CN114200898A - 一种天车智能化控制*** - Google Patents

一种天车智能化控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天车智能化控制***，包括天车端和地面端，所述天车端和所述地面端通过无线网络连接；所述天车端包括车载PLC***以及和所述车载PLC***连接的天车三维定位***、驱动***、加装物料检测***、防碰撞***、二维扫描***、无线通信***；所述地面端包括中央控制***、天车智能调度***、库存管理调度***、地面无线通信***和视频监控***，所述中央控制***同时和天车智能调度***、库存管理调度***、地面无线通信***以及视频监控***连接，所述地面无线通信***和所述无线通信***无线网络连接。本发明不但自动化程度高、定位精度高，而且还提高了天车安全性和作业效率。

Description

一种天车智能化控制***
技术领域
本发明涉及天车自动化技术领域，特别涉及一种天车智能化控制***。
背景技术
碳素厂中的焙烧车间主要是将成型生产的阳极炭块进行焙烧过程，主要依靠多功能天车及堆垛天车对炭块进行装出炉。焙烧车间人为手动操作，操作人员多，工作环境较恶劣(高温、粉尘等)，工作强度较大，由于焙烧炉变形严重，操作人员无法在驾驶室对其精准操作，需在焙烧炉面对其遥控操作，存在着重大的安全隐患。
目前，普通天车现有的操作大都依靠人工、工人劳动强度大，容易误操作，设备效率较低，安全性能差。除此以外，传统天车存在的定位精度不高，天车的作业效率，天车设备故障率高等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种天车智能化控制***，该***不但自动化程度高、定位精度高，而且还提高了天车安全性和作业效率。
本发明通过以下技术方案实现：
一种天车智能化控制***，包括天车端和地面端，所述天车端和所述地面端通过无线网络连接；
所述天车端包括天车三维定位***、驱动***、加装物料检测***、防碰撞***、二维扫描***、无线通信***和车载PLC***，所述车载PLC***同时和所述天车三维定位***、驱动***、加装物料检测***以及无线通信***连接；所述车载PLC***和防碰撞***连接用于保护天车，所述车载PLC***和二维扫描***连接用于检测确认夹爪在焙烧炉料口的上方；
所述地面端包括中央控制***、天车智能调度***、库存管理调度***、地面无线通信***和视频监控***，所述中央控制***同时和天车智能调度***、库存管理调度***、地面无线通信***以及视频监控***连接，所述地面无线通信***和所述无线通信***无线网络连接。
进一步的，所述天车三维定位***包括吸布料管定位***，所述吸布料管定位***和所述车载PLC***连接。
进一步的，所述吸布料管定位***包括编码器和高度限制器，所述编码器和所述高度限制器同时和所述车载PLC***电连接。
进一步的，所述加装物料检测***包括光电传感器和超声波测距传感器，所述光电传感器和超声波测距传感器同时和所述车载PLC***电连接。
进一步的，所述驱动***包括变频器和电机，所述变频器同时和所述电机以及车载PLC***电连接。
进一步的，所述天车三维定位***还包括夹具定位***，所述夹具定位***和所述车载PLC***连接。
进一步的，所述夹具定位***包括绝对值编码器,所述绝对值编码器和所述车载PLC***电连接。
进一步的，所述天车三维定位***还包括大车定位***和小车定位***，所述大车定位***和小车定位***通过格雷姆线实现定位且同时和所述车载PLC***连接。
进一步的，所述天车端还包括遥控接收器，所述遥控接收器和所述车载PLC***连接。
进一步的，所述地面端还包括遥控器，所述遥控器和所述遥控接收器无线连接。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1、通过使用三维定位***，三维定位***和车载PLC电连接用来传输检测信号，三维定位***包括大车定位***、小车定位***、夹具定位***和吸布料管定位***；其中，大车定位***和小车定位***通过格雷姆线实现定位，夹具定位***通过绝对值编码器实现高度定位，吸布料管定位***通过编码器实现高度定位，通过高度限制器实现安全保护。三维定位***实现了天车的精准定位，避免了安全事故发生。
2、通过使用加装物料检测***，加装物料检测***和车载PLC电连接，加装物料检测***包括光电传感器和超声波测距传感器，在每对夹爪上安装光电传感器，确保每块物料夹取到位后才可以起升，同时在运行中时检测物料情况，如有坠落情况发生可立马停车报警，同时加超声波测距传感器，测量夹爪与物料距离可监视取料过程被取料层的物料有无夹爪位置与物料干涉情况、物料是否夹起或中途有无掉料；分别通过测距与物料有无两种检测保证堆取料过程的安全性和准确性。
3、通过设置天车智能调度***，自动获取当前车间内的生块入焙烧炉任务和熟块出焙烧炉任务，将所有待执行的任务，按照焙烧车间工艺作业流程，将任务按序分解为碳块入炉、碳块出炉、吸料和铺料等相关子任务。天车智能调度***根据当前待执行的作业子任务和任务节拍信息，统一规划下达作业任务，以更优的任务分配，完成焙烧车间碳块转运的生产任务，提高了生产作业的效率。
4.通过设置库存管理调度***，库存管理调度***能够查看指定焙烧炉是否可用，以及焙烧炉状态为空闲、焙烧中或焙烧完成等信息；查看焙烧炉的位置信息、物料信息、生块入炉时间、焙烧开始时间、当前焙烧进度、预计焙烧完成时间等。***具备对焙烧炉有效性设定功能，可以手动修改指定焙烧炉的有效性，对于后期出现物理空间变化导致焙烧炉需要维修而不能进行焙烧的情况，便于用户对焙烧炉库区的自主维护和管理，非常有利于后期管理。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种天车智能化控制***结构框图；
图2为夹具定位***结构框图；
图3为吸布料管定位***结构框图；
图4为驱动***结构框图；
图5为加装物料检测***结构框图；
图6为防碰撞***结构框图。
1、天车端；10、天车三维定位***；100、大车定位***；101、小车定位***；102、夹具定位***；1020、绝对值编码器；103、吸布料管定位***；1030、编码器；1031、高度限制器；11、驱动***；110、变频器；111、电机；12、加装物料检测***；120、光电传感器；121、超声波测距传感器；13、防碰撞***；130、传感器；14、二维扫描***；15、无线通信***；16、遥控接收器；17、车载PLC***；2、地面端；20、中央控制***；21、天车智能调度***；22、库存管理调度***；23、地面无线通信***；24、视频监控***；25、遥控器。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明一实施例的一种天车智能化控制***，包括天车端1和地面端2，天车端1和地面端2通过无线网络连接；天车端1包括天车三维定位***10、驱动***11、加装物料检测***12、防碰撞***13、二维扫描***14、无线通信***15、遥控接收器16和车载PLC***17，车载PLC***17同时和天车三维定位***10、驱动***11、加装物料检测***12、防碰撞***13、二维扫描***14、无线通信***15以及遥控接收器16连接；地面端2包括中央控制***20、天车智能调度***21、库存管理调度***22、地面无线通信***23、视频监控***24和遥控器25，中央控制***20同时和天车智能调度***21、库存管理调度***22、地面无线通信***23以及视频监控***24连接，地面无线通信***23和无线通信***15无线网络连接，遥控器25和遥控接收器16无线连接。该***自动化程度高、定位精度高。
天车三维定位***10包括大车定位***100、小车定位***101、夹具定位***102和吸布料管定位***103，大车定位***100和小车定位***101通过格雷姆线实现定位且同时和车载PLC***17连接，夹具定位***102和车载PLC***17连接，吸布料管定位***103和车载PLC***17连接。夹具定位***102控制大车在Y轴方向，小车定位***101控制小车在X轴方向，大车定位***100和小车定位***101均采用格雷母线进行定位，实时检测天车在整个库区的空间运行位置，库区包括54个炉室、编解组位置、炭块缓存区位置。小车定位***101控制天车横向运动，实现天车在火道料箱之间以及炭块之间的精准定位，小车定位***101与车载PLC***17以及驱动***11组成闭环控制。大车定位***100控制天车纵向运动，实现天车在纵向的精准定位。天车三维定位***10从X方向实现了小车的精准定位，从Y方向实现了大车的精准定位，定位精度±1cm。实现了天车在空间上的精准定位，提高了整个操作过程的安全性和作业效率。
如图2所示，夹具定位***102包括绝对值编码器1020,绝对值编码器1020和车载PLC***17电连接。夹具定位***102可以实时测量夹爪Z轴方向的位置信息，可以保证堆取料过程的安全性和准确性，夹具定位***102采用绝对式编码器1020，绝对值编码器1020安装在卷筒处，可以实时获取夹具高度。夹具定位***102与车载PLC***17以及驱动***11组成闭环控制，保证升降方向的定位，其核心是炭块在装出炉，夹具加装炭块时，对炭块的精准定位，当测量位置达到满足条件，反馈车载PLC***17执行下一步命令。三维定位***10从Z方向实现了夹具的精准定位，提高了整个操作过程的安全性和作业效率。
如图3所示，吸布料管定位***103包括编码器1030和高度限制器1031，编码器1030和高度限制器1031同时和车载PLC***17电连接。吸布料管定位***103包括编码器1030和高度限制器1031，编码器1030与车载PLC***17以及驱动***11组成闭环控制，高度限制器1031与车载PLC***17以及驱动***11组成闭环控制，在吸布料管卷筒上增设高度限制器1031并安装编码器1030。实现了吸布料管精确定位与安全保护，提高了整个操作过程的安全性和作业效率。
如图4所示，驱动***11包括变频器110和电机111，变频器110同时和电机111以及车载PLC***17电连接。
如图5所示，加装物料检测***12包括光电传感器120和超声波测距传感器121，光电传感器120和超声波测距传感器121同时和车载PLC***17电连接。在每对夹爪上加上光电传感器120，光电传感器120与车载PLC***17以及驱动***11组成闭环控制，可以检测夹爪是否已经夹取物料，光电传感器120反馈确认每块物料夹取到位后，夹爪在才可以起升，同时在运行中时时检测物料情况，如有坠落情况发生可立马停车报警，同时加超声波测距传感器121，超声波测距传感器121与车载PLC***17以及驱动***11组成闭环控制用于测量夹爪与物料的距离，可确认取料层的物料与夹爪位置有无干涉情况、物料是否夹起或中途有无掉料；光电传感器120和超声波测距传感器121两种检测保证堆取料过程的安全性和准确性。
如图6所示，防碰撞***13包括若干个传感器130，传感器130和车载PLC***17电连接。当传感器130检测到障碍物时，实现自动躲避障碍。提高了天车运动的安全性
二维扫描***14用来对天车下方焙烧炉料口的识别，夹爪通过夹具定位***102在焙烧炉料口上方精准定位后，夹爪通过二维扫描***14反馈数据给车载PLC***17再次确认天车停车是否误差，确保夹具升降的位置不发生碰撞。提高了夹爪放料或取料的安全性。
无线通信***15用来实现车载PLC***17与中央控制***20之间的无线通信中央控制***20与车载PLC***17利用无线通信***15构成的无线局域网，中央控制***20依靠无线通信***15向天车发出***控制指令，任务调度指令，避碰调度指令。中央控制***20同时可接收车载PLC***17反馈的通信信号，信号包括指令的执行情况、天车当前的位置及天车当前的状态。
遥控接收器16用于接收遥控器25发出的控制信息，实现手动操控天车运行。
天车智能调度***21自动获取当前车间内的生块入焙烧炉任务和熟块出焙烧炉任务，将所有待执行的任务，按照焙烧车间工艺作业流程，将任务按序分解为碳块入炉、碳块出炉、吸料和铺料等相关子任务。焙烧车间碳块物料转运的关键，在于天车智能调度***21对天车的管理，天车将具备以下功能：其一，多功能天车有成套和完整的多级模式管理体系，针对在焙烧车间，多功能天车需要手动操作的倒炉和除灰工艺环节，操作人员可在视频监控***24上切换模式，将天车由全自动模式切换到手动模式。该操作不会中断天车当前任务的正常执行，而且能确保天车在执行完当前任务后，不会再被天车智能调度***21分配新的任务。其二，联锁控制：通过地面管理机的I/O口直接向库内电气设备PLC发出联锁/解锁的控制请求，对过跨车等设备进行联锁控制并采集当前状态信息。天车智能调度***21根据当前待执行的作业子任务和任务节拍信息，结合两台多功能天车状态、位置等，统一规划下达作业任务，以更优的任务分配，完成焙烧车间碳块转运的生产任务。
库存管理调度***22里包含了焙烧炉管理、出入炉管理、可视化管理、焙烧炉信息修正、角色权限管理等功能。焙烧炉管理包括通过视频监控***24查看焙烧炉内的碳块焙烧时间信息，结合焙烧工艺时间要求，自动选定焙烧炉进行碳块出、入炉处理，实时更新视频监控***24中焙烧炉状态信息，以及查看碳块出入炉任务执行状态等。焙烧炉功能划分：根据焙烧炉尺寸与碳块规格信息的对应关系，结合焙烧炉尺寸等信息，自动调整焙烧炉内的焙烧的碳块规格；***具备对焙烧炉尺寸规格修改的功能，便于用户根据实际生产需求进行调整。焙烧车间缓存库区：焙烧车间缓存库区用于应对编组机构或解组机构发生故障或检修时无法使用，为不影响焙烧炉生产而设置的。库存管理调度***22对焙烧缓存库区进行管理、包括缓存库区库位的功能、存储状态、物料信息等。出入炉管理包括***根据焙烧炉内的碳块焙烧时间信息，结合焙烧工艺时间要求，自动选定焙烧炉进行碳块出、入炉处理，实时更新焙烧炉状态信息，以及查看碳块出入炉任务执行状态等。设置焙烧车间缓存库区：焙烧车间缓存库区用于应对编组机构或解组机构发生故障或检修时无法使用，为不影响焙烧炉生产而设置的。可视化管理包括主要指的是通过视频监控***24对库存管理调度***22执行可视化管理界面，对焙烧车间的焙烧炉库区和缓存库区均可查看，如焙烧炉库区各焙烧炉的状态、炉内物料信息、碳块入炉时间、焙烧开始时间、当前焙烧时长、预计焙烧完成时间等信息，以及缓存库区中个库位的状态、物料信息、可用量等。焙烧炉信息修正包括具备对焙烧炉是否可用、焙烧炉尺寸、炉内碳块焙烧时间等信息的修正功能，用户能够全方位的掌握焙烧炉。角色权限管理包括焙烧炉库管理***，具备对用户角色和操作权限的管理，可根据实际情况，设定用户角色和操作权限。对于修改焙烧炉的尺寸，修改焙烧炉的物理位置等关键功能，普通用户不具备该类功能的操作权限，仅高权限用户所拥有，降低普通用户在设备使用过程中发生误操作的风险。
使用时，库存管理调度***22提供焙烧炉生产的所有技术参数和生产工艺，中央控制***20负责管理焙烧车间相关作业工艺信息，将生块入炉工艺流程、熟块出炉工艺流程和焙烧时长等信息存储到***，工艺流程具体包括生块入炉和熟块出炉两大部分，生快入炉包括焙烧炉进行基本清理工作；炉底铺入第一层料；天车从编组机构将第一层生块放入炉内；焙烧炉内铺入第二层料；天车从编组机构将第二层生块放入炉内；焙烧炉内铺入第三层料；天车从编组机构将第三层生块放入炉内；地面铺入第四层料。熟块出炉包括将地面第四层料吸走天车从焙烧炉内将第三层熟块取出搬运到解组机构；将焙烧炉内第三层料吸走；天车从焙烧炉内将第二层熟块取出搬运到解组机构；将焙烧炉内第二层料吸走；天车从焙烧炉内将第一层熟块取出搬运到解组机构；将焙烧炉内第一层料吸走。天车智能调度***21自动获取当前车间内的生块入焙烧炉任务和熟块出焙烧炉任务，将所有待执行的任务，按照焙烧车间工艺作业流程，将任务按序分解为碳块入炉、碳块出炉、吸料和铺料等相关子任务。天车智能调度***21生成的任务通过无线通信控制天车执行任务操作。该***不但自动化程度高、定位精度高，而且还提高了天车安全性和作业效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种天车智能化控制***，其特征在于，包括天车端(1)和地面端(2)，所述天车端(1)和所述地面端(2)通过无线网络连接；
所述天车端(1)包括天车三维定位***(10)、驱动***(11)、加装物料检测***(12)、防碰撞***(13)、二维扫描***(14)、无线通信***(15)和车载PLC***(17)，所述车载PLC***(17)同时和所述天车三维定位***(10)、驱动***(11)、加装物料检测***(12)、以及无线通信***(15)连接；所述车载PLC***(17)和防碰撞***(13)连接用于保护天车，所述车载PLC***(17)和二维扫描***(14)连接用于检测确认夹爪在焙烧炉料口的上方；
所述地面端(2)包括中央控制***(20)、天车智能调度***(21)、库存管理调度***(22)、地面无线通信***(23)和视频监控***(24)，所述中央控制***(20)同时和天车智能调度***(21)、库存管理调度***(22)、地面无线通信***(23)以及视频监控***(24)连接，所述地面无线通信***(23)和所述无线通信***(15)无线网络连接。
2.根据权利要求1所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述天车三维定位***(10)包括吸布料管定位***(103)，所述吸布料管定位***(103)和所述车载PLC***(17)连接。
3.根据权利要求2所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述吸布料管定位***(103)包括编码器(1030)和高度限制器(1031)，所述编码器(1030)和所述高度限制器(1031)同时和所述车载PLC***(17)电连接。
4.根据权利要求1所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述加装物料检测***(12)包括光电传感器(120)和超声波测距传感器(121)，所述光电传感器(120)和超声波测距传感器(121)同时和所述车载PLC***(17)电连接。
5.根据权利要求1所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述驱动***(11)包括变频器(110)和电机(111)，所述变频器(110)同时和所述电机(111)以及车载PLC***(17)电连接。
6.根据权利要求2所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述天车三维定位***(10)还包括夹具定位***(102)，所述夹具定位***(102)和所述车载PLC***(17)连接。
7.根据权利要求6所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述夹具定位***(102)包括绝对值编码器(1020),所述绝对值编码器(1020)和所述车载PLC***(17)电连接。
8.根据权利要求6所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述天车三维定位***(10)还包括大车定位***(100)和小车定位***(101)，所述大车定位***(100)和小车定位***(101)通过格雷姆线实现定位且同时和所述车载PLC***(17)连接。
9.根据权利要求1所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述天车端(1)还包括遥控接收器(16)，所述遥控接收器(16)和所述车载PLC***(17)连接。
10.根据权利要求9所述的天车智能化控制***，其特征在于，所述地面端(2)还包括遥控器(25)，所述遥控器(25)和所述遥控接收器(16)无线连接。
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