抓斗全自動(dòng)吊運(yùn)系統(tǒng)

目錄

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1.2庫(kù)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(guò)程描述.....................................................7

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

2.2.2吊車(chē)行程控制單元...................................................7

2.2.3吊車(chē)自動(dòng)計(jì)量系第...................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

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

3.1.1庫(kù)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(chē)全自動(dòng)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(chē)無(wú)人值守定位系統(tǒng)是肝對(duì)大型冶金企業(yè)的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)所設(shè)計(jì)的吊車(chē)

無(wú)人管理自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用激光測(cè)量技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)天車(chē)的操作位置，并把垓

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

全自動(dòng)無(wú)人作業(yè)功能，并將天車(chē)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(dòng)控制和統(tǒng)一管理。天車(chē)全自動(dòng)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)。可以應(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(chē)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、通訊管理（包含與生產(chǎn)的接口等）、物料

外形識(shí)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(duì)時(shí)功能、系統(tǒng)配置、履歷管理等班能。并具有庫(kù)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(chē)都具有多抻取能，根據(jù)不同的情況相互切換，來(lái)林同作業(yè)共同完成具體的工作。

天車(chē)上的車(chē)載終端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的傳輸。天車(chē)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(tái)天車(chē)的位置和工作狀態(tài)，

從而有效的實(shí)現(xiàn)庫(kù)存管理信息化。

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

實(shí)現(xiàn)天車(chē)無(wú)人遠(yuǎn)膽離全自動(dòng)控制。測(cè)距傳感器通過(guò)PrifBus-DP總線將數(shù)據(jù)傳入PLC

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

天車(chē)移動(dòng)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(guò)變頒器對(duì)天車(chē)的電機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)天車(chē)精確定位的控制，地面中心控制室

對(duì)天車(chē)下達(dá)枷料的位置信息和物料庫(kù)區(qū)作業(yè)的位置信息皿科的屬性信息，天車(chē)會(huì)

自動(dòng)完成行走、定位、起吊、放下旗作，地面人員還可以通過(guò)天車(chē)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(chē)采取硬接線方式控制電機(jī)的電源，以保證天車(chē)急停的可靠的可行

14,天車(chē)的控制電源采用UPS不間斷電源作為天車(chē)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(wèn)題。為了保證天車(chē)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(tái)無(wú)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(dòng)識(shí)刖判斷〕力能，當(dāng)

傳感器、變頻器、控制器、視璃信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，系贊會(huì)自助退出自動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的安

全性，整個(gè)庫(kù)區(qū)和天車(chē)具有安全防護(hù)系統(tǒng)。

本系統(tǒng)中裝置選用先進(jìn)的無(wú)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(guò)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(pán)）。天車(chē)之間、天車(chē)與地面之間通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)有效

的結(jié)合在一起，便天車(chē)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(kù)區(qū)管理的精確化、簡(jiǎn)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(wú)線方式。

?工作演段:2.410?2.483GHz（無(wú)委會(huì)免申請(qǐng)）

?通訊協(xié)議：IEEE802.11b/g

?工作模式：蜂窩結(jié)構(gòu)，可自動(dòng)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(gè)工作區(qū)，確保區(qū)域內(nèi)傳輸速率為24Mbps。

并使天車(chē)在整個(gè)工作區(qū)內(nèi)無(wú)通用盲點(diǎn)，保證通訊的可靠慎

1.2現(xiàn)場(chǎng)情況及基站配置

現(xiàn)場(chǎng)有抓斗橋式起重機(jī)2臺(tái)，每臺(tái)起重機(jī)有兩個(gè)抓斗小軋對(duì)車(chē)鼎的

原料進(jìn)行采樣，兩臺(tái)起重機(jī)進(jìn)行林間作業(yè)，充分利用吊車(chē)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(chē)軌道，利用視

覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)獲取車(chē)眄在的道次、車(chē)傭的總數(shù)量、第一節(jié)車(chē)BI的位置信息。

系統(tǒng)主要分以下幾部分:

吊車(chē)三維定位系統(tǒng)吊車(chē)自動(dòng)行走系統(tǒng)

物料自動(dòng)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(chē)防搖擺系統(tǒng)

吊車(chē)陰碰撞系統(tǒng)無(wú)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(hào)，然后根據(jù)圾輯計(jì)算確定下一個(gè)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(guò)程中，二級(jí)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(guò)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(cè)，從而換算出庫(kù)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(guò)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(chē)行程控制單元

通過(guò)對(duì)吊車(chē)PLC控制系統(tǒng)和變出器進(jìn)行優(yōu)化控制，對(duì)大小車(chē)設(shè)備進(jìn)行接口段置，并且通過(guò)

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

從而實(shí)現(xiàn)吊車(chē)自動(dòng)行走和動(dòng)作。

223吊車(chē)防搖擺系統(tǒng)

廢系統(tǒng)通過(guò)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(chē)運(yùn)行速度,再通過(guò)變頒器根據(jù)颼求的速度!W大車(chē)和小車(chē)

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(wú)線通訊系統(tǒng)

將車(chē)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(guò)無(wú)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(wú)線通訊技術(shù),具有更好的處理現(xiàn)場(chǎng)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(chē)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(shí)別虛81庫(kù)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(duì)物料的實(shí)斥形狀進(jìn)行舊描和識(shí)別，我力選用TEKEMAS8210系列激光形狀

識(shí)利器，垓系列產(chǎn)品為室外型，可靠的抗干擾性能（通過(guò)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(shí)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(cè)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(jí)

?內(nèi)部集成加熱需

?采用1級(jí)激光

?通過(guò)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(kù)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(chǎng)情況選用）

3.1.1.2工業(yè)電控柜

用于封裝保護(hù)無(wú)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(jí)車(chē)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(pán)，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(pán)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(wú)線網(wǎng)卡可與無(wú)線局幀網(wǎng)無(wú)縫指接。適應(yīng)各種

惡劣環(huán)境要求，符合軍用級(jí)抗震動(dòng)、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(lèi)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(jiàn)激光束，接收從被測(cè)物返回的散射激）L將接收到的激光信號(hào)與參考

信號(hào)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(duì)應(yīng)的物體間距

離。適用于任何工業(yè)場(chǎng)合。

312.3激光定位儀Y軸

多抻測(cè)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(chē)行程模型控制器

通過(guò)工業(yè)控制終端與服務(wù)端接口作業(yè)動(dòng)作，力通過(guò)內(nèi)置的效據(jù)模型控

制吊車(chē)自動(dòng)完成作業(yè)任務(wù)。

該系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì):

?提高生產(chǎn)效率超過(guò)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(zhǎng)起重機(jī)的壽命

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

313天車(chē)全自動(dòng)系統(tǒng)硬件功能

?測(cè)旭定位功能

系統(tǒng)具有x軸、丫、z軸測(cè)距傳感器，能明準(zhǔn)或?qū)μ燔?chē)位置進(jìn)行精項(xiàng)量，則目的數(shù)據(jù)通過(guò)

工業(yè)控制總線進(jìn)入PLC中，為天車(chē)的行走和起吊控制來(lái)提供控制數(shù)據(jù)，PLC控制器通過(guò)對(duì)數(shù)

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

的三維平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。PLC可以通過(guò)測(cè)距傳感器的數(shù)據(jù)變化計(jì)算出天車(chē)的運(yùn)行速度，對(duì)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(chē)的自動(dòng)控制功能

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

天車(chē)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(guò)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(chē)，天車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)系統(tǒng)只能每次處理一條指令。指令的儲(chǔ)存和安排由地面終

端來(lái)完成。

行走參數(shù)的自動(dòng)生成用能

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

速度（大車(chē)的速度、小車(chē)的速度）、加臧速度、潞徑等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，控制器根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)來(lái)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(gè)天車(chē)他崗較近時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)做出避讓的控制，避免現(xiàn)車(chē)發(fā)生碰撞。

?地面及車(chē)上的操控功能

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

制天車(chē)的行走、起吊

4應(yīng)用蒙件描述

系統(tǒng)命令包括自動(dòng)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(chē)卸料。

通過(guò)聯(lián)動(dòng)臺(tái)按鈿/觸摸屏選定卸料點(diǎn)，起重機(jī)一健自動(dòng)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(hào)并自動(dòng)累積至該點(diǎn)對(duì)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(dòng)卸料I力能，整個(gè)自動(dòng)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(guò)他離相應(yīng)對(duì)應(yīng)防碰撞預(yù)警、控制。

手旗狀態(tài)下，起重機(jī)具備通過(guò)聯(lián)動(dòng)臺(tái)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(dòng)保護(hù)功能。

支持三種操作模式

?全自動(dòng)操作模式

系統(tǒng)的整個(gè)吊運(yùn)過(guò)程無(wú)需人力干預(yù)，接到人庫(kù)（下料）、制庫(kù)、出庫(kù)命令后，天車(chē)自動(dòng)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(dòng)操作模式

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