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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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2.2.2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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