智能天车物流管理系统的设计

闫骊

摘要：利用无人天车控制技术实现了生产线、存储区域和MES之间钢卷信息和钢卷状态等数据的自动共享。该系统可有效降低库区人员的劳动强度，降低天车操作过程中的误操作率该无人天车系统功能上除了满足了天车无人化的最基本的要求，还兼顾多级数据通讯、安全保护等高端功能，实现了生产流程与产品物流的良好街接，保证了生产与物流信息的同步化。

关健词：无人天车；应用；系统分析；设计

1前言

近几年，根据自身发展规划，大幅增强了智能化生产建设的投入力度，智能化库区建设是其中的一个重要板块，在各生产厂都进行了不同程度的摸索实践。无人天车作为智能化库区的核心运输设备，是库区能够实现智能化生产的基础。各生产厂的天车都已经运行多年，进行大范围更换显然既不经济又不切合实际，因此传统天车(有人操作的天车)的无人化改造便成为建设实施的一个重点。对于自动化程度非常高的无人化设备，每一个基础细节都很重要，在天车无人化改造中，大车改造涵盖了几个关键性细节，直接影响无人天车的两个核心功能(天车定位和夹钳防摇)能否实现，决定整个天车改造甚至整个库区建设的成败。

2系统概述

天车管理控制系统具有订单分解、实时控制、天车动作确定优先级界定、产品跟踪和设备控制等几个部分，控制系统具有完整的通信能力，负责接收无人天车系统下达的工作订单计划，并将其转化为具体的天车动作下发到无人天车控制系统。天车管理控制系统是多天车协同调度的具体实现者，它把复杂的多天车控制分解为易于单个无人控制的天车控制任务，把多天车协同作业中可能遇到的问题尽量规避。天车管理与控制系统以实时数据控制为核心，以天车的最基本的走行动作为例，天车管理控制系统事前规划出天车的最佳行走路线，并根据多种路径计算最佳的走行算法，事前计算最佳路径中可能遇到的障碍物，包括可能存在的移动的物体，保证天车将产品正确、安全的放置在预定的坐标位置。

3无人天车控制单元

无人天车控制单元旨在实现企业对天车的全自动、全天候的数据监视和无人化天车动作控制，并运行先进的HMI技术、变频器控制技术、多种通讯管理技术、无线网络控制技术、PLC控制技术。一级自动化PLC控制系统具有强大的数据处理能力，并能适应现场多振动、强电场的工作环境。

天车的现场控制模式有多种，能够适应不同的应用条件，操作人员可以根据现场工作需要选择维护模式、自动模式、手动模式、远程控制模式等。无人天车控制单元作为整个系统的设备控制部分，其建立了完整的通信网络控制系统、安全系统，用于实时数据通信，接收控制系统发出的工作命令，并接收数据信息，为产品流提供重要的数据支持。

无人天车控制系统采用西门子57-300PLC并配合IMI53连接远程工//0站作为控制系统的主要数据接收和发送单元，工//0模块连接现场各种传感器、执行器、变频器。天车无人化的执行，离不开各种传感器代替操作人员进行距离、位置、高度的把握，这就对传感器的精度和质量提出了更高的要求，在实际应用中为了避免单个传感器故障造成的整个天车系统存在安全隐患，对于同一类数据分析采用数字量和模拟量传感器进行数据采集，并对多种传感器反馈的信号进行汇总、整理、分析，一旦发现错误数据或传感器损坏整个系统后立即报警，并中断相应的动作并采取相应的处理机制以保护天车或产品。在现场的实际应用环境中，由于天车的整个三维空间的工作范围比较大，无人天车控制系统在工业以太网和工业总线的建设中充分利用了无线通讯技术、定位定向技术等，有效地解决了无人天车线缆布线困难的问题。

4电控系统

天车的多个动作均采用多传动交流变频传动系统，是实现起重机人性化、智能化的必要条件，并有如下几个的特点:（1）天车的速度控制和位置控制更加可靠、准确和安全;（2）实现天车运行过程中自身的防摆、防扭及天车之其他设备之间的防碰撞等多种实用功能;(3)天车的PLC控制系统经过变频器控制电机，保证电机等电气设备能够平稳的启动和停止;(4)由变频器控制的电机，大大延长了设备的使用寿命，增加了维护周期，延长了电机使用寿命，减小故障的发生率;(5)传动电机变频装置采用统一的整流装置，能够实现电机实际的功率反馈;（6）多种报警信息完善，不仅保护了电机设备，而且为维护人员提供处理信息;（7）传动交流变频传动设备体积更加小，模块化的结构便于诊断和更换。

5车辆识别单元

车辆识别单元它接收不同类型车辆的实际位置坐标，是装卷和卸卷作业自动进行的车辆识别系统。其技术特点是:测量位置:车辆上部;测量误差:+/-50mm;测试对象:不同形状的车辆;三维图像地图出现，可以测量轧辊位置坐标;测量线圈的宽度和直径，确定形状、位置和高度等数据信息。

6仓库管理

库房管理自动化系统的主要功能如下:

（1）入库进程:产品入库通过PES接收板坯信息后，决定垛位把结果发送给仓库管理三级数据系统(以下简称PES数据管理系统)。外购材料也是通过PES数据管理系统接收材料信息，存放到垛位后，往PES数据管理系统发送结果。(2)库图管理:库图的列信息维护，查询基准管理，坐标管理等。(3)物流进程:上料管理:通过PES数据管理系统接收到的轧制计划，按上料对象管理;先实行上料备份等处理后，往PES数据管理系统发送结果。交互管理:通过PES数据管理系统接收到的下料设备上的材料信息按照交互作业对象进行管理，回退备份等处理结束后，往PES数据管理系统发送结果。回退:已上料的材料通过PES数据管理系统接收回退请求时，按回退作业对象进行管理。回退备份等处理结束后，往PES数据管理系统发送结果。退库管理:从厚板往板坯需退库的材料信息通过PES数据管理系统接收后，按退库对象进行管理。退库备份等处理结束后，往PES数据管理系统发送结果。倒垛管理:为确保更多的库区使用空间或上料更加顺畅，先了解订单号、尺寸、上料委托单位后，利用物流设备向跨内、跨间等进行分散存放的作业。移交管理:通过PES数据管理系统接收移交计划后，实行装车作业或者卸车作业，然后往PES数据管理系统发送结果。（4）作业管理:设备管理:先管理设备(过跨车类)是否故障并管理设备的作业信息。作业对象管理:管理从PES数据管理系统接收的请求信息。作业指令管理:根据作业对象生成作业指令并向地面站发送作业指令。作业实绩管理:通过地面站接收作业实绩并进行处理后，往PES数据管理系统发送结果。（5）调度管理:调度管理包括装/卸车调度，仓库及上料，交互调度等。在仓库或者设备上选择最近的位置。

7结束语

无人天车系统提高了天车的作业效率，降低了天车设备故障率，大大地降低了工人的手工作业的劳动强度，实现了库区作业管理的效率化、信息化、精确化，在天车无人化领域具有很高的推广价值和经济价值。

参考文献

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