CN113085918A - 一种基于滑触线供电的智能钢卷运输*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于滑触线供电的智能钢卷运输***，包括轨道***和在轨道上行走的运输小车，轨道***布置有供电滑触线，运输小车沿轨道行走过程中通过集电器实时接收电能为运输小车上的用电***进行供电；运输小车采用无线通讯方式接入通讯网络，进而实现每个运输小车与上位机服务器***进行信息交互；轨道***包括按需求铺设在地面的固定轨道和设置在若干固定轨道交叉汇集处的用于实现运输小车换轨的转盘装置，转盘装置也接入通讯网络实现每个转盘装置与上位机服务器***信息交互，由上位机服务器***根据实际送卷任务综合协调整个钢卷运输***。

Description

一种基于滑触线供电的智能钢卷运输***
技术领域
本发明属于自动化运输技术领域，具体涉及一种基于滑触线供电的智能钢卷运输***。
背景技术
现代热轧带钢厂可行的用于钢卷运输的方式有步进梁式运输、链式运输机加步进梁式运输、托盘式运输以及近年来发展起来的基于超能电池或者超级电容的新型钢卷运输车。步进梁式运输机一般分为直接升降式，摆杆升降式、偏心轮杆升降式等类型，都是由鞍座、动梁、提升装置和横移装置等设备组成，由于步进梁每动作一次，钢卷只能向前移动一个固定鞍座，所以运卷节奏低。由于设备本身的问题，步进梁容易造成前后驱动液压缸不同步导致钢卷倾翻，另外设备维护量大，运行成本高。链式运输机和托盘式运输机构复杂，设备重量较大，土建安装比较繁琐，同时维护量也较大。近年来新发展起来的基于超能电池或者超级电容的钢卷运输车现场设备布置比较简单，土建基础简单，运卷效率较高。但投资较高，超能电池或者超级电容随着使用年限的加长容量会相应衰减，后期更换投资费用较高，另外电池回收过程中可能会对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于滑触线供电的智能钢卷运输***，可应用于热轧带钢厂，将从卷取机上卸下来的钢卷运输到各个目标位置，并在各个对应位置完成相应的工序。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于滑触线供电的智能钢卷运输***，包括轨道***和在轨道上行走的运输小车，轨道***布置有供电滑触线，运输小车上设置有与滑触线配合的集电器，运输小车沿轨道行走过程中通过集电器实时接收电能为运输小车上的用电***进行供电；
运输小车上设置有运动***、传感器***、通讯***和主控***，运动***用于对运输小车进行移动控制，传感器***用于为运输小车提供必要的障碍信息采集、定位信息采集、工作状态信息采集、车速信息采集，通讯***采用无线通讯方式接入通讯网络，进而实现每个运输小车与上位机服务器***进行信息交互，主控***作为运输小车的控制核心综合管理运动***、传感器***和通讯***；
运输小车上的传感器***包括：设置在运输小车前部的前防撞光电开关和前防撞接近开关、设置在运输小车后部的后防撞光电开关和后防撞接近开关、设置在运输小车储料仓的占卷检测接近开关、设置在运输小车底部的位置检测接近开关、设置在运输小车轮轴上的编码器、设置在运输小车底部的RFID读卡器；通过编码器用于实时计算小车的沿轨道的运行位置，通过位置检测接近开关用于精确判断是否到达了特定的位置，RFID读卡器用于检测特定位置处的RFID标签，读取RFID标签中存储的信息；
轨道***包括按需求铺设在地面的固定轨道和设置在若干固定轨道交叉汇集处的用于实现运输小车换轨的转盘装置，所述转盘装置为圆盘状，其上设置有轨道，并且轨道的长度要大于运输小车的长度，以使运输小车能够从固定轨道行驶进入转盘上，通过旋转转盘装置，使转盘装置上的轨道与运输小车要行驶的目标方向的固定轨道对接，从而实现运输小车的变轨行驶；所述转盘装置具有转动控制***控制，并且转盘装置的转动控制***通过有线或者无线通讯方式接入通讯网络，进而实现每个转盘装置与上位机服务器***信息交互；
本***包括服务层、网络层和执行层，服务层中的上位机服务器***包括调度服务器、客户机以及PLC***，调度服务器接收上游工序生产信息进行后续钢卷调度任务管理，客户机用于与调度服务器连接实现人机交互，PLC***用于执行调度服务器的调度逻辑并实时反馈调度状态给调度服务器。
在上述技术方案中，调度服务器按滑触线小车在无线局域网内的IP地址编号顺序组成滑触线小车列表，滑触线小车实时向调度服务器发送运行状态以及小车位置、步序及车上钢卷信息，调度服务器由此对滑触线小车列表中每台车的状态以及位置进行更新。
在上述技术方案中，调度服务器根据调度任务为运输小车规划行驶路线，并将驶路线信息下发给主控PLC***，主控PLC***根据这些信息协调控制对应的运输小车和转盘，使运输小车将钢卷运送至对应的库位，再由天车将钢卷入库，当滑触线小车完成送卷任务后，调度***会为滑触线小车规划返回行驶路线，滑触线小车按规划路线返回至相应接卷位开始下一次送卷任务。
在上述技术方案中，本***采用刚体式滑触线供电，按轨道布置对各段轨道进行分段供电，滑触线的段与段之间有一公分间隙。运输小车上的集电器经过接缝处采用下台阶运行，即远端滑触线接头要比近端滑触线接头在运行平面低5～10mm，保证了集电器取电的顺畅。
在上述技术方案中，滑触线供电回路配置了漏电保护以及硬线急停控制回路，保证了***的安全；为保证运输小车在滑触线段与段之间过渡时取电可靠，运输小车端采用双头集电器；运输小车从滑触线取电以后增加进线电抗器，进一步增加了供电的稳定性。
在上述技术方案中，所述运输小车的定位方法如下：
在需要定位的目标位置，预先设置好用于触发小车上的位置检测接近开关的挡铁以及设置指示该位置信息的RFID标签，RFID标签中存储有对该位置的指示信息，当小车停止后，如果小车上的RFID读卡器能够检测到该RFID标签，则说明小车准确停止到了该位置，起到核实定位的作用；并且，将需要定位的目标位置的前行驶方向合适距离处设定为减速位置。
首先判断小车是否行驶到减速位置，到达减速位置后，小车的主控***控制运动***进行制动减速；
小车减速后，判断小车在停车时是否达到目标定位位置，如果停车后小车上的位置检测接近开关正好处于被触发状态，则说明小车准确停在目标定位位置；如果小车车速为0后，位置检测接近开关没有被触发过，则说明小车还没有到达目标定位位置，此时，小车主控***计算出当前停车位置与目标定位位置之间的距离L1，距离L1＝减速位置和目标定位位置之间的距离L0减去减速位置到当前停车位置之间的距离L2，然后控制小车以低速继续前进行驶距离L1后停止；如果小车车速为0后，小车上的位置检测接近开关被触过，则说明小车超过了目标定位位置，则小车主控***计算出当前停车位置与目标定位位置之间的距离L3，距离L3＝减速位置到当前停车位置之间的距离L4减去减速位置和目标定位位置之间的距离L0，然后控制小车以低速后退驶距离L4后停止。
在上述技术方案中，当多辆小车同时经过一个转盘装置时，调度服务器根据小车任务优先级以及此时各段轨道的车辆密度来决定小车的通行顺序。
在上述技术方案中，所述各段轨道上车辆密度，调度服务器会根据轨道上小车的运行情况调整各段轨道小车的允许车辆密度。
在上述技术方案中，钢卷运输***的执行层中还包括有横移车、拍卷机、喷号机、天车等执行设备，这些执行设备都接入通讯网络与上位机服务器***进行信息交互，由调度服务器根据任务需要综合安排各执行设备，实现与滑触线小车进行工序对接。
在上述技术方案中，调度服务器将钢卷信息及目标库位号下发给主控PLC***，主控PLC***再将这些信息下发给对应的运输小车，运输小车会在主控PLC***协调下完成钢卷的检查、拍卷、喷号、称重等任务，并根据库位号将钢卷运送至对应的库位，再由天车将钢卷入库。
本发明的优点和有益效果为：
热轧钢卷运输采用本***，不仅整体设备重量轻，现场土建施工也简单，布置比较灵活，大大减小了设备一次投入。由于本***采用滑触线供电，相比其他运输方式更加绿色环保。同时，本***高效智能的调度***保证了***运行的稳定性与可靠性。本***后期维护简单，大大减小了***的运行成本。
附图说明
图1是本发明实施例一的钢卷运输***中的运输小车的示意图。
图2是本发明实施例一的钢卷运输***的轨道部署示意图。
图3是本发明实施例一的钢卷运输***的控制网络架构图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
一种基于滑触线供电的智能钢卷运输***，包括轨道***和在轨道上行走的运输小车，轨道***布置有供电滑触线，运输小车上设置有与滑触线配合的集电器，运输小车沿轨道行走过程中能够通过集电器实时接收电能为运输小车上的用电***进行供电，保证运输小车正常工作。
运输小车上设置有运动***、传感器***、通讯***和主控***，运动***用于对运输小车进行移动控制，传感器***用于为运输小车提供必要的障碍信息采集、定位信息采集、工作状态信息采集(例如运输小车上的物料钢卷的装载、卸载状态等信息采集)、车速信息采集等，通讯***采用无线通讯方式接入通讯网络，进而实现每个运输小车与上位机服务器***进行信息交互，主控***作为运输小车的控制核心综合管理运动***、传感器***和通讯***。
具体的讲，参见附图1，运输小车上的传感器***包括：设置在运输小车前部的前防撞光电开关1和前防撞接近开关2、设置在运输小车后部的后防撞光电开关3和后防撞接近开关4、设置在运输小车储料仓的占卷检测接近开关5、设置在运输小车底部的位置检测接近开关6、设置在运输小车轮轴上的编码器7、设置在运输小车底部的RFID读卡器8；通过编码器7能够实时计算小车的沿轨道的运行位置，通过位置检测接近开关6能够精确判断是否到达了特定的位置(特定位置出设置有挡铁，当位置检测接近开关6被挡铁阻挡后输出信号，没有挡铁阻挡时不输出信号)，RFID读卡器用于检测特定位置处的RFID标签，读取RFID标签中存储的信息。
参见附图2，轨道***包括按需求铺设在地面的固定轨道和设置在若干固定轨道交叉汇集处的用于实现运输小车换轨的转盘装置，所述转盘装置为圆盘状，其上设置有轨道，并且轨道的长度要大于运输小车的长度(即转盘的直径大于运输小车的长度)，以使运输小车能够从固定轨道行驶进入转盘上，然后再通过旋转转盘装置，使转盘装置上的轨道与运输小车要行驶的目标方向的固定轨道对接，从而实现运输小车的变轨行驶。所述转盘装置由转动控制***控制，并且转盘装置的转动控制***通过有线或者无线(优选为有线)通讯方式接入通讯网络，进而实现每个转盘装置与上位机服务器***信息交互。
本***的控制网络架构图参见附图3，包括服务层、网络层和执行层，进一步的，服务层中的上位机服务器***包括调度服务器、客户机以及PLC***，调度服务器接收上游工序生产信息进行后续钢卷调度任务管理(包含但不限于钢卷目标去向管理)，客户机用于与调度服务器连接实现人机交互，PLC***用于执行调度服务器的调度逻辑并实时反馈调度状态给调度服务器。
调度服务器按滑触线小车在无线局域网内的IP地址编号顺序组成滑触线小车列表，滑触线小车实时向调度服务器发送运行状态以及小车位置、步序及车上钢卷信息，调度服务器由此对滑触线小车列表中每台车的状态以及位置进行更新，并对所有车辆进行管理。
调度服务器根据调度任务为运输小车规划行驶路线，并将驶路线信息下发给主控PLC***，主控PLC***根据这些信息协调控制对应的运输小车和转盘，使运输小车将钢卷运送至对应的库位，再由天车将钢卷入库，当滑触线小车完成送卷任务后，调度***会为滑触线小车规划返回行驶路线，滑触线小车按规划路线返回至相应接卷位开始下一次送卷任务。
进一步的说，本***采用刚体式滑触线供电，按轨道布置对各段轨道进行分段供电，滑触线的段与段之间有一公分间隙。运输小车上的集电器经过接缝处采用下台阶运行，即远端滑触线接头要比近端滑触线接头在运行平面低5～10mm，保证了集电器取电的顺畅。
进一步的说，滑触线供电回路配置了漏电保护以及硬线急停控制回路，保证了***的安全。为保证运输小车在滑触线段与段之间过渡时取电可靠，运输小车端采用双头集电器。运输小车从滑触线取电以后增加进线电抗器，进一步增加了供电的稳定性。
实施例二
进一步的说，所述运输小车的定位方法如下：
在需要定位的目标位置，预先设置好用于触发小车上的位置检测接近开关的挡铁以及设置指示该位置信息的RFID标签(RFID标签中存储有对该位置的指示信息，例如，第一仓库的卸载位置，可以用代码表示)，当小车停止后，如果小车上的RFID读卡器能够检测到该RFID标签，则说明小车准确停止到了该位置，起到核实定位的作用；并且，将需要定位的目标位置的前行驶方向合适距离处设定为减速位置。
首先判断小车是否行驶到减速位置，到达减速位置后，小车的主控***控制运动***进行制动减速；
小车减速后，判断小车在停车时是否达到目标定位位置(目标定位位置会预先设置挡铁)，如果停车后小车上的位置检测接近开关正好处于被触发状态，则说明小车准确停在目标定位位置；如果小车车速为0后，位置检测接近开关没有被触发过，则说明小车还没有到达目标定位位置，此时，小车主控***计算出当前停车位置与目标定位位置之间的距离L1，距离L1＝减速位置和目标定位位置之间的距离L0(L0是已知的)减去减速位置到当前停车位置之间的距离L2(L2通过编码器采集的数据得到)，然后控制小车以低速继续前进行驶距离L1后停止；如果小车车速为0后，小车上的位置检测接近开关被触过(即小车在停车过程中，车上的位置检测接近开关信号先有后无)，则说明小车超过了目标定位位置，则小车主控***计算出当前停车位置与目标定位位置之间的距离L3，距离L3＝减速位置到当前停车位置之间的距离L4(L4通过编码器采集的数据得到)减去减速位置和目标定位位置之间的距离L0，然后控制小车以低速后退驶距离L4后停止。
实施例三
在上述实施例的基础上，进一步的，当多辆小车同时经过一个转盘装置时，调度服务器根据小车任务优先级以及此时各段轨道的车辆密度来决定小车的通行顺序，保证小车运行的高效性。所述各段轨道上车辆密度，即各段轨道长度范围内的小车数量。同时，调度服务器还会根据轨道上小车的运行情况调整各段轨道小车的允许车辆密度，例如当某一段轨道由于某种原因(例如天车来不及吊卷)而拥堵时，调度服务器可在***允许范围内适当的减小车车距以增大该段轨道的允许车辆密度，从而使该段轨道能存储更多车辆以缓解交通拥堵，当故障解除后，调度***恢复各段轨道的预定允许车辆密度。同时，调度服务器可通过客户机，使操作人员可根据现场情况来调整各段轨道的允许车辆密度。
实施例四
在上述实施例的基础上，进一步的，本发明的钢卷运输***的执行层中还包括有横移车(横移车和小车行走的轨道对接并且能够横移，将小车在重载和轻载轨道间进行切换)、拍卷机、喷号机、天车等执行设备，这些执行设备都接入通讯网络与上位机服务器***进行信息交互，由调度服务器根据任务需要综合安排各执行设备，实现与滑触线小车进行工序对接。具体来讲：调度服务器将钢卷信息及目标库位号下发给主控PLC***，主控PLC***再将这些信息下发给对应的运输小车，运输小车会在主控PLC***协调下完成钢卷的检查、拍卷、喷号、称重等任务，并根据库位号将钢卷运送至对应的库位，再由天车将钢卷入库。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：包括轨道***和在轨道上行走的运输小车，轨道***布置有供电滑触线，运输小车上设置有与滑触线配合的集电器，运输小车沿轨道行走过程中通过集电器实时接收电能为运输小车上的用电***进行供电；
运输小车上设置有运动***、传感器***、通讯***和主控***，运动***用于对运输小车进行移动控制，传感器***用于为运输小车提供必要的障碍信息采集、定位信息采集、工作状态信息采集、车速信息采集，通讯***采用无线通讯方式接入通讯网络，进而实现每个运输小车与上位机服务器***进行信息交互，主控***作为运输小车的控制核心综合管理运动***、传感器***和通讯***；
运输小车上的传感器***包括：设置在运输小车前部的前防撞光电开关和前防撞接近开关、设置在运输小车后部的后防撞光电开关和后防撞接近开关、设置在运输小车储料仓的占卷检测接近开关、设置在运输小车底部的位置检测接近开关、设置在运输小车轮轴上的编码器、设置在运输小车底部的RFID读卡器；通过编码器用于实时计算小车的沿轨道的运行位置，通过位置检测接近开关用于精确判断是否到达了特定的位置，RFID读卡器用于检测特定位置处的RFID标签，读取RFID标签中存储的信息；
轨道***包括按需求铺设在地面的固定轨道和设置在若干固定轨道交叉汇集处的用于实现运输小车换轨的转盘装置，所述转盘装置为圆盘状，其上设置有轨道，并且轨道的长度要大于运输小车的长度，以使运输小车能够从固定轨道行驶进入转盘上，通过旋转转盘装置，使转盘装置上的轨道与运输小车要行驶的目标方向的固定轨道对接，从而实现运输小车的变轨行驶；所述转盘装置具有转动控制***控制，并且转盘装置的转动控制***通过有线或者无线通讯方式接入通讯网络，进而实现每个转盘装置与上位机服务器***信息交互；
本***包括服务层、网络层和执行层，服务层中的上位机服务器***包括调度服务器、客户机以及PLC***，调度服务器接收上游工序生产信息进行后续钢卷调度任务管理，客户机用于与调度服务器连接实现人机交互，PLC***用于执行调度服务器的调度逻辑并实时反馈调度状态给调度服务器。
2.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：调度服务器按滑触线小车在无线局域网内的IP地址编号顺序组成滑触线小车列表，滑触线小车实时向调度服务器发送运行状态以及小车位置、步序及车上钢卷信息，调度服务器由此对滑触线小车列表中每台车的状态以及位置进行更新。
3.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：调度服务器根据调度任务为运输小车规划行驶路线，并将驶路线信息下发给主控PLC***，主控PLC***根据这些信息协调控制对应的运输小车和转盘，使运输小车将钢卷运送至对应的库位，再由天车将钢卷入库，当滑触线小车完成送卷任务后，调度***会为滑触线小车规划返回行驶路线，滑触线小车按规划路线返回至相应接卷位开始下一次送卷任务。
4.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：本***采用刚体式滑触线供电，按轨道布置对各段轨道进行分段供电，滑触线的段与段之间有一公分间隙。运输小车上的集电器经过接缝处采用下台阶运行，即远端滑触线接头要比近端滑触线接头在运行平面低5～10mm，保证了集电器取电的顺畅。
5.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：滑触线供电回路配置了漏电保护以及硬线急停控制回路；运输小车端采用双头集电器；运输小车从滑触线取电以后增加进线电抗器。
6.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：所述运输小车的定位方法如下：
在需要定位的目标位置，预先设置好用于触发小车上的位置检测接近开关的挡铁以及设置指示该位置信息的RFID标签，RFID标签中存储有对该位置的指示信息，当小车停止后，如果小车上的RFID读卡器能够检测到该RFID标签，则说明小车准确停止到了该位置，起到核实定位的作用；并且，将需要定位的目标位置的前行驶方向合适距离处设定为减速位置。
首先判断小车是否行驶到减速位置，到达减速位置后，小车的主控***控制运动***进行制动减速；
小车减速后，判断小车在停车时是否达到目标定位位置，如果停车后小车上的位置检测接近开关正好处于被触发状态，则说明小车准确停在目标定位位置；如果小车车速为0后，位置检测接近开关没有被触发过，则说明小车还没有到达目标定位位置，此时，小车主控***计算出当前停车位置与目标定位位置之间的距离L1，距离L1＝减速位置和目标定位位置之间的距离L0减去减速位置到当前停车位置之间的距离L2，然后控制小车以低速继续前进行驶距离L1后停止；如果小车车速为0后，小车上的位置检测接近开关被触过，则说明小车超过了目标定位位置，则小车主控***计算出当前停车位置与目标定位位置之间的距离L3，距离L3＝减速位置到当前停车位置之间的距离L4减去减速位置和目标定位位置之间的距离L0，然后控制小车以低速后退驶距离L4后停止。
7.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：当多辆小车同时经过一个转盘装置时，调度服务器根据小车任务优先级以及此时各段轨道的车辆密度来决定小车的通行顺序。
8.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：所述各段轨道上车辆密度，调度服务器会根据轨道上小车的运行情况调整各段轨道小车的允许车辆密度。
9.根据权利要求1所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：钢卷运输***的执行层中还包括有横移车、拍卷机、喷号机、天车等执行设备，这些执行设备都接入通讯网络与上位机服务器***进行信息交互，由调度服务器根据任务需要综合安排各执行设备，实现与滑触线小车进行工序对接。
10.根据权利要求9所述的基于滑触线供电的智能钢卷运输***，其特征在于：调度服务器将钢卷信息及目标库位号下发给主控PLC***，主控PLC***再将这些信息下发给对应的运输小车，运输小车会在主控PLC***协调下完成钢卷的检查、拍卷、喷号、称重等任务，并根据库位号将钢卷运送至对应的库位，再由天车将钢卷入库。
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