的前提下完善控制过程。同时，主站和子站之间可以进行信息的交流，利用太网通信方式来促进工作效率的提升。系统则会在主机的上方装置监测仪器，导航软件会根据光源来寻找操作中的实际路径。

在控制流程中来看，系统可以依照高炉炉机的泥炮数量进行位置设定，利用回转设备来收集传感信号，并在设备内部设置控制节点，将加泥炮的指令传输到集控中心。接着，运载小车会在虚拟模式下构建一个泥炮的填充框架，并寻找相应的存储区，利用导航软件在规定好的路径中行走。当机器人遇到障碍物时，则会变为自动默认形式，利用机械手将泥炮的填充口打开，并不断重复填补的动作，直到泥炮控制中心呈现出满载的状态为止。小车则会沿着原有路径返回。

2.4 自动换钎装置

自动换钎装置的构成相对简单，它主要是利用太网的通信集合功能进行钎架方位的固定，并实现配套设置的移动和装换。首先，系统主要针对换钎装置进行机架的移动控制。在通信系统没有发出指令时，小车处于待机的状态，并保证能够随时做出相应的反馈。其次，机械手会将新钎放在小车的装载中心处，系统对设备进行导航，并促使小车的前进。当达到相应的位置后，机器人会自动发出信号，并将装载区的旧钎替换成新钎，如此反复，直到完成全部的工作量。

3 结语

综上所述，本文从两个方面入手。第一，对工业机器人的产生背景进行研究。第二，以技术控制方式作为切入点，阐述其操作过程。从而得出：工业机器人的优势在于它能够对实施过程进行感应，并依照相关程序来确定执行方案，实现自动化操作。同时，这种方式也在一定程度上节省了人力，保证了工作者的人身安全，为工业的长远发展奠定基础。

参考文献

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