抓斗全自动吊运系统

目录

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1.2库区情况及基站配置.........................................................5

2系装架构,:功能描述.............................................................6

2.2系就各单元实现过程描述.....................................................7

2.2.1激光二维定位单元功能................................................7

2.2.2吊车行程控制单元...................................................7

2.2.3吊车自动计量系第...................................错误!未定义书签。

3.1硬件设备..................................................................9

3.1.1库区地面设备........................................................9

3.1.2定位自控工叱显控部分................................................9

3.1.3天车全自动系养赁件功能.............................................11

4应用前件描述....................................................................12

1系统概述

1.1系统介绍

抓斗车无人值守定位系统是肝对大型冶金企业的各个工艺环节所设计的吊车

无人管理自动化系统，该系统利用激光测量技术自动检测天车的操作位置，并把垓

信息与生产下发的天车作业命令一同显示给地面操作人员，实现整个作叱区的天车

全自动无人作业功能，并将天车操作的实斥情况传送给生产管理系统，实现全厂枷

流的自动控制和统一管理。天车全自动激光定位导航系毓能够根据用户的需要完成

原料采样功能。并能将确认的悌作数据传输到管理系统计算机。可以应用在矿山、

炼铁、炼钢等各神工艺环节。

系用提供三维定位、吊车动态导航、通讯管理（包含与生产的接口等）、物料

外形识刖系统、作业命令处理、信息查曲、数据统计、设备运行状态监控、异常信

息处理、报警身能、系统对时功能、系统配置、履历管理等班能。并具有库图，物

料、报警和履历等信息的查词皿，可以方便地追述事件，进行事故的查找和分析。

软件成熟可靠、界面友好、工作稳定、可扩展性强，方便用户使用和扩充。每部天

车都具有多抻取能，根据不同的情况相互切换，来林同作业共同完成具体的工作。

天车上的车载终端负责数据采集，并通过无线局域网完成数据的传输。天车之间能

%彼此通讯，传输数据，从而实现实时性的监视同聆内两台天车的位置和工作状态，

从而有效的实现库存管理信息化。

天车全自动控制系统采用。LC、变频调速、WiFi、测电传感、视—监控等技术,

实现天车无人远胆离全自动控制。测距传感器通过PrifBus-DP总线将数据传入PLC

中，PLC根C测距传感器的位置数据进行采集处理,对数据进行优化处理，计算出

天车移动所需要的速度、距离、吊具的高度、物料提升的速度等物理参数,PLC通

过变颁器对天车的电机进行控制，从而实现天车精确定位的控制，地面中心控制室

对天车下达枷料的位置信息和物料库区作业的位置信息皿科的属性信息，天车会

自动完成行走、定位、起吊、放下旗作，地面人员还可以通过天车的高清全方位提

像机进行监控，防止系统出现突发性失控故障。为了实现系统的可靠的紧急处理机

制，中控室与天车采取硬接线方式控制电机的电源，以保证天车急停的可靠的可行

14,天车的控制电源采用UPS不间断电源作为天车在电源出现|可题时的能峭做应急

人工处理，同时保证了PLCiE常的功能不出问题。为了保证天车系统高安全性、高

可靠性PLC控制系统采用双机冗余结构，当主PLC出现异常时，另一台无缝接人控

制，从而实现了不间断的连续的可靠控制，系统具有完善的自动识刖判断〕力能，当

传感器、变频器、控制器、视璃信号出现异常时，系赞会自助退出自动模式而进入

人工干预模式，保证系统始终处于安全可靠的控制状态下。为了保证整个系统的安

全性，整个库区和天车具有安全防护系统。

本系统中装置选用先进的无线终端设备和计算机以太网微波通讯技术，具有

杭震、防尘、耐高温特点,特别在通讯过程中具有强的抗干扰能力，数据传输快、

稳定可靠（32G军用电子硬盘）。天车之间、天车与地面之间通过无线局域网有效

的结合在一起，便天车能迅速快捷的接收地面站所发的作业指令，进行有效作业。

系统稳定可靠，运行维护方便，充分实现了库区管理的精确化、简单化、自现化。

通讯应用先进的直接序列扩展魇谱（DSSS、OFDM）技札这保证了足明的带宽和

高速的数据通讯。网络通讯采用IEEE802.11b/g标准自适应的无线方式。

•工作演段:2.410〜2.483GHz（无委会免申请）

•通讯协议：IEEE802.11b/g

•工作模式：蜂窝结构，可自动漫游

•传送速率：11Mbps-54Mbps/160m-500mo

本系统在每跨设置的基站，覆盖整个工作区，确保区域内传输速率为24Mbps。

并使天车在整个工作区内无通用盲点，保证通讯的可靠慎

1.2现场情况及基站配置

现场有抓斗桥式起重机2台，每台起重机有两个抓斗小轧对车鼎的

原料进行采样，两台起重机进行林间作业，充分利用吊车资源。

起重机的工作范围为600米左右，起重机横符6条火车轨道，利用视

觉识别系统获取车眄在的道次、车佣的总数量、第一节车BI的位置信息。

系统主要分以下几部分:

吊车三维定位系统吊车自动行走系统

物料自动计量系统服务器硬件部分

物料外形打描系统吊车防摇摆系统

吊车阴碰撞系统无线通讯系统

PLC控制部分软件部分

2系统架构以及功能描述

2.1系统示意图

后，反馈信号，然后根据圾辑计算确定下一个采样位置，起重机根据

程序指令依次完成7次采样操作。

采样过程中，二级系城需要记录相关采样数据，例如：采样编码

、采样位置、原料批次、原料名称、原料规格、运输41组。

2.2系统各单元实现过程描述

221激光三维定位单元功能

通UX/Y轴流光器以及z轴陡转编图器进行“他离检测，从而换算出库区的三维定位图，

并快捷、选确的实现三维高精度定位。通过数据在操中心将采集到的数据提供给大机交互单元

进行数据处理，并转换成可以直观显示的模JA2D图。

222吊车行程控制单元

通过对吊车PLC控制系统和变出器进行优化控制，对大小车设备进行接口段置，并且通过

工业显控终端与服务端接口作业动作，依靠内置的数据模型发出合理的吊车行走前作控制命令,

从而实现吊车自动行走和动作。

223吊车防摇摆系统

废系统通过可编程控制器和变疑器，根据操作指令及超重机的实时运行状况计算出

能消除载荷摇摆的大小车运行速度,再通过变颁器根据飕求的速度!W大车和小车

运行,从而实现消除起重机载荷触现象。

2.2.4无线通讯系统

将车载人机界面接受到的作业招令以及完成的结果通过无发通讯的方式上传或者下行到

服务器端。设备采用带宽最大为108M的802.11b/g/n的无线通讯技术,具有更好的处理现场大

数据量网络交换的条件，以期达到道定、高效的作业效果。并且配置稳定的车教终辑显示段备，

方便在段备维护、故障时采取人工操作，并且进行部分定位数据处理，分担服务器压力。

225矿粉局部外形尺寸扫描系统

为了准坳的识别虚81库位的何杵外形信息以及物料的精璇位置，除了需要高度创

量,还需要对物料的实斥形状进行旧描和识别，我力选用TEKEMAS8210系列激光形状

识利器，垓系列产品为室外型，可靠的抗干扰性能（通过内部滤波及多重回波），大

保护他离（最近80米的保护区域），内部具有自检功能等优点。具主要用于矿粉堆轮

第白描。

TEKEMAS8210采用成熟的湍光-时间飞fj原理及多重回波技术，非接触式图*

采用小光点的激光,能够较设璇的制品捌体的尺寸及他离，是识别物料的最佳选择。

■可以用于户外恶劣的天气情况

・采用多次回波技术

•具有自检功能

・浏量精度1mm-15mm（根据测量他图）

•工作范围最远可达80米，打描角度60度

-IP67阴护等级

・内部集成加热需

・采用1级激光

・通过以太网实时输出阴量数据

■工作电压：24VDC±15%/max.25w

■工作温度:俯存温度：-30…70t/-35。…80七

3系统组成

3.1硬件设备

311库区地面设备

3.111服务器（仅供参考，需要根据现场情况选用）

3.1.1.2工业电控柜

用于封装保护无线基站，防尘防水，根据不同的使用环境可以配装潺露

温度监控器、加热器等。也可以用于封装光纤端接盒、光电收发器等。

3.1.2定位自控工业显控部分

3.1.2.1工业地面终端

工业级车载终端，该终端使用操作方便的15英寸总摸屏，2G内存，

32G的军用电子硬盘，完成定位数据处理以及作业指令的接收、显示

等操作。

非常适合在钢厂等恶劣的工业环境中使用，可以在-30七〜70七的环境

温度下正常工作，另外在设备的密封性、防水、防雾、防震、抗碰撞冲击

等方面也满足工业要求，使用高分辨率及内置背花篇包XGA-TFT显示屏，

面板上可以配置I力能盘和数字也耐久方便的触摸屏，支持通用软鲤，配

上符合IEEE802.11b/g标准的无线网卡可与无线局帧网无缝指接。适应各种

恶劣环境要求，符合军用级抗震动、抗冲击和操作环境的高标准要求。外

部接口全封闭安装，种类丰富多样。全金属铝镁外壳机身，散热性能好。

312.2激光定位仪X轴

激光定位仪采用相位比较原理进行刚量。激光传感器发射不同频率的

可见激光束，接收从被测物返回的散射激）L将接收到的激光信号与参考

信号进行比较，最后，用微处理器计算出相应相位偏移所对应的物体间距

离。适用于任何工业场合。

312.3激光定位仪Y轴

多抻测量模式，灵活可配置性高；最高的脉冲频率和数据刷

新率多仲通讯方式：RS232/RS485/4-20mA量程大，精度高适

应恶劣环境O

3.1.2.4吊车行程模型控制器

通过工业控制终端与服务端接口作业动作，力通过内置的效据模型控

制吊车自动完成作业任务。

该系统具有以下优势:

•提高生产效率超过50%；

•提高安全性

•减少操作人员的工作强度

•便于精陶定位

•延长起重机的寿命

本套装置与吊车的防碰撞系统进行交互，阴止发生安全事丸

313天车全自动系统硬件功能

•测旭定位功能

系统具有x轴、丫、z轴测距传感器，能明准或对天车位置进行精项量，则目的数据通过

工业控制总线进入PLC中，为天车的行走和起吊控制来提供控制数据，PLC控制器通过对数

据的自动精确处理米达到控制天车行走的目的，X、Y、Z轴采用激光测蛆的方法米获得天车

的三维平面坐标数据。PLC可以通过测距传感器的数据变化计算出天车的运行速度，对电机

实现了用环控制的功能，保证了控M的精度，提高了系统的可靠性。

•天车的自动控制功能

天车的自旗控制主要有自动行走，行进的速度控制；故弹的自动停车、敌弹的自助恢复等。

天车的控制系统采用主控制器（PLC）冗余架机所有的控制单元都通过工业控制总线的方

式与PLC进行连接,

•作业指令处理I力能

地面终端将作业指令发至天车，天车系统根据指令中的锄料、起始位置、目的位置信息崛定

天车的运行轨运和控制参数，从而完成作业指令。当天车完成指令后再接收地面的下一条指

令，为了保证作业的正确性，天车系统只能每次处理一条指令。指令的储存和安排由地面终

端来完成。

行走参数的自动生成用能

天车的控制参数可以根据天车的所在位置、物料位置、㈱料的移动终点位置来计算出所需要

速度（大车的速度、小车的速度）、加臧速度、潞径等运动参数，控制器根据运动参数来控

制变频器的运行，从而控制电机的运行。

•吊铺防撞系统

当有两个天车他岗较近时，系统也会做出避让的控制，避免现车发生碰撞。

•地面及车上的操控功能

系统不但具有自初控制助能,还具有手动操控功能，地面控制人员可以通过地面控制烫端控

制天车的行走、起吊

4应用蒙件描述

系统命令包括自动规划行走路线、回位、取样等作牝操作人员在管

理系统顿到成功后，管理系统指令发送到天轧抓斗起重机能智能定点停

车卸料。

通过联动台按钿/触摸屏选定卸料点，起重机一健自动提升机斗并运行至指定即

料口上方，物料称重传输传号并自动累积至该点对应生产到进料总量并形成数

据报表。

控制系统自动卸料I力能，整个自动程序具备手就切换。

抓斗卸料完成后，抓斗自加提升并运行至指定位置。

两套抓斗同时运行时，激为器通过他离相应对应防碰撞预警、控制。

手旗状态下，起重机具备通过联动台摇杆实现人工用垛料功能。

控制系统需要具备胡止抓斗摆动保护功能。

支持三种操作模式

•全自动操作模式

系统的整个吊运过程无需人力干预，接到人库（下料）、制库、出库命令后，天车自动运

行起始物料位置、吊取、放下并能同复待命状态。

•半自动操作模式

由地面工作站人员在控制室内遛控天车执斤各抻吊运命