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文檔簡介

抓斗起重機無人值守

定位系統(tǒng)

目錄

1系兼慨述.........................................................................3

[[品猊介紹3

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2系兼架構(gòu)以l功能描述.............................................................6

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2?^^?1j'/iL???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7

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

3系統(tǒng)組成.........................................................................8

31硬件段備Q

3.1.1庫區(qū)地面設備........................................................8

3.1.2定位自控工業(yè)顯控部分................................................9

3.1天車全自切系件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14

4使用就件描述......................................................................15

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)是計對大型冶金企業(yè)的各個工藝環(huán)節(jié)所設計的吊車

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

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,實現(xiàn)整個作叱區(qū)的天車

全自動無人作業(yè)J力能,并將天車操作的實標情況傳送給生產(chǎn)管理系統(tǒng),實現(xiàn)全廠物

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

上料、」料、制料等不同功能,同時可以處理臨時的一些非正常指令和無指令明庫

功能。并能將確認的操作數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)計算機。可以應用在礦山、煉鐵、煉

制等各種工藝環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)提供三維定位、吊車動態(tài)導航、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、信息查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、段備運行狀態(tài)監(jiān)控、異常信

息處理、報警切能、系統(tǒng)對時功能、系統(tǒng)配置、履歷管理等功能。并具有庫圖,㈱

科、報警和履歷等信息的查詢功能,可以方便地追述事件,進行事故的查找和分析。

軟件成熟可靠、界面友好、工作穩(wěn)定、可擴展性強,方便用戶隹用和擴充。每部天

車都具有多仲職能,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責數(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

明彼此通訊,傳輸數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)實時性的監(jiān)視同跨內(nèi)各個天車的位置和工作狀態(tài),

從而有效的實現(xiàn)庫存管理信息h

針對冶金行業(yè)的天車全自動控制系統(tǒng)采用PLC、變強詞速、WiFi、溯先傳感、視

題監(jiān)控等技術,實現(xiàn)天車無人近距離全自動控制。測班傳感器iliJPhfBus-DP總線

將數(shù)據(jù)傳入PLC中,PLC根據(jù)常他傳感器的位置數(shù)據(jù)進行采集處理,對數(shù)據(jù)進行優(yōu)

化處理,計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通過變魏器對天車的電機進行控制,從而實現(xiàn)天車精確定位的控制,

地面中心控制室對天車下達物料的位置信息和枷料庫區(qū)作業(yè)的位置信息及枷料的屬

性信息,天車會自動完成行走、定位、起吊、放下動作,地面人員還可以通過天車

的高清全方位攝像機進行監(jiān)控,防止系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)性失控故機為了實現(xiàn)系統(tǒng)的可

靠的緊急處理機制,中控室與天車采取硬接線方式控制電機的電源,以保證天車急

停的可靠的可行性,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)問題

時的能夠做應急人工處理,同時保證了PLC正常的功能不出問題。為了保證天車系

統(tǒng)高安全性、高可靠性PLC控制系統(tǒng)采用雙機冗余結(jié)機當主PLC出現(xiàn)異常時,另

一臺無縫接入控制,從而實現(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

別判斷I力能,當傳感器、變頻器、控制器、視Ml信號出現(xiàn)異常時,系統(tǒng)會自助退出

自動模式而進入人工干預模式,保證系統(tǒng)始哭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系統(tǒng),此安全系統(tǒng)iOlOA、

B、C三類安全防護標準中最高安全等級標準。

本系統(tǒng)中裝置選用先進的無線於端設備皿算機以太網(wǎng)微波通訊技札具有

抗震、防塵、耐高溫特點,酬在通訊過程中具有弼的抗干擾能力,數(shù)據(jù)傳輸快、

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

的結(jié)合在一起,使天車能迅速快捷的接收地血站所發(fā)的作業(yè)指令,進行有效作業(yè)。

系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,運行維護方便,充分實現(xiàn)了庫區(qū)管理的精確以簡單化、自動化。

通訊應用先進的直接序列擴展演措(DSSS、OFDM)技札這保證了足夠的帶寬和

高速的數(shù)據(jù)通訊。網(wǎng)絡通訊采用IEEE802.11b/g標準自適應的無線方式。

?工作獨段:2.410?2.483GHz(無委會免申請)

?通訊梆議: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)在每圈設置的基站,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以內(nèi)無通ifl盲點,保證通訊的可靠性。

1.2庫區(qū)情況及基站配置

庫區(qū)情況

?分卷崎:1爵共2臺抓斗起重機

聲號區(qū)發(fā)天車數(shù)(臺)長度(M)寬度(M)備注

01上料*1——1臺基站

現(xiàn)場有上料抓斗橋式起重機1臺,供卡車停留的物流通道,吊車具

備稱重弱能。

系統(tǒng)主要分以下幾部分:

吊車三維定位系城吊車自動行走系統(tǒng)

物料自加計量系用服務器硬件部分

物料外形打描系多吊車防搖擺系統(tǒng)

吊車防碰撞系統(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

2.2系統(tǒng)各單元實現(xiàn)過程描述

221激光三維定位單元功能

通iix/Y軸激光器以及z軸旋特編碼器進行三維他商檢測,從而換算出庫區(qū)的三維定位圖,

并快趴準確的實現(xiàn)三維高精度定位。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中心將采集到的數(shù)據(jù)提供給人機交互單元

進行數(shù)據(jù)處理,并轉(zhuǎn)換成可以直觀顯示的模擬2D圖。

222吊車行程控制單元

通過對吊車PLC控制系維和變魏器進行優(yōu)化控制,對大小車設備進行接口設置,并且通過

工業(yè)顯控終端與服務修接口作業(yè)動作,依品內(nèi)置的數(shù)據(jù)模型發(fā)出合理的吊車行走加作控制命令,

從而實現(xiàn)吊車自動行走耐作。

223吊車自動計量系統(tǒng)

通過對吊車計量設備的重量信號采集,配合天車的作業(yè)潦程,對每臺天車以及每

次上料的重量進行統(tǒng)計,在原有人工計量的基砒上,混高了作業(yè)效率,并且有效的降

低了人力統(tǒng)計帶來的數(shù)IE嵇硝等問機

224吊車防搖擺系統(tǒng)

該系贊通過可編程控制器和變版器,根據(jù)操作指令及起重機的實時運行狀況計算出

能消除莪有搖擺的大小車運行速及,再通過變演盥根據(jù)所要求的速度驅(qū)前大車和小車

運行,從而實現(xiàn)消除蹌重機載荷搖裝現(xiàn)象。

2.2.5無線通訊系統(tǒng)

將車載心機界面接受到的作業(yè)指令以及完成的結(jié)果通過無線通訊的方式上傳或者下行到

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

數(shù)據(jù)員網(wǎng)絡變換的條件,以期達到穩(wěn)定、高效的作業(yè)效果。并且配置穩(wěn)定的車載巽瑞顯示設備,

方便在設備維護、故障時采取人工操作,并且進行部分定位數(shù)據(jù)處理,分擔服務器壓力。

226夾具改造部分

需對夾具進行重量以及夾取信號等功能選行改造。

2.2.7礦粉局部外形尺寸打描系統(tǒng)

為了準確的識別虛Ifl庫位的糊"外形信息以及物料的精附位置,除了需要高度創(chuàng)

量,還需要對糊料的實標形狀進行自描和識刖,我fj選用TEKEMAS8210系列激光形狀

識別器,該系列產(chǎn)品為室外型,可靠的抗干擾性能(通過內(nèi)部濾波及多重回潴),大

保護他崗(最遠80米的保護區(qū)域),內(nèi)部具有自檢功能等優(yōu)點。其主要用于礦粉用輪

BSffio

TEKEMAS8210采用成熟的激光-時間飛fj原理及多重回波技術,非俵觸式槍測,

采用小光點的激此能夠較準確的副量物體的尺寸及距崗,是識別物料的酸隹選擇。

?可以用于戶外惡劣的天氣情況

?采用多次回波拉術

?具有自槍功能

?測量精度1mm-15mm(根據(jù)測量機離)

■工作范圍最遠可達80米,打描角度60度

?IP67防護等級

?內(nèi)部集成加熱圖

?采用1級激光

?通過以太網(wǎng)實時輸出刈量數(shù)據(jù)

?工作電壓:24VDC±15%/max.25w

?工作溫度:儲存溫度:-30…70七/-35?!?0七

3系統(tǒng)組成

3.1硬件設備

311庫區(qū)地面設備

3.1.1.1服務器(僅供參考,需要根據(jù)現(xiàn)場情顯

選用)

產(chǎn)品名稱HPML110G7E3-1240

四核Inte?Xeon?E3-1240

處理器

(3.30GHz/4-core/8MB/80W,1333)8MB內(nèi)置智能緩存

標84GB(2x2GB)PC3-10600E(無鬟沖內(nèi)存)內(nèi)存,最

內(nèi)存

大可擴充至16GB

集成HPSmartArrayBl10iSATARAID控徜器(支持

貨盤說明

RAID0,1,10);最多支持4塊熱插拔35SATA貨盤

顯卡64Mb共享內(nèi)存,分辨率1600*1200

共4個PCI-E2.0插槽,1個PCI-Expressx1Genl

正展憎全高全長插憎,2個PCI-Exp「essx4全高全長插情,1

個PCI-Expressx16Gen2全高全長插梢

網(wǎng)絡控制集成2個NC112i千兆口太網(wǎng)卡

電源類型標配

處理器高

8Mb英特爾智能高速緩存

速援存

標配iL03遠程管理端口;16倍速SATADVD-ROM

其他

驅(qū)動器;10個USB2.0端口;350W電源,塔式(4U);

31.1?2工業(yè)電控柜TEKEMAS2490

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

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

技術規(guī)格

?類型:室外型

?尺寸:480(H)x450(W)x210(T)mm

?內(nèi)置收標插座:2*三座16A

?內(nèi)置空氣開關:VC65N-2P-C6A

?防護等級:IP54

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TEKEMAS8615

選用英國TEKEMAS公司生產(chǎn)的TEKEMAS8615li

級車載終端,該終端使用操作方便的15英寸俄摸屏,

2G內(nèi)存,32G的軍用電子硬盤,完成定位數(shù)據(jù)處理以及

B作業(yè)指令的接收、顯示等操作。

TEKEMAS8615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,另外在設備的密封性、防水、防霽、施腐、

杭碰撞沖擊等方面也滿足工業(yè)要求,使用高分辨率及內(nèi)置背光彩色XGA-TFT

顯示屏,面板上可以配置凱能強和數(shù)字鍍,耐久方便的觸摸屏,支持通用

軟鍵,配上符合IEEE802.11b/g標準的無線網(wǎng)卡可與無線局域網(wǎng)無縫的接。

適應各種惡劣環(huán)境要求,符合軍用級杭震動、杭沖擊和操作環(huán)境的高標準

要求。外部接口全封閉安裝,沖類豐富多樣。全金屬鋁鎂外殼機身,散熱

性能好。

技術規(guī)格

類型:工業(yè)車載式Computer

型號:TEKEMAS8615

CPU:Intel1.6GHzatonmCPU

內(nèi)存:RAM2GB

外存:32GB軍用電子硬盤

顯示:WXGA1024x768分辨率,觸摸屏

接口:2xRS232,1xEthernetRJ45,2x2.0USB,1xPS2

工作電淞DC24V-48V

ttft:30W

?外殼材料:高強度用技

?尺寸:319(w)x262(h)x99mm(d)

?重量9.7kg

?防護等級:IP66

?溫度:-30℃to70℃

?濕度:10?90%,無凝露

?抗沖擊抗振:1EC60721-3-5-class5M2

?操作系統(tǒng):WindowsXP中文版

?操作方式:觸摸式

3.122激光定位儀XI*

TEKEMAS品牌激光定位儀采用相位比較原理邊

行測量。激光傳感器發(fā)射不同顓率的可見激光束,

接收從被Ml物返回的散射激光,將接收到的激卷信

號與參考信號進行比較,最后,用微處理器計算出

相應相位偏移所對應的物體間距離。適用于任何工業(yè)場合

測量時間0.16s

激性發(fā)散角0.6mrad

激光等級Class1級,符合DINEN60825-1:2001-11(EC825-1)標注

-mW(紅色)

工作溫度-3CV60t

存儲溫度-4C七-70七

數(shù)據(jù)接口RS232/RS422(可轉(zhuǎn)換)

波特率9600

可設置測量功能選擇、單位、測量時間、輸出

調(diào)量結(jié)果內(nèi)部溫度、錯誤代碼、上電溺量方式等

模機量輸出

對溯量范圍可編程,4-20mA,負載阻抗400。,

測量精度+5mm里程

高反射目標自然目標300m100m

分簫率1mm

供電電壓10V-30VDC

功耗待機時<0.4W

測量時<1.5W

重量850g

防護等級IP65,鉗殼

3.123激光定位儀Y釉

多種測量模式,靈活可配置性高;最高的脈沖頻率和數(shù)據(jù)刷

新率多抻通訊方式:RS232/RS485/4-20mA量程大,精度高適

應惡劣環(huán)境。

參數(shù)

波長905nm(紅外瑞)

大眼安全Classl,7mm

(FDA,CFR21)Classlm

(IEC60825-1:2001)

發(fā)散角3毫弛度(30cm

@100m)

精度+5mm

量程

高反射目標自洪目標1700m500m

分得率1mm

通訊

RS232數(shù)據(jù)雙向及供電,使用

酌機配送的4-94電纜

RS232波特率1200to115200(gg

1000個讀數(shù)每秒)

RS485數(shù)據(jù)雙向及供電,4-20

毫安模扭量使用12針

電纜

RS485波特率1200to230400(ft

2000個讀數(shù)每秒)

供電

電壓范圍10-30伏直海

最大工作電流170毫安

捌理

尺寸(長寬高)13.5cmx12cmx6.3cm

重量800g

外殼6063f0合金

使用環(huán)境

防護等級IP66NEMA4

溫度范圍-40Cto+70C

3.124吊車行程模型控制器

通過工業(yè)控制終端與服務端接口作業(yè)動作,并通過內(nèi)置的被揩模型控

制吊車自動完成作業(yè)任務。

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度

?便于精確定位

?延長起重機的壽命

本套裝置與吊車的陰碰撞系統(tǒng)進行交互,防止發(fā)生安全事故。

313天車全自動系統(tǒng)硬件功能

?測距定位現(xiàn)能

系統(tǒng)具有x軸、丫、z軸測距傳感器,能夠準確對天車位置進行精酬量,滑得的數(shù)據(jù)通過

工業(yè)控制總線進入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)的自動精確處理來達到控制天M走的目的,X、丫、z軸采用激血1?的方法來獲得天車

的三維平面坐標數(shù)隊PLC可以通過測1?傳感器的數(shù)據(jù)變化計算出天鋪運行速度,對電機

實現(xiàn)了閉環(huán)控制的功能,保證了捏制的精度,提高了系境的可靠慎

?天車的自動控制功能

天車的自動控制主要有自動行走,行進的速度控制;故障的自動停車、故障的自動恢復等。

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

式與PLC進行連接,

?作業(yè)指令處理U能

地面終端將作業(yè)指令發(fā)至天軋?zhí)燔囅到y(tǒng)根據(jù)指令中的物料、起始位置、目的位置信息確定

天車的運行軌跡和控制參數(shù),從而完成作業(yè)指令。當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

瑞來完成。

?行走參數(shù)的自動生成功能

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

速度(大車的速度、小車的速度)、力II減速度、路徑等運動參數(shù),控制器根據(jù)運動參數(shù)來控

制變額器的運行,從而控制電機的運行。

?吊車間防撞系統(tǒng)

當有兩個天車甑離較近時,系統(tǒng)也會做出解讓的控制,解免現(xiàn)車發(fā)生碰撞。

?地面及車上的操控功能

系統(tǒng)不但具有自動控制功能,還具有手動操控I力能,地面控制人員可以通過地面控制終端控

制天車的行走、起吊

4應用軟件描述

系統(tǒng)命令包括自助規(guī)劃行走招線

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