無人天車設備交互系統(tǒng)設計及應用

張春杰

摘 要：為實現(xiàn)天車無人化、鋼鐵企業(yè)物流智能化和信息化， 針對冷軋庫區(qū)設備交互問題，設計開發(fā)無人天車設備交互系統(tǒng)，控制與無人天車交互的自動設備，系統(tǒng)與設備通過以太網(wǎng)進行通訊，建立涉及到的控制鏈路及天車所需的狀態(tài)信息的接口，方便天車依據(jù)設備狀態(tài)對設備進行相應控制。系統(tǒng)分別從包裝設備、車輛識別等多個方面出發(fā)，開發(fā)出包裝設備顯示及操作、SRS顯示及操作等模塊，實現(xiàn)天車作業(yè)下線/發(fā)貨工單成功執(zhí)行的同時，保證天車作業(yè)的高效性和穩(wěn)定性、交互設備作業(yè)的及時性、天車及現(xiàn)場關聯(lián)設備的安全性。

關鍵詞：無人天車；設備交互；冷軋物流

中圖分類號：F123.16 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0046-02

目前國內(nèi)無人天車主要應用于鋼鐵企業(yè)冷軋廠鋼卷庫，物料的形狀有規(guī)律、運輸?shù)脑O備自動控制程度高、放置位置統(tǒng)一規(guī)劃。為實現(xiàn)天車無人化、鋼鐵企業(yè)物流智能化和信息化，綜合自動化控制技術和信息化技術，通過對冷軋庫區(qū)天車下線、發(fā)貨作業(yè)流程進行分析，結(jié)合冷軋生產(chǎn)線和包裝機組實際生產(chǎn)、鋼卷出庫的具體情況，開發(fā)出針對冷軋庫區(qū)的無人天車天車設備交互系統(tǒng)，配合天車管理控制系統(tǒng)和天車智能調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)天車無人化。

1 總體思路

無人天車設備交互系統(tǒng)主要控制與無人天車交互的自動設備，系統(tǒng)與設備通過以太網(wǎng)進行通訊，建立對應接口，接口充分考慮可能涉及到的控制鏈路及天車所需的狀態(tài)信息，方便天車依據(jù)設備狀態(tài)對設備進行相應控制，如設備發(fā)生故障時，及時提醒操作人員進行維護。

無人天車設備交互系統(tǒng)分別從包裝設備、車輛識別等多個方面出發(fā)，開發(fā)出包裝設備顯示及操作、SRS顯示及操作等模塊，在使天車作業(yè)下線/發(fā)貨工單成功執(zhí)行的同時，保證天車作業(yè)的高效性和穩(wěn)定性、交互設備作業(yè)的及時性、天車及現(xiàn)場關聯(lián)設備的安全性。在此基礎上開發(fā)出可供操作人員控制天車的可視畫面，在自動的基礎上加上人工保障，最大程度保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)功能研發(fā)及實現(xiàn)

系統(tǒng)采用模塊化組織架構(gòu)，按照不同功能劃分各個功能塊，采用.NET架構(gòu)，C#編程。系統(tǒng)的投入打通了無人天車與步進梁和車輛識別系統(tǒng)的信息壁壘，保證了天車自動下線和自動發(fā)貨的作業(yè)，大量節(jié)省人力的同時，保證了天車及天車交互設備的安全性和作業(yè)高效性。系統(tǒng)依托于工廠生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)、天車管理控制系統(tǒng)、天車智能調(diào)度系統(tǒng)的同時，又為三個系統(tǒng)的信息貫串和具體工作執(zhí)行提供了堅實的基礎。

系統(tǒng)具有交互設備狀態(tài)顯示、多內(nèi)容操作、設備報警、數(shù)據(jù)通訊及干預等多方面功能，具有操作便捷、信息顯示全面、干預手段靈活等特點，在保證人性化的同時，加入諸多安全聯(lián)鎖，充分確保設備的安全性。

3 產(chǎn)線出口步進梁設備交互

產(chǎn)線出口步進梁設備交互包括步進梁設備狀態(tài)顯示、步進梁吊卷鎖定、步進梁鋼卷信息跟蹤顯示、步進梁鋼卷信息干預。

3.1 步進梁設備狀態(tài)顯示

步進梁設備狀態(tài)畫面顯示步進梁的狀態(tài)，包括：鎖定狀態(tài)、設備模式、錯誤標識、移動狀態(tài)、急停狀態(tài)、卷位占用信息等。顯示畫面方便操作人員判斷當前步進梁設備是否具備吊卷條件、跟蹤是否存在問題、設備是否發(fā)生故障。當設備不允許吊卷時，及時聯(lián)系相關人員進行維護，保證下線作業(yè)的正常進行。

3.2 步進梁控制干預

當步進梁控制發(fā)生故障時，啟用步進梁控制干預功能，該界面中可對兩段步進梁進行鎖定、解鎖、天車吊卷確認等操作，操作的原則如下：

1WR1鎖定：前端步進梁發(fā)生下線且步進梁未鎖定時；

1WR1解鎖：為發(fā)生下線作業(yè)或下線作業(yè)結(jié)束，步進梁未解鎖時；

2#1WR1吊卷確認：2#天車在前段步進梁下線完成后，間隔5S以上未進行吊卷確認時；

3#1WR1吊卷確認：3#天車在前段步進梁下線成后，間隔5S以上未進行吊卷確認時；

4#1WR1吊卷確認：4#天車在前段步進梁下線成后，間隔5S以上未進行吊卷確認時；

1WR2鎖定：后段步進梁發(fā)生下線且步進梁未鎖定時；

1WR2解鎖：為發(fā)生下線作業(yè)或下線作業(yè)結(jié)束，后段步進梁未解鎖時；

2#1WR2吊卷確認：2#天車在后段步進梁下線成后，間隔5S以上未進行吊卷確認時；

3#1WR2吊卷確認：3#天車在后段步進梁下線成后，間隔5S以上未進行吊卷確認時；

4#1WR2吊卷確認：4#天車在后段步進梁下線成后，間隔5S以上未進行吊卷確認時；

進行手動干預時必須保證現(xiàn)場確認信息正確，否則可能對下線鋼卷、天車夾鉗及步進梁運輸鏈造成損傷。

3.3 步進梁跟蹤

步進梁跟蹤顯示步進梁鞍座及其對應的鋼卷號，正常情況下，該跟蹤由包裝自動進行跟蹤，并發(fā)送到天車服務器，操作人員根據(jù)鋼卷號進行下線作業(yè)操作。

點擊跟蹤更新按鈕，可顯示當前步進梁的最新跟蹤，鞍座從1WR1A01到1WR1A26，其中1WR1A14到1WR1A18為1號梁可吊位，1WR1A21到1WR1A26為2號梁可吊位。

正常狀態(tài)下，步進梁下線為全自動，當包裝線跟蹤出現(xiàn)問題時，則需操作人員手動介入。操作人員點擊包裝手動按鈕，可將跟蹤切換為手動。

步進梁動作時，點擊前進或后退按鈕，更新對應步進梁跟蹤信息，步進梁新上卷時，選擇鞍座位置，輸入對應卷號，點擊插入，可插入新的鋼卷。天車在步進梁吊卷時，選擇對應鞍座，點擊刪除按鈕，可清楚對應鞍座位的卷跟蹤。如圖1所示。

3.4 鋼卷信息手動干預

鋼卷信息缺失時，可手動插入鋼卷信息，同時將該卷插入到對應的步進梁。

鋼卷信息包括鋼卷號、寬度、內(nèi)徑、重量、外徑、厚度，其中外徑可由鋼卷寬度、內(nèi)徑、重量計算得出，保證信息齊全，從而保證天車可正常進行下線。

正常情況下，在畫面上方的鋼卷號對應輸入框中輸入鋼卷號，點擊查詢按鈕，可直接查詢出要插入鋼卷的信息，再點擊選擇按鈕，可將鋼卷信息插入到相對應的信息框中，選擇對應的步進梁位置，直接插入即可。

本功能在包裝跟蹤自動前進失效后，可在畫面切為手動更新后進行使用。方便操作人員下發(fā)下線工單，在設備自動出現(xiàn)問題時進行手動介入。

4 車輛識別設備交互

車輛識別顯示及操作包括車輛識別設備信息顯示、發(fā)貨鋼卷發(fā)貨狀態(tài)顯示等功能。

4.1 停車位信息

停車位信息界面顯示對應停車位的相關信息，包括當前停車位的如下位置信息：

大車范圍：依據(jù)天車X軸的位置信息進行設定，如328米-342米；

小車范圍：依據(jù)天車Y軸的位置信息，如17米-20米；

規(guī)定好停車位對應的位置信息，每次掃描結(jié)束后，后臺程序會對掃描結(jié)果進行分析，如車輛識別返回的位置信息不在該范圍內(nèi)，返回錯誤報警，車輛識別系統(tǒng)重新進行掃描。

車輛信息包括當前停車位的車牌號、裝載總卷數(shù)、剩余裝載卷數(shù)。其中剩余裝載卷數(shù)初始可能不為零，此種情況為該車輛在其它庫區(qū)已進行裝卷作業(yè)。

4.2 車輛識別設備狀態(tài)

車輛識別設備狀態(tài)主要顯示當前車輛識別設備的狀態(tài)相關信息，主要包括掃描狀態(tài)信息、水平點擊狀態(tài)信息、垂直點擊狀態(tài)信息、激光掃描設備狀態(tài)信息、數(shù)字輸入輸出卡信息。

其中掃描狀態(tài)包括等待測量、開始測量、正在測量、測量完成四個狀態(tài)，其中開始測量時水平點擊、垂直電機、激光掃描、數(shù)字輸入輸出卡四個設備必須為正常狀態(tài)。

如果掃描狀態(tài)發(fā)生突然停止，及時查看四個設備狀態(tài)信息是否正常，如出現(xiàn)異常，及時聯(lián)系相關維護人員對設備進行維護，保證發(fā)貨作業(yè)的正常進行。

現(xiàn)場具備兩個停車位掃描箱，每個掃描操作箱有對應的畫面，現(xiàn)場畫面同樣具備設備狀態(tài)顯示信息及對應天車操作信息，如現(xiàn)場操作人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場畫面出現(xiàn)異常，同樣及時聯(lián)系相關維護人員對其進行維護。

4.3 車輛裝卷信息

車輛裝卷信息界面顯示當前停車位車輛的裝卷情況，顯示車輛的上鋼卷的信息、裝卷的位置信息、工單狀態(tài)三類。

其中車輛的鋼卷信息包括鋼卷的鋼卷號、鋼卷寬度、鋼卷重量、鋼卷外徑，保證該鋼卷有充足信息供天車進行識別。

裝卷位置信息包括大車坐標X坐標、小車坐標Y坐標、主鉤高度Z坐標、卷取方向，其中卷取方向為需要進入MES系統(tǒng)，方便在鋼卷運行到指定目的地時進行卸車作業(yè)。

工單狀態(tài)信息主要為鋼卷的工作作業(yè)情況，分別為等待執(zhí)行、將要執(zhí)行、正在執(zhí)行、已經(jīng)完成四個狀態(tài)。當所有鋼卷都為已經(jīng)完成狀態(tài)時，表示車輛裝卷完成。

車輛裝卷完成后，該畫面信息自動清空，以備顯示下次該停車位的車輛裝卷信息。如發(fā)現(xiàn)該信息未自動清空，必須及時聯(lián)系維護人員對該信息進行清空，否則下次裝卷信息可能匹配錯誤，從而導致裝卷錯誤或車輛傷害等危險事故。如圖2所示。

5 結(jié)語

系統(tǒng)的應用為天車無人化技術的實施提供了強力支撐，有效鏈接冷軋產(chǎn)線設備、庫區(qū)車輛識別系統(tǒng)和無人天車系統(tǒng)，對原本獨立的各項設備進行了綜合管理和有效控制，節(jié)約了大量人力物力，調(diào)高了各個設備之間的內(nèi)部互聯(lián)，增強了冷軋產(chǎn)線最后一步的信息化水平。