抓斗全自動吊運(yùn)系統(tǒng)

目錄

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1.2庫區(qū)情況及基站配置.........................................................5

2系裝架構(gòu),:功能描述.............................................................6

2.2系就各單元實(shí)現(xiàn)過程描述.....................................................7

2.2.1激光二維定位單元功能................................................7

2.2.2吊車行程控制單元...................................................7

2.2.3吊車自動計(jì)量系第...................................錯誤!未定義書簽。

3.1硬件設(shè)備..................................................................9

3.1.1庫區(qū)地面設(shè)備........................................................9

3.1.2定位自控工叱顯控部分................................................9

3.1.3天車全自動系養(yǎng)賃件功能.............................................11

4應(yīng)用前件描述....................................................................12

1系統(tǒng)概述

1.1系統(tǒng)介紹

抓斗車無人值守定位系統(tǒng)是肝對大型冶金企業(yè)的各個工藝環(huán)節(jié)所設(shè)計(jì)的吊車

無人管理自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用激光測量技術(shù)自動檢測天車的操作位置，并把垓

信息與生產(chǎn)下發(fā)的天車作業(yè)命令一同顯示給地面操作人員，實(shí)現(xiàn)整個作叱區(qū)的天車

全自動無人作業(yè)功能，并將天車操作的實(shí)斥情況傳送給生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全廠枷

流的自動控制和統(tǒng)一管理。天車全自動激光定位導(dǎo)航系毓能夠根據(jù)用戶的需要完成

原料采樣功能。并能將確認(rèn)的悌作數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)計(jì)算機(jī)?？梢詰?yīng)用在礦山、

煉鐵、煉鋼等各神工藝環(huán)節(jié)。

系用提供三維定位、吊車動態(tài)導(dǎo)航、通訊管理（包含與生產(chǎn)的接口等）、物料

外形識刖系統(tǒng)、作業(yè)命令處理、信息查曲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、異常信

息處理、報(bào)警身能、系統(tǒng)對時(shí)功能、系統(tǒng)配置、履歷管理等班能。并具有庫圖，物

料、報(bào)警和履歷等信息的查詞皿，可以方便地追述事件，進(jìn)行事故的查找和分析。

軟件成熟可靠、界面友好、工作穩(wěn)定、可擴(kuò)展性強(qiáng)，方便用戶使用和擴(kuò)充。每部天

車都具有多抻取能，根據(jù)不同的情況相互切換，來林同作業(yè)共同完成具體的工作。

天車上的車載終端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，并通過無線局域網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的傳輸。天車之間能

%彼此通訊，傳輸數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的監(jiān)視同聆內(nèi)兩臺天車的位置和工作狀態(tài)，

從而有效的實(shí)現(xiàn)庫存管理信息化。

天車全自動控制系統(tǒng)采用。LC、變頻調(diào)速、WiFi、測電傳感、視—監(jiān)控等技術(shù),

實(shí)現(xiàn)天車無人遠(yuǎn)膽離全自動控制。測距傳感器通過PrifBus-DP總線將數(shù)據(jù)傳入PLC

中，PLC根C測距傳感器的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理,對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，計(jì)算出

天車移動所需要的速度、距離、吊具的高度、物料提升的速度等物理參數(shù),PLC通

過變頒器對天車的電機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)天車精確定位的控制，地面中心控制室

對天車下達(dá)枷料的位置信息和物料庫區(qū)作業(yè)的位置信息皿科的屬性信息，天車會

自動完成行走、定位、起吊、放下旗作，地面人員還可以通過天車的高清全方位提

像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，防止系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)性失控故障。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠的緊急處理機(jī)

制，中控室與天車采取硬接線方式控制電機(jī)的電源，以保證天車急停的可靠的可行

14,天車的控制電源采用UPS不間斷電源作為天車在電源出現(xiàn)|可題時(shí)的能峭做應(yīng)急

人工處理，同時(shí)保證了PLCiE常的功能不出問題。為了保證天車系統(tǒng)高安全性、高

可靠性PLC控制系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，當(dāng)主PLC出現(xiàn)異常時(shí)，另一臺無縫接人控

制，從而實(shí)現(xiàn)了不間斷的連續(xù)的可靠控制，系統(tǒng)具有完善的自動識刖判斷〕力能，當(dāng)

傳感器、變頻器、控制器、視璃信號出現(xiàn)異常時(shí)，系贊會自助退出自動模式而進(jìn)入

人工干預(yù)模式，保證系統(tǒng)始終處于安全可靠的控制狀態(tài)下。為了保證整個系統(tǒng)的安

全性，整個庫區(qū)和天車具有安全防護(hù)系統(tǒng)。

本系統(tǒng)中裝置選用先進(jìn)的無線終端設(shè)備和計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)微波通訊技術(shù)，具有

杭震、防塵、耐高溫特點(diǎn),特別在通訊過程中具有強(qiáng)的抗干擾能力，數(shù)據(jù)傳輸快、

穩(wěn)定可靠（32G軍用電子硬盤）。天車之間、天車與地面之間通過無線局域網(wǎng)有效

的結(jié)合在一起，便天車能迅速快捷的接收地面站所發(fā)的作業(yè)指令，進(jìn)行有效作業(yè)。

系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，充分實(shí)現(xiàn)了庫區(qū)管理的精確化、簡單化、自現(xiàn)化。

通訊應(yīng)用先進(jìn)的直接序列擴(kuò)展魘譜（DSSS、OFDM）技札這保證了足明的帶寬和

高速的數(shù)據(jù)通訊。網(wǎng)絡(luò)通訊采用IEEE802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)自適應(yīng)的無線方式。

?工作演段:2.410?2.483GHz（無委會免申請）

?通訊協(xié)議：IEEE802.11b/g

?工作模式：蜂窩結(jié)構(gòu)，可自動漫游

?傳送速率：11Mbps-54Mbps/160m-500mo

本系統(tǒng)在每跨設(shè)置的基站，覆蓋整個工作區(qū)，確保區(qū)域內(nèi)傳輸速率為24Mbps。

并使天車在整個工作區(qū)內(nèi)無通用盲點(diǎn)，保證通訊的可靠慎

1.2現(xiàn)場情況及基站配置

現(xiàn)場有抓斗橋式起重機(jī)2臺，每臺起重機(jī)有兩個抓斗小軋對車鼎的

原料進(jìn)行采樣，兩臺起重機(jī)進(jìn)行林間作業(yè)，充分利用吊車資源。

起重機(jī)的工作范圍為600米左右，起重機(jī)橫符6條火車軌道，利用視

覺識別系統(tǒng)獲取車眄在的道次、車傭的總數(shù)量、第一節(jié)車BI的位置信息。

系統(tǒng)主要分以下幾部分:

吊車三維定位系統(tǒng)吊車自動行走系統(tǒng)

物料自動計(jì)量系統(tǒng)服務(wù)器硬件部分

物料外形打描系統(tǒng)吊車防搖擺系統(tǒng)

吊車陰碰撞系統(tǒng)無線通訊系統(tǒng)

PLC控制部分軟件部分

2系統(tǒng)架構(gòu)以及功能描述

2.1系統(tǒng)示意圖

后，反饋信號，然后根據(jù)圾輯計(jì)算確定下一個采樣位置，起重機(jī)根據(jù)

程序指令依次完成7次采樣操作。

采樣過程中，二級系城需要記錄相關(guān)采樣數(shù)據(jù)，例如：采樣編碼

、采樣位置、原料批次、原料名稱、原料規(guī)格、運(yùn)輸41組。

2.2系統(tǒng)各單元實(shí)現(xiàn)過程描述

221激光三維定位單元功能

通UX/Y軸流光器以及z軸陡轉(zhuǎn)編圖器進(jìn)行“他離檢測，從而換算出庫區(qū)的三維定位圖，

并快捷、選確的實(shí)現(xiàn)三維高精度定位。通過數(shù)據(jù)在操中心將采集到的數(shù)據(jù)提供給大機(jī)交互單元

進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并轉(zhuǎn)換成可以直觀顯示的模JA2D圖。

222吊車行程控制單元

通過對吊車PLC控制系統(tǒng)和變出器進(jìn)行優(yōu)化控制，對大小車設(shè)備進(jìn)行接口段置，并且通過

工業(yè)顯控終端與服務(wù)端接口作業(yè)動作，依靠內(nèi)置的數(shù)據(jù)模型發(fā)出合理的吊車行走前作控制命令,

從而實(shí)現(xiàn)吊車自動行走和動作。

223吊車防搖擺系統(tǒng)

廢系統(tǒng)通過可編程控制器和變疑器，根據(jù)操作指令及超重機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況計(jì)算出

能消除載荷搖擺的大小車運(yùn)行速度,再通過變頒器根據(jù)颼求的速度!W大車和小車

運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)消除起重機(jī)載荷觸現(xiàn)象。

2.2.4無線通訊系統(tǒng)

將車載人機(jī)界面接受到的作業(yè)招令以及完成的結(jié)果通過無發(fā)通訊的方式上傳或者下行到

服務(wù)器端。設(shè)備采用帶寬最大為108M的802.11b/g/n的無線通訊技術(shù),具有更好的處理現(xiàn)場大

數(shù)據(jù)量網(wǎng)絡(luò)交換的條件，以期達(dá)到道定、高效的作業(yè)效果。并且配置穩(wěn)定的車教終輯顯示段備，

方便在段備維護(hù)、故障時(shí)采取人工操作，并且進(jìn)行部分定位數(shù)據(jù)處理，分擔(dān)服務(wù)器壓力。

225礦粉局部外形尺寸掃描系統(tǒng)

為了準(zhǔn)坳的識別虛81庫位的何杵外形信息以及物料的精璇位置，除了需要高度創(chuàng)

量,還需要對物料的實(shí)斥形狀進(jìn)行舊描和識別，我力選用TEKEMAS8210系列激光形狀

識利器，垓系列產(chǎn)品為室外型，可靠的抗干擾性能（通過內(nèi)部濾波及多重回波），大

保護(hù)他離（最近80米的保護(hù)區(qū)域），內(nèi)部具有自檢功能等優(yōu)點(diǎn)。具主要用于礦粉堆輪

第白描。

TEKEMAS8210采用成熟的湍光-時(shí)間飛fj原理及多重回波技術(shù)，非接觸式圖*

采用小光點(diǎn)的激光,能夠較設(shè)璇的制品捌體的尺寸及他離，是識別物料的最佳選擇。

■可以用于戶外惡劣的天氣情況

?采用多次回波技術(shù)

?具有自檢功能

?瀏量精度1mm-15mm（根據(jù)測量他圖）

?工作范圍最遠(yuǎn)可達(dá)80米，打描角度60度

-IP67陰護(hù)等級

?內(nèi)部集成加熱需

?采用1級激光

?通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)輸出陰量數(shù)據(jù)

■工作電壓：24VDC±15%/max.25w

■工作溫度:俯存溫度：-30…70t/-35?！?0七

3系統(tǒng)組成

3.1硬件設(shè)備

311庫區(qū)地面設(shè)備

3.111服務(wù)器（僅供參考，需要根據(jù)現(xiàn)場情況選用）

3.1.1.2工業(yè)電控柜

用于封裝保護(hù)無線基站，防塵防水，根據(jù)不同的使用環(huán)境可以配裝潺露

溫度監(jiān)控器、加熱器等。也可以用于封裝光纖端接盒、光電收發(fā)器等。

3.1.2定位自控工業(yè)顯控部分

3.1.2.1工業(yè)地面終端

工業(yè)級車載終端，該終端使用操作方便的15英寸總摸屏，2G內(nèi)存，

32G的軍用電子硬盤，完成定位數(shù)據(jù)處理以及作業(yè)指令的接收、顯示

等操作。

非常適合在鋼廠等惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，可以在-30七?70七的環(huán)境

溫度下正常工作，另外在設(shè)備的密封性、防水、防霧、防震、抗碰撞沖擊

等方面也滿足工業(yè)要求，使用高分辨率及內(nèi)置背花篇包XGA-TFT顯示屏，

面板上可以配置I力能盤和數(shù)字也耐久方便的觸摸屏，支持通用軟鯉，配

上符合IEEE802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)卡可與無線局幀網(wǎng)無縫指接。適應(yīng)各種

惡劣環(huán)境要求，符合軍用級抗震動、抗沖擊和操作環(huán)境的高標(biāo)準(zhǔn)要求。外

部接口全封閉安裝，種類豐富多樣。全金屬鋁鎂外殼機(jī)身，散熱性能好。

312.2激光定位儀X軸

激光定位儀采用相位比較原理進(jìn)行剛量。激光傳感器發(fā)射不同頻率的

可見激光束，接收從被測物返回的散射激）L將接收到的激光信號與參考

信號進(jìn)行比較，最后，用微處理器計(jì)算出相應(yīng)相位偏移所對應(yīng)的物體間距

離。適用于任何工業(yè)場合。

312.3激光定位儀Y軸

多抻測量模式，靈活可配置性高；最高的脈沖頻率和數(shù)據(jù)刷

新率多仲通訊方式：RS232/RS485/4-20mA量程大，精度高適

應(yīng)惡劣環(huán)境O

3.1.2.4吊車行程模型控制器

通過工業(yè)控制終端與服務(wù)端接口作業(yè)動作，力通過內(nèi)置的效據(jù)模型控

制吊車自動完成作業(yè)任務(wù)。

該系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢:

?提高生產(chǎn)效率超過50%；

?提高安全性

?減少操作人員的工作強(qiáng)度

?便于精陶定位

?延長起重機(jī)的壽命

本套裝置與吊車的防碰撞系統(tǒng)進(jìn)行交互，陰止發(fā)生安全事丸

313天車全自動系統(tǒng)硬件功能

?測旭定位功能

系統(tǒng)具有x軸、丫、z軸測距傳感器，能明準(zhǔn)或?qū)μ燔囄恢眠M(jìn)行精項(xiàng)量，則目的數(shù)據(jù)通過

工業(yè)控制總線進(jìn)入PLC中，為天車的行走和起吊控制來提供控制數(shù)據(jù)，PLC控制器通過對數(shù)

據(jù)的自動精確處理米達(dá)到控制天車行走的目的，X、Y、Z軸采用激光測蛆的方法米獲得天車

的三維平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。PLC可以通過測距傳感器的數(shù)據(jù)變化計(jì)算出天車的運(yùn)行速度，對電機(jī)

實(shí)現(xiàn)了用環(huán)控制的功能，保證了控M的精度，提高了系統(tǒng)的可靠性。

?天車的自動控制功能

天車的自旗控制主要有自動行走，行進(jìn)的速度控制；故彈的自動停車、敵彈的自助恢復(fù)等。

天車的控制系統(tǒng)采用主控制器（PLC）冗余架機(jī)所有的控制單元都通過工業(yè)控制總線的方

式與PLC進(jìn)行連接,

?作業(yè)指令處理I力能

地面終端將作業(yè)指令發(fā)至天車，天車系統(tǒng)根據(jù)指令中的鋤料、起始位置、目的位置信息崛定

天車的運(yùn)行軌運(yùn)和控制參數(shù)，從而完成作業(yè)指令。當(dāng)天車完成指令后再接收地面的下一條指

令，為了保證作業(yè)的正確性，天車系統(tǒng)只能每次處理一條指令。指令的儲存和安排由地面終

端來完成。

行走參數(shù)的自動生成用能

天車的控制參數(shù)可以根據(jù)天車的所在位置、物料位置、㈱料的移動終點(diǎn)位置來計(jì)算出所需要

速度（大車的速度、小車的速度）、加臧速度、潞徑等運(yùn)動參數(shù)，控制器根據(jù)運(yùn)動參數(shù)來控

制變頻器的運(yùn)行，從而控制電機(jī)的運(yùn)行。

?吊鋪防撞系統(tǒng)

當(dāng)有兩個天車他崗較近時(shí)，系統(tǒng)也會做出避讓的控制，避免現(xiàn)車發(fā)生碰撞。

?地面及車上的操控功能

系統(tǒng)不但具有自初控制助能,還具有手動操控功能，地面控制人員可以通過地面控制燙端控

制天車的行走、起吊

4應(yīng)用蒙件描述

系統(tǒng)命令包括自動規(guī)劃行走路線、回位、取樣等作牝操作人員在管

理系統(tǒng)頓到成功后，管理系統(tǒng)指令發(fā)送到天軋抓斗起重機(jī)能智能定點(diǎn)停

車卸料。

通過聯(lián)動臺按鈿/觸摸屏選定卸料點(diǎn)，起重機(jī)一健自動提升機(jī)斗并運(yùn)行至指定即

料口上方，物料稱重傳輸傳號并自動累積至該點(diǎn)對應(yīng)生產(chǎn)到進(jìn)料總量并形成數(shù)

據(jù)報(bào)表。

控制系統(tǒng)自動卸料I力能，整個自動程序具備手就切換。

抓斗卸料完成后，抓斗自加提升并運(yùn)行至指定位置。

兩套抓斗同時(shí)運(yùn)行時(shí)，激為器通過他離相應(yīng)對應(yīng)防碰撞預(yù)警、控制。

手旗狀態(tài)下，起重機(jī)具備通過聯(lián)動臺搖桿實(shí)現(xiàn)人工用垛料功能。

控制系統(tǒng)需要具備胡止抓斗擺動保護(hù)功能。

支持三種操作模式

?全自動操作模式

系統(tǒng)的整個吊運(yùn)過程無需人力干預(yù)，接到人庫（下料）、制庫、出庫命令后，天車自動運(yùn)

行起始物料位置、吊取、放下并能同復(fù)待命狀態(tài)。

?半自動操作模式

由地面工作站人員在控制室內(nèi)遛控天車執(zhí)斤各抻吊運(yùn)命