CN111056326A - 一种堆取料机作业控制***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种堆取料机作业控制***及方法，属于港口设备领域。该堆取料机作业控制***包括：设置在货场内的上部信号交互装置、下部信号交互装置，以及设置在货场外的监控平台；所述上部信号交互装置与下部信号交互装置之间采用无线调频信号进行通讯；所述上部信号交互装置与监控平台之间采用WIFI无线网络进行通讯。利用本发明***及方法实现了上部信号交互装置、下部信号交互装置之间的无线通讯且能够排除低频信号对信号传输的干扰，有效避免了有线连接存在的寿命短、效率低的问题，同时本发明实现了堆取料的自动作业，大大降低了生产成本、提高了生产效率。

Description

一种堆取料机作业控制***及方法

技术领域

本发明属于港口设备领域，具体涉及一种堆取料机作业控制***及方法。

背景技术

堆取料机是散货堆场常使用的大型设备。堆取料机包括臂架，臂架能够进行移动，在臂架上设置有轨道，在轨道上设置有传送皮带以及能够在轨道上移动的斗轮，利用堆取料机能够对堆取料机所在的货场的货物进行堆取料作业。当需要将货场外的料堆放到货场内时，通过传送皮带的运动将货场外的料依次输送到斗轮附近，斗轮旋转，将传送皮带上的料铲起，被铲起的料随斗轮旋转到另一侧时，料从斗轮落下，落入货场中指定的位置；当需要将货场内的料取到货场外时，斗轮从货场内的货垛中将料铲起，被铲起的料随斗轮旋转到另一侧时，料从斗轮落下，落入传送皮带上，传送皮带运动，将料运送到货场外。

堆取料机的作业状态包括，前进、倒退、左移位、右移位、俯仰、取料(斗轮正传)、堆料(斗轮反转)的作业姿态。堆取料作业时，需要设置在臂架上的控制室内的操作员操纵作业盘，通过控制室PLC发出上述各个作业姿态的指令，上部数据交互装置采集控制室PLC发出的各个指令，并将各个指令发送给位于臂架下方的下部数据交互装置，下部数据交互装置根据接收到的指令控制执行PLC驱动相应的电机进行作业，完成前进、倒退、左移位、右移位、俯仰、取料(斗轮正转)、堆料(斗轮反转)的作业姿态。

传统的堆取料机中，控制室PLC通过信号BUS线与上部信号交互装置连接，执行PLC通过信号BUS线与下部信号交互装置连接，上部信号交互装置与下部信号交互装置通过可伸缩排线进行有线连接，由于上部信号交互装置设置在臂架上，随臂架进行运动，而下部数据交互装置是固定的，在作业过程中，可伸缩排线需要长时间伸缩作业。

传统的堆取料机作业存在如下缺点：

1、由于控制室内的操作员不能观察到所有堆场货物情况的全景，因此在整个作业期间需要在货场内配备至少一个人员来观察堆场情况，并由货场内的人员随时给出货垛的垛型，垛型包括垛长、垛宽、垛高、垛型及整***置，并将情况实时通知控制室内的操作员，操作员再根据货场内人员的指挥完成堆取料作业；整个作业过程中，除开控制室内的操作员还需要在货场内长时间配置人员来随时汇报货垛的情况，而且由于货垛的尺寸很大，可能需要在货场内的不同位置处配置多个人员，因此极大增加了人力成本；而且货场内人员对货垛的情况的判断不一定准确，可能需要多次与控制室内的操作员进行沟通来调整堆取料机的姿态，这样会大大降低生产效率和准确性；

2、上部数据交互装置和下部数据交互装置采用可伸缩排线连接，排线长期曝露在室外环境下、且由于常时间伸缩作业，排线容易老化变形，在达不到生产要求时需要及时更换，这样不但降低了生产效率而且增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种堆取料机作业控制***及方法，采用高频信号实现上部信号交互装置、下部信号交互装置之间的数据交互，同时采用历史指令集合实现堆取料机的自动作业，降低生产成本，提高生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种堆取料机作业控制***，包括：设置在货场内的上部信号交互装置、下部信号交互装置，以及设置在货场外的监控平台；

所述上部信号交互装置与下部信号交互装置之间采用无线调频信号进行通讯；

所述上部信号交互装置与监控平台之间采用WIFI无线网络进行通讯。

所述上部信号交互装置包括：

PLC串行数据采集模块：用于采集控制室PLC发送来的数字信号，该数字信号为动作指令；所述动作指令是控制室PLC根据控制室内的操作员的动作确定的，操作员的动作包括：进、退、左、右、俯、仰、取、堆；

上部调频模块：手动作业时，用于将PLC串行数据采集模块采集到的数字信号调频为高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给上部发射模块；自动作业时，用于将监控平台发送来的历史指令集合依次调频为高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给上部发射模块；

上部发射模块：用于将上部调频模块发送来的高频模拟信号发送给下部信号交互装置；

上部接收模块：用于接收下部信号交互装置发送来的高频模拟信号，并将接收到的高频模拟信号发送给上部解频模块；

上部解频模块：用于将上部接收模块发送来的高频模拟信号解频为数字信号，并将该数字信号发送给人机界面；

WIFI无线数据发送接收模块：用于与监控平台进行通讯，包括将PLC串行数据采集模块采集到的动作指令发送给监控平台、将人机界面输入的信息发送给监控平台，以及从监控平台接收无匹配信息的消息或者匹配的历史指令集合；

人机界面：用于操作员输入信息，并将信息发送给WIFI无线数据发送接收模块；显示上部解频模块发送来的数字信号；如果接收到无匹配信息的消息，则显示无匹配信息，如果接收到匹配的历史指令集合，则提示操作员通过人机界面选择自动作业或者手动作业，如果操作员选择自动作业，则通知WIFI无线数据发送接收模块将匹配的历史指令集合发送给上部调频模块，如果操作员选择手动作业，则通知PLC串行数据采集模块开始采集控制室PLC发送来的动作指令。

操作员在人机界面上输入的信息包括：货垛信息、作业类型信息、人员信息和操作启停信息；

所述货垛信息包括：垛长、垛宽、垛高、垛型、货类；

所述作业类型信息包括：堆料、取料；

所述人员信息包括：班次、工号；

所述操作启停信息包括：作业开始、作业终止。

所述下部信号交互装置包括：

下部接收模块：用于接收上部信号交互装置中的上部发射模块发送来的高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给下部解频模块；

下部解频模块：用于将下部接收模块发送来的高频模拟信号解频为数字信号，并将数字信号发送给执行PLC；

下部调频模块：用于将执行PLC发送来的数字信号调频成高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给下部发射模块；

下部发射模块：用于将下部调频模块发送来的高频模拟信号发送给上部信号交互装置中的上部接收模块。

所述监控平台包括：

WIFI无线模块：用于接收上部信号交互装置中的WIFI无线数据发送接收模块发送来的人机界面上的信息、PLC串行数据采集模块采集到的动作指令；将与人机界面上的信息匹配的历史指令集合或者无匹配信息的消息发送给上部信号交互装置中的WIFI无线数据发送接收模块；

堆取料机数据库：根据WIFI无线模块接收到的人机界面上的信息、PLC串行数据采集模块采集到的动作指令生成历史作业信息并存储；

匹配模块：根据WIFI无线模块接收到的人机界面上的信息判断在堆取料数据库中是否有与接收到的人机界面上的信息相匹配的历史作业信息，如果有，则从堆取料数据库中调取相匹配的历史作业信息，并将历史作业信息中的历史指令集合发送给WIFI无线模块，如果否，则将无匹配信息的消息发送给WIFI无线模块。

所述历史作业信息包括：

一次作业的作业编号、货垛信息、作业类型信息、人员信息、操作启停信息和历史指令集合；

所述历史指令集合包括一次作业的过程中上部信号交互装置采集到的所有动作指令；

每一次作业均有一个唯一的作业编号，即一个作业编号对应一个历史指令集合；

所述动作指令包括一串二进制数字，依次为起始位、地址码、动作编号、时间戳TIME、校验位CRC和终止位；

所有动作指令的起始位均为00010000；

所述地址码为控制室PLC的IP地址；

所述动作编号包括8位，从第一位到第八位分别表示进、退、左、右、俯、仰、取、堆；

所述时间戳TIME用于记载该动作指令的时间；

所述校验位CRC用于对该动作指令进行校验；

所有动作指令的终止位均为00110000；

所述高频模拟信号采用大于900HZ的信号，即所述动作指令中的0采用大于900Hz的信号来表示，动作指令中的1采用比表示0的信号至少大300Hz的信号来表示。

利用上述堆取料机作业控制***实现的堆取料机作业控制方法如下：

步骤1、操作员首先操纵堆取料机，将斗轮移动到待作业货垛的边界处，然后通过人机界面录入待作业货垛的货垛信息、作业类型信息、人员信息；

步骤2、将待作业货垛的货垛信息、作业类型信息、人员信息发送到监控平台，监控平台判断是否有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，如果有，则转入步骤6，如果否，则在人机界面上显示无匹配信息，然后转入步骤3；

步骤3、操作员录入作业开始的信息，上部信号交互装置将作业开始的信息发送给监控平台；

步骤4、操作员通过控制操纵杆对待作业货垛进行堆取料作业，在作业过程中，上部信号交互装置实时采集控制室PLC的每一条动作指令，并将每一条动作指令通过WIFI无线网络实时发送给监控平台，同时将每一条动作指令转换成高频模拟信号发送给下部信号交互装置；下部信号交互装置根据接收到的每一条动作指令控制执行PLC进行动作，直到作业结束；

步骤5、操作员录入作业终止的信息，上部信号交互装置将作业终止的信息发送给监控平台，监控平台生成该次作业的历史作业信息，并将其存入到堆取料机作业数据库中，然后转入步骤7；

步骤6，监控平台将与待作业货垛相匹配的历史作业信息中的历史指令集合发送给上部信号交互装置，并在人机界面提示操作员选择自动作业或者手动作业，如果操作员选择自动作业，则上部信号交互装置将历史指令集合按照时间顺序依次发送给下部信号交互装置，下部信号交互装置根据历史指令集合开始自动堆取料作业，直到作业结束，然后转入步骤7，如果操作员选择手动作业，则返回步骤3；

步骤7，结束。

所述步骤2中的所述监控平台判断是否有与待作业货垛相匹配的历史作业信息的操作包括：

(21)，判断是否能从堆取料机数据库中搜索到与待作业货垛的货类、作业类型均相同的历史作业信息，如果是，则将所有与待作业货垛的货类、作业类型均相同的历史作业信息依次存入到第一搜索队列中，然后转入步骤(22)，如果否，则转入步骤(25)；

(22)，判断是否能从第一搜索队列中搜索到与待作业货垛的垛型相同的历史作业信息，如果是，则将第一搜索队列中的与待作业货垛的垛型相同的历史作业信息依次存入到第二搜索队列中，然后转入步骤(23)，如果否，则判断是否能从第一搜索队列中搜索到垛型为矩形的历史作业信息，如果是，则将第一搜索队列中的垛型为矩形的历史作业信息依次存入到第二搜索队列中，然后转入步骤(23)，如果否，则转入步骤(25)；

(23)，判断是否能从第二搜索队列中搜索到垛长、垛宽、垛高均小于或等于待作业货垛的垛长、垛宽、垛高的历史作业信息，如果是，则将垛长、垛宽、垛高均小于或等于待作业货垛的垛长、垛宽、垛高的历史作业信息依次存入到第三搜索队列中，然后转入步骤(24)；如果否，则转入步骤(25)；

(24)，判定有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，然后转入步骤(26)；

(25)，判定没有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，然后转入步骤(26)；

(26)，结束。

所述步骤(24)进一步包括：

判断第三搜索队列中的历史作业信息的数量是否等于1，如果是，则该历史作业信息即为与待作业货垛相匹配的历史作业信息，如果否，则找到与待作业货垛相差最小的历史作业信息，并将该历史作业信息作为与待作业货垛相匹配的历史作业信息；

所述找到与待作业货垛相差最小的历史作业信息的操作包括：

首先，依次对第三搜索队列中的每一个历史作业信息利用下式计算其与待作业货垛的差值Q：

Q＝(Ln-Lh)+(Wn-Wh)+(Hn-Hh)

其中，

Ln表示待作业货垛的垛长，Lh表示历史作业信息的垛长，Wn表示待作业货垛的垛宽，Wh表示历史作业信息的垛宽，Hn表示待作业货垛的垛高，Hh表示历史作业信息的垛高；

然后，将所有的Q的值按照从小到大的顺序进行排列；最小的Q对应的历史作业信息即为与待作业货垛相差最小的历史作业信息，如果最小的Q有N个，则对应的N个历史作业信息均为与待作业货垛相差最小的历史作业信息。

所述步骤6中的在人机界面提示操作员选择自动作业或者手动作业的操作进一步包括：

如果有N个与待作业货垛相匹配的历史指令集合，则提示操作员选择其中一个历史指令集合进行自动作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明***及方法实现了上部信号交互装置、下部信号交互装置之间的无线通讯且能够排除低频信号对信号传输的干扰，有效避免了有线连接存在的寿命短、效率低的问题，同时本发明实现了堆取料的自动作业，大大降低了生产成本、提高了生产效率。

附图说明

图1本发明***的结构示意图；

图2控制室PLC发出的动作指令的结构图；

图3本发明方法的步骤框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，本发明***包括：设置在货场内的上部信号交互装置1、下部信号交互装置2和设置在货场外的监控平台3；上部信号交互装置1与下部信号交互装置2之间采用无线调频信号进行通讯，上部信号交互装置1与监控平台3之间通过WIFI无线网络进行通讯；

所述上部信号交互装置1位于臂架上的控制室内，用于接收控制室内的操作员发出的各种指令；所述下部信号交互装置2位于臂架下方，用于直接控制堆取料机的各种动作。

其中，所述上部信号交互装置1包括：

PLC串行数据采集模块11：用于采集控制室PLC(图1中表示为数字4)发送来的数字信号，该数字信号为动作指令；所述动作指令是控制室PLC根据控制室内的操作员的动作确定的，操作员的动作包括：进、退、左、右、俯、仰、取、堆；

上部调频模块12：手动作业时，用于将PLC串行数据采集模块11采集到的数字信号调频为高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给上部发射模块13；自动作业时，用于将监控平台3发送来的历史指令集合依次调频为高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给上部发射模块；

上部发射模块13：用于将上部调频模块12发送来的高频模拟信号发送给下部信号交互装置；

上部接收模块14：用于接收下部信号交互装置发送来的高频模拟信号，并将接收到的高频模拟信号发送给上部解频模块15。下部信号交互装置发送来的高频模拟信号是执行PLC的状态信号，用于保证通讯正常，即上部信号交互装置发送指令为下部信号交互装置，下部信号交互装置会根据执行情况发送一个反馈信息，例如当上部信号交互装置发送进的动作指令后，下部信号交互装置会将进的动作指令是否正常执行的状态信号返回给上部信号交互装置；

上部解频模块15：用于将上部接收模块14发送来的高频模拟信号解频为数字信号，并将该数字信号发送给人机界面17；

WIFI无线数据发送接收模块16：用于与监控平台3进行通讯，包括将PLC串行数据采集模块11采集到的动作指令发送给监控平台3、将人机界面17输入的信息发送给监控平台3，以及从监控平台3接收无匹配信息的消息或者匹配的历史指令集合；

人机界面17：用于操作员输入信息，并将信息发送给WIFI无线数据发送接收模块16；显示上部解频模块15发送来的数字信号，即显示各个动作指令的执行情况；如果接收到无匹配信息的消息，则显示无匹配信息，如果接收到匹配的历史指令集合，则提示操作员通过人机界面17选择自动作业或者手动作业，如果操作员选择自动作业，则通知WIFI无线数据发送接收模块16将匹配的历史指令集合发送给上部调频模块12，如果操作员选择手动作业，则通知PLC串行数据采集模块11开始采集控制室PLC接收到的动作指令。

如表1所示，堆取料机操作员在人机界面上输入的信息包括货垛信息、作业类型信息、人员信息和操作启停信息，其中货垛信息包括：垛长(垛的长度)、垛宽(垛的宽度)、垛高(垛的高度)、垛型(圆形或者矩形)、货类(煤或者炭，也可以更细化为沫煤、蓝煤或者焦炭等等)；作业类型包括：堆料、取料；人员信息包括：班次、工号；操作启停信息包括：作业开始、作业终止。

表1

对于圆形垛，作业信息中也是记载其垛长、垛宽和垛高，在判断是否能自动作业时，垛型如果不同，则历史作业信息中的矩形垛能够适用于待作业的圆形垛，但是历史作业信息中的圆形垛不适用于待作业的矩形垛。

所述下部信号交互装置2包括：

下部接收模块21：用于接收上部信号交互装置中的上部发射模块13发送来的高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给下部解频模块22；

下部解频模块22：用于将下部接收模块21发送来的高频模拟信号解频为数字信号，并将数字信号发送给执行PLC(图1中用数字5表示)；

下部调频模块23：用于将执行PLC发送来的数字信号调频成高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给下部发射模块24；

下部发射模块24：用于将下部调频模块23发送来的高频模拟信号发送给上部信号交互装置中的上部接收模块14。

所述监控平台3包括：

WIFI无线模块31：用于接收上部信号交互装置中的WIFI无线数据发送接收模块16发送来的人机界面17上的信息以及PLC串行数据采集模块11采集到的动作指令；将与人机界面17上的信息匹配的历史指令集合或者无匹配信息的消息发送给上部信号交互装置中的WIFI无线数据发送接收模块16；

堆取料机数据库32：根据WIFI无线模块31接收到的人机界面17上的信息以及PLC串行数据采集模块11采集到的动作指令生成历史作业信息并存储；在生成历史作业信息时，将一次作业的所有动作指令打包为该次作业的历史指令集合，并且给该次作业赋予唯一的作业编号；

匹配模块33：根据WIFI无线模块31接收到的人机界面17上的信息判断在堆取料数据库32中是否有与接收到的人机界面17上的信息相匹配的历史作业信息，如果有，则从堆取料数据库32中调取相匹配的历史作业信息，并将历史作业信息中的历史指令集合发送给WIFI无线模块31，如果否，则将无匹配信息的消息发送给WIFI无线模块31。

所述历史作业信息包括：

一次作业的作业编号、货垛信息、作业类型信息、人员信息、操作启停信息和历史指令集合；

所述历史指令集合包括一次作业的过程中上部信号交互装置采集到的所有动作指令；

每一次作业均有一个唯一的作业编号，即一个作业编号对应一个历史指令集合。

图2为所述控制室PLC发送的动作指令，也是上部信号交互装置中的PLC串行数据采集模块11采集到的动作指令，动作指令包括一串数字，依次为起始位、地址码、动作编号、时间戳TIME、校验位CRC和终止位；所有动作指令的起始位均为00010000，所有动作指令的终止位均为00110000，信息中的地址码为控制室PLC的地址(因为在货场中可能会有多个堆取料机，为了区分各个堆取料机，为每个堆取料机的控制室PLC分配了不同的IP地址)，动作指令中的动作编号包括8位，第一位到第八位数字分别表示进、退、左、右、俯、仰、取、堆，其中，进、退为第一组，左、右为第二组，俯、仰为第三组，取、堆为第四组，在同一时刻，每一组中最多只有一个数字为1，当数字为1时，表示执行相应的动作，当数字为0时，表示不执行相应动作，例如，动作编号10100010表示斗轮前进，同时左移，而且是取料(即斗轮正转)。为保证传输质量，在动作指令中加设了校验位CRC和时间戳TIME，其中时间戳TIME用于记载该动作指令的时间。

由于码头作业现场电机设备普遍采用380V，50Hz的工业供电，对低频信号的干扰极大，因此，本发明将动作指令调频成高频信号进行传输，即采用高频信号传输上部信号交互装置与下部信号交互装置之间的信号，这样保证了信号的传输质量。高频信号优选采用大于900HZ的信号，例如动作指令中的0采用900Hz，1采用1200Hz进行传输，这样能够排除低频信号对信号传输的干扰。而且由于采用高频无线信息传送上部信号交互装置与下部信号交互装置之间的数据，所以避免了有线连接存在的寿命短、效率低的问题，大大提高了生产效率并降低了生产成本。

如图3所示，利用上述堆取料机作业控制***实现的堆取料机作业控制方法如下：

步骤1、操作员首先操纵堆取料机，将斗轮移动到待作业货垛的边界处，然后通过人机界面录入待作业货垛的货垛信息、作业类型信息、人员信息；

步骤2、将待作业货垛的货垛信息、作业类型信息、人员信息发送到监控平台，监控平台判断是否有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，如果有，则转入步骤6，如果否，则监控平台将无匹配信息发送给上部信号交互装置，上部信号交互装置在人机界面上显示无匹配信息，然后转入步骤3；

步骤3、操作员录入作业开始的信息，上部信号交互装置将作业开始的信息发送给监控平台；

步骤4、操作员通过控制操纵杆对待作业货垛进行堆取料作业，在作业过程中，上部信号交互装置实时采集控制室PLC的每一条动作指令，并将每一条动作指令通过WIFI无线网络实时发送给监控平台，同时将每一条动作指令转换成高频模拟信号发送给下部信号交互装置；下部信号交互装置根据接收到的每一条动作指令控制执行PLC进行动作，直到作业结束；

步骤5、操作员录入作业终止的信息，上部信号交互装置将作业终止的信息发送给监控平台，监控平台生成该次作业的历史作业信息，并将其存入到堆取料机作业数据库中，然后转入步骤7；

步骤6，监控平台将与待作业货垛相匹配的历史作业信息中的历史指令集合发送给上部信号交互装置，并在人机界面提示操作员选择自动作业或者手动作业，如果操作员选择自动作业，则上部信号交互装置将历史指令集合按照时间顺序依次发送给下部信号交互装置，下部信号交互装置根据历史指令集合开始自动堆取料作业，直到作业结束，然后转入步骤7，如果操作员选择手动作业，则返回步骤3；

步骤7，结束，

所述步骤2中的所述监控平台判断是否有与待作业货垛相匹配的历史作业信息的操作包括：

(21)，判断是否能从堆取料机数据库中搜索到与待作业货垛的货类、作业类型均相同的历史作业信息，如果是，则将所有与待作业货垛的货类、作业类型均相同的历史作业信息依次存入到第一搜索队列中，然后转入步骤(22)，如果否，则转入步骤(25)；

(22)，判断是否能从第一搜索队列中搜索到与待作业货垛的垛型相同的历史作业信息，如果是，则将第一搜索队列中的与待作业货垛的垛型相同的历史作业信息依次存入到第二搜索队列中，然后转入步骤(23)，如果否，则判断是否能从第一搜索队列中搜索到垛型为矩形的历史作业信息，如果是，则将第一搜索队列中的垛型为矩形的历史作业信息依次存入到第二搜索队列中，然后转入步骤(23)，如果否，则转入步骤(25)；

(23)判断是否能从第二搜索队列中搜索到垛长、垛宽、垛高均小于或等于待作业货垛的垛长、垛宽、垛高的历史作业信息，如果是，则将垛长、垛宽、垛高均小于或等于待作业货垛的垛长、垛宽、垛高的历史作业信息依次存入到第三搜索队列中，然后转入步骤(24)；如果否，则转入步骤(25)；

(24)判定有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，然后转入步骤(26)；

(25)判定没有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，然后转入步骤(26)；

(26)结束。

所述步骤(24)进一步包括：

判断第三搜索队列中的历史作业信息的数量是否等于1，如果是，则该历史作业信息即为与待作业货垛相匹配的历史作业信息，如果否，则找到与待作业货垛相差最小的历史作业信息，并将该历史作业信息作为与待作业货垛相匹配的历史作业信息；

所述找到与待作业货垛相差最小的历史作业信息的操作包括：

首先，依次对第三搜索队列中的每一个历史作业信息利用下式计算其与待作业货垛的差值Q：

Q＝(Ln-Lh)+(Wn-Wh)+(Hn-Hh)

其中，

Ln表示待作业货垛的垛长，Lh表示历史作业信息的垛长，Wn表示待作业货垛的垛宽，Wh表示历史作业信息的垛宽，Hn表示待作业货垛的垛高，Hh表示历史作业信息的垛高；

然后，将所有的Q的值按照从小到大的顺序进行排列；最小的Q对应的历史作业信息即为与待作业货垛相差最小的历史作业信息，如果最小的Q有N个，则对应的N个历史作业信息均为与待作业货垛相差最小的历史作业信息。

所述步骤6中的在人机界面提示操作员选择自动作业或者手动作业的操作进一步包括：

如果有N个与待作业货垛相匹配的历史指令集合，则提示操作员选择其中一个历史指令集合进行自动作业。

在自动作业的过程中，操作员不再控制操纵杆，操作杆也不再动作，对应地，控制室PLC不会产生动作指令，PLC串行数据采集模块也就不会采集到任何动作指令，此时，历史指令集合按照时间顺序依次通过上部调频模块、上部发射模块发送给下部信号交互装置，下部信号交互装置根据接收到的动作指令控制执行PLC进行相应的动作。在自动作业过程中，不需要在货场中配备人员，操作员也无需控制堆取料机，大大节省了人力和财力。在自动作业过程中，操作员也可以随时终止自动作业，改为手动作业，增加了灵活性。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种堆取料机作业控制***，其特征在于：所述堆取料机作业控制***包括：设置在货场内的上部信号交互装置、下部信号交互装置，以及设置在货场外的监控平台；

所述上部信号交互装置与下部信号交互装置之间采用无线调频信号进行通讯；

所述上部信号交互装置与监控平台之间采用WIFI无线网络进行通讯。

2.根据权利要求1所述的堆取料机作业控制***，其特征在于：所述上部信号交互装置包括：

PLC串行数据采集模块：用于采集控制室PLC发送来的数字信号，该数字信号为动作指令；

上部调频模块：手动作业时，用于将PLC串行数据采集模块采集到的数字信号调频为高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给上部发射模块；自动作业时，用于将监控平台发送来的历史指令集合依次调频为高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给上部发射模块；

上部发射模块：用于将上部调频模块发送来的高频模拟信号发送给下部信号交互装置；

上部接收模块：用于接收下部信号交互装置发送来的高频模拟信号，并将接收到的高频模拟信号发送给上部解频模块；

上部解频模块：用于将上部接收模块发送来的高频模拟信号解频为数字信号，并将该数字信号发送给人机界面；

WIFI无线数据发送接收模块：用于与监控平台进行通讯，包括将PLC串行数据采集模块采集到的动作指令发送给监控平台、将人机界面输入的信息发送给监控平台，以及从监控平台接收无匹配信息的消息或者匹配的历史指令集合；

人机界面：用于操作员输入信息，并将信息发送给WIFI无线数据发送接收模块；显示上部解频模块发送来的数字信号；如果接收到无匹配信息的消息，则显示无匹配信息，如果接收到匹配的历史指令集合，则提示操作员通过人机界面选择自动作业或者手动作业，如果操作员选择自动作业，则通知WIFI无线数据发送接收模块将匹配的历史指令集合发送给上部调频模块，如果操作员选择手动作业，则通知PLC串行数据采集模块开始采集控制室PLC发送来的动作指令。

3.根据权利要求2所述的堆取料机作业控制***，其特征在于：操作员在人机界面上输入的信息包括：货垛信息、作业类型信息、人员信息和操作启停信息；

所述货垛信息包括：垛长、垛宽、垛高、垛型、货类；

所述作业类型信息包括：堆料、取料；

所述人员信息包括：班次、工号；

所述操作启停信息包括：作业开始、作业终止。

4.根据权利要求3所述的堆取料机作业控制***，其特征在于：所述下部信号交互装置包括：

下部接收模块：用于接收上部信号交互装置中的上部发射模块发送来的高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给下部解频模块；

下部解频模块：用于将下部接收模块发送来的高频模拟信号解频为数字信号，并将数字信号发送给执行PLC；

下部调频模块：用于将执行PLC发送来的数字信号调频成高频模拟信号，并将高频模拟信号发送给下部发射模块；

下部发射模块：用于将下部调频模块发送来的高频模拟信号发送给上部信号交互装置中的上部接收模块。

5.根据权利要求4所述的堆取料机作业控制***，其特征在于：所述监控平台包括：

WIFI无线模块：用于接收上部信号交互装置中的WIFI无线数据发送接收模块发送来的人机界面上的信息、PLC串行数据采集模块采集到的动作指令；将与人机界面上的信息匹配的历史指令集合或者无匹配信息的消息发送给上部信号交互装置中的WIFI无线数据发送接收模块；

堆取料机数据库：根据WIFI无线模块接收到的人机界面上的信息、PLC串行数据采集模块采集到的动作指令生成历史作业信息并存储；

匹配模块：根据WIFI无线模块接收到的人机界面上的信息判断在堆取料数据库中是否有与接收到的人机界面上的信息相匹配的历史作业信息，如果有，则从堆取料数据库中调取相匹配的历史作业信息，并将历史作业信息中的历史指令集合发送给WIFI无线模块，如果否，则将无匹配信息的消息发送给WIFI无线模块。

6.根据权利要求5所述的堆取料机作业控制***，其特征在于：所述历史作业信息包括：

一次作业的作业编号、货垛信息、作业类型信息、人员信息、操作启停信息和历史指令集合；

所述历史指令集合包括一次作业的过程中上部信号交互装置采集到的所有动作指令；

每一次作业均有一个唯一的作业编号；

所述动作指令包括一串二进制数字，依次为起始位、地址码、动作编号、时间戳TIME、校验位CRC和终止位；

所有动作指令的起始位均为00010000；

所述地址码为控制室PLC的IP地址；

所述动作编号包括8位，从第一位到第八位分别表示进、退、左、右、俯、仰、取、堆；

所述时间戳TIME用于记载该动作指令的时间；

所述校验位CRC用于对该动作指令进行校验；

所有动作指令的终止位均为00110000；

所述高频模拟信号采用大于900HZ的信号，即所述动作指令中的0采用大于900Hz的信号来表示，动作指令中的1采用比表示0的信号至少大300Hz的信号来表示。

7.根据权利要求1-6任一所述的堆取料机作业控制***实现的堆取料机作业控制方法，其特征在于：所述方法包括：

步骤1、操作员首先操纵堆取料机，将斗轮移动到待作业货垛的边界处，然后通过人机界面录入待作业货垛的货垛信息、作业类型信息、人员信息；

步骤2、将待作业货垛的货垛信息、作业类型信息、人员信息发送到监控平台，监控平台判断是否有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，如果有，则转入步骤6，如果否，则在人机界面上显示无匹配信息，然后转入步骤3；

步骤3、操作员录入作业开始的信息，上部信号交互装置将作业开始的信息发送给监控平台；

步骤4、操作员通过控制操纵杆对待作业货垛进行堆取料作业，在作业过程中，上部信号交互装置实时采集控制室PLC的每一条动作指令，并将每一条动作指令通过WIFI无线网络实时发送给监控平台，同时将每一条动作指令转换成高频模拟信号发送给下部信号交互装置；下部信号交互装置根据接收到的每一条动作指令控制执行PLC进行动作，直到作业结束；

步骤5、操作员录入作业终止的信息，上部信号交互装置将作业终止的信息发送给监控平台，监控平台生成该次作业的历史作业信息，并将其存入到堆取料机作业数据库中，然后转入步骤7；

步骤6，监控平台将与待作业货垛相匹配的历史作业信息中的历史指令集合发送给上部信号交互装置，并在人机界面提示操作员选择自动作业或者手动作业，如果操作员选择自动作业，则上部信号交互装置将历史指令集合按照时间顺序依次发送给下部信号交互装置，下部信号交互装置根据历史指令集合开始自动堆取料作业，直到作业结束，然后转入步骤7，如果操作员选择手动作业，则返回步骤3；

步骤7，结束。

8.根据权利要求7所述的堆取料机作业控制方法，其特征在于：所述步骤2中的所述监控平台判断是否有与待作业货垛相匹配的历史作业信息的操作包括：

(21)，判断是否能从堆取料机数据库中搜索到与待作业货垛的货类、作业类型均相同的历史作业信息，如果是，则将所有与待作业货垛的货类、作业类型均相同的历史作业信息依次存入到第一搜索队列中，然后转入步骤(22)，如果否，则转入步骤(25)；

(22)，判断是否能从第一搜索队列中搜索到与待作业货垛的垛型相同的历史作业信息，如果是，则将第一搜索队列中的与待作业货垛的垛型相同的历史作业信息依次存入到第二搜索队列中，然后转入步骤(23)，如果否，则判断是否能从第一搜索队列中搜索到垛型为矩形的历史作业信息，如果是，则将第一搜索队列中的垛型为矩形的历史作业信息依次存入到第二搜索队列中，然后转入步骤(23)，如果否，则转入步骤(25)；

(23)，判断是否能从第二搜索队列中搜索到垛长、垛宽、垛高均小于或等于待作业货垛的垛长、垛宽、垛高的历史作业信息，如果是，则将垛长、垛宽、垛高均小于或等于待作业货垛的垛长、垛宽、垛高的历史作业信息依次存入到第三搜索队列中，然后转入步骤(24)；如果否，则转入步骤(25)；

(24)，判定有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，然后转入步骤(26)；

(25)，判定没有与待作业货垛相匹配的历史作业信息，然后转入步骤(26)；

(26)，结束。

9.根据权利要求8所述的堆取料机作业控制方法，其特征在于：所述步骤(24)进一步包括：

判断第三搜索队列中的历史作业信息的数量是否等于1，如果是，则该历史作业信息即为与待作业货垛相匹配的历史作业信息，如果否，则找到与待作业货垛相差最小的历史作业信息，并将该历史作业信息作为与待作业货垛相匹配的历史作业信息；

所述找到与待作业货垛相差最小的历史作业信息的操作包括：

首先，依次对第三搜索队列中的每一个历史作业信息利用下式计算其与待作业货垛的差值Q：

Q＝(Ln-Lh)+(Wn-Wh)+(Hn-Hh)

其中，

Ln表示待作业货垛的垛长，Lh表示历史作业信息的垛长，Wn表示待作业货垛的垛宽，Wh表示历史作业信息的垛宽，Hn表示待作业货垛的垛高，Hh表示历史作业信息的垛高；

然后，将所有的Q的值按照从小到大的顺序进行排列；最小的Q对应的历史作业信息即为与待作业货垛相差最小的历史作业信息；如果最小的Q有N个，则对应的N个历史作业信息均为与待作业货垛相差最小的历史作业信息。

10.根据权利要求9所述的堆取料机作业控制方法，其特征在于：所述步骤6中的在人机界面提示操作员选择自动作业或者手动作业的操作进一步包括：

如果有N个与待作业货垛相匹配的历史指令集合，则提示操作员选择其中一个历史指令集合进行自动作业。

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