無(wú)人天車(chē)與熱軋運(yùn)輸鏈交互系統(tǒng)研究

摘? 要：為提升庫(kù)區(qū)管理和熱軋運(yùn)輸鏈運(yùn)行效率，同時(shí)降低人員成本，本文通過(guò)對(duì)已有運(yùn)輸鏈運(yùn)行模式進(jìn)行深入研究和剖析，結(jié)合無(wú)人天車(chē)智能化庫(kù)區(qū)管理經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行模式，從鋼卷智能分跨、實(shí)現(xiàn)托盤(pán)自動(dòng)回收、自動(dòng)下線三方面進(jìn)行技術(shù)突破，設(shè)計(jì)全新的交互系統(tǒng)，以期達(dá)到降本提效目的，通過(guò)與已有系統(tǒng)對(duì)比，獲得了該交互系統(tǒng)投入使用后對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的幫助。

關(guān)鍵詞：無(wú)人天車(chē);運(yùn)輸鏈;交互;托盤(pán)回收;下線

中圖分類號(hào)：TP391? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）01-0000-00

隨著智能制造技術(shù)的高速發(fā)展，“黑燈工廠”概念被廣泛應(yīng)用，同時(shí)天車(chē)無(wú)人化在各領(lǐng)域得到了實(shí)施，尤其是在鋼廠的熱軋、冷軋等產(chǎn)線，無(wú)人天車(chē)已成為行業(yè)標(biāo)配。目前，唐鋼新區(qū)的熱軋成品庫(kù)共6個(gè)跨12部天車(chē)全部進(jìn)行無(wú)人化改造，在保證人員及設(shè)備安全的前提下，為讓天車(chē)更好的服務(wù)于產(chǎn)線、減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員數(shù)量、提高產(chǎn)線下線效率，必須對(duì)無(wú)人天車(chē)與熱軋運(yùn)輸鏈的交互系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。

1 總體思路

該產(chǎn)線的成品卷下線采用運(yùn)輸鏈方式，鋼卷先由產(chǎn)線出口進(jìn)入運(yùn)輸鏈主鏈，在進(jìn)入主鏈前由物流管理人員指定每個(gè)鋼卷去向，進(jìn)入各個(gè)跨的支鏈后，由于鋼卷檢測(cè)設(shè)備無(wú)問(wèn)題，因此產(chǎn)線在每一個(gè)跨設(shè)置一名操作人員用于觀察鋼卷下線情況，當(dāng)鋼卷起吊后，現(xiàn)場(chǎng)人員告知產(chǎn)線出口支鏈托盤(pán)小車(chē)可放行回收。天車(chē)無(wú)人化改造后，利用天車(chē)智能庫(kù)管理系統(tǒng)打通庫(kù)管系統(tǒng)與運(yùn)輸鏈系統(tǒng)的壁壘，將智能庫(kù)管系統(tǒng)的管理方案直接貫徹到運(yùn)輸鏈，從源頭處對(duì)鋼卷進(jìn)行智能化分配，這樣不僅降低了人員成本，而且提高了運(yùn)輸鏈運(yùn)行效率和庫(kù)區(qū)管理系統(tǒng)的管理效率。此外，利用天車(chē)鋼卷宏跟蹤功能，將天車(chē)在支鏈的具體起吊情況告知運(yùn)輸鏈，供運(yùn)輸鏈自動(dòng)回收托盤(pán)小車(chē)。

2 網(wǎng)絡(luò)及接口設(shè)計(jì)

無(wú)人天車(chē)要實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸鏈的干預(yù)和輔助，必須獲取運(yùn)輸鏈主鏈及支鏈的鋼卷跟蹤及其相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在充分獲悉這些相關(guān)信息的前提下，才能有效對(duì)運(yùn)輸鏈的運(yùn)行進(jìn)行干預(yù)。無(wú)人天車(chē)的系統(tǒng)運(yùn)行核心在天車(chē)服務(wù)器，運(yùn)輸鏈的控制核心在運(yùn)輸鏈的主PLC，要保證雙方的通訊安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，必須設(shè)計(jì)一套穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

設(shè)備相關(guān)信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較小，但對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求較高，因此該類信息運(yùn)輸鏈PLC通過(guò)一級(jí)網(wǎng)絡(luò)直接與天車(chē)地面PLC進(jìn)行傳輸，天車(chē)服務(wù)器利用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)在天車(chē)地面PLC中讀取運(yùn)輸鏈設(shè)備信息。天車(chē)對(duì)運(yùn)輸鏈干預(yù)的相關(guān)指令信息再通過(guò)天車(chē)地面PLC傳輸?shù)竭\(yùn)輸鏈。

由于PLC傳輸大量數(shù)據(jù)不方便，而服務(wù)器對(duì)于傳輸大量數(shù)據(jù)較為便捷，因此將鋼卷跟蹤這種數(shù)據(jù)量大的接口通過(guò)二級(jí)服務(wù)器進(jìn)行傳輸，運(yùn)輸鏈二級(jí)服務(wù)器讀取主鏈及支鏈的鋼卷跟蹤數(shù)據(jù)，并將其按固定格式進(jìn)行整合，并利用SOCKET接口方式發(fā)送到天車(chē)服務(wù)器。

具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如圖1所示。

3 鋼卷智能分跨

鋼卷的入庫(kù)分跨管理是庫(kù)管系統(tǒng)的重要組成部分，但這部分功能在運(yùn)輸鏈系統(tǒng)之中，庫(kù)管人員必須指派人員到產(chǎn)線出口對(duì)該功能進(jìn)行管理，當(dāng)鋼卷下線入運(yùn)輸主鏈前，該人員必須完成對(duì)鋼卷入跨的分配。該人員要熟悉當(dāng)前庫(kù)區(qū)庫(kù)存、天車(chē)使用狀況、發(fā)貨車(chē)輛情況等諸多信息才能對(duì)鋼卷進(jìn)行合理分配，否則不合理的分配策略將會(huì)對(duì)產(chǎn)線效率、發(fā)貨效率產(chǎn)生較大影響。這種管理方式不僅造成了管理功能混亂，而且容易造成生產(chǎn)效率不高等問(wèn)題。

無(wú)人天車(chē)配套有相關(guān)的智能化庫(kù)管系統(tǒng)，系統(tǒng)能整合相關(guān)影響數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼卷分跨的智能分配，通過(guò)接口將分配策略直接發(fā)送到運(yùn)輸鏈系統(tǒng)，完成對(duì)鋼卷入庫(kù)的智能分配，對(duì)分跨影響較大的主要有以下幾點(diǎn)：（1）各跨支鏈鋼卷數(shù)量及支鏈設(shè)備狀態(tài);（2）各跨待發(fā)車(chē)輛數(shù)量;（3）各跨天車(chē)在線數(shù)量;（4）各跨庫(kù)存情況。

當(dāng)鋼卷下線時(shí)，庫(kù)管系統(tǒng)能及時(shí)獲取鋼卷產(chǎn)出的PDO信息，信息中包括鋼卷的卷號(hào)、重量、外徑、厚度、交貨單號(hào)等信息，系統(tǒng)根據(jù)交貨單號(hào)檢索該交貨單在各跨的庫(kù)存情況，在綜合其它影響因素，保證在不影響下線效率和發(fā)貨效率的前提下，對(duì)交貨單平均分配，使得后期發(fā)貨時(shí)能均勻分配車(chē)輛，提高發(fā)貨效率。

系統(tǒng)配備鋼卷分配的可視化界面，庫(kù)管人員可在可視化界面中詳細(xì)查看當(dāng)前鋼卷的分配情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不合理情況或緊急情況時(shí)，操作人員可在界面上進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)，其中以操作人員手動(dòng)為最高權(quán)限。

4 自動(dòng)回收托盤(pán)

托盤(pán)小車(chē)將鋼卷由主鏈運(yùn)到各跨支鏈后，天車(chē)將鋼卷吊運(yùn)入庫(kù)。柑橘現(xiàn)場(chǎng)高溫信號(hào)，采用高溫接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)托盤(pán)小車(chē)有無(wú)鋼卷，該類熱檢信號(hào)無(wú)法保證百分之百的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)必須有人員確認(rèn)，運(yùn)輸鏈方可回收無(wú)卷托盤(pán)，這不僅要求運(yùn)輸鏈配備大量人員，而且不能保證運(yùn)行效率。

無(wú)人天車(chē)能自動(dòng)跟蹤天車(chē)作業(yè)信息，作業(yè)信息包括天車(chē)作業(yè)的位置、鋼卷、時(shí)間等信息，對(duì)于運(yùn)輸鏈作業(yè)，天車(chē)在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能百分之百對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，在天車(chē)手動(dòng)作業(yè)時(shí)，只要天車(chē)位置、重量信號(hào)不缺失，也能百分之百對(duì)該作業(yè)進(jìn)行跟蹤。

僅對(duì)運(yùn)輸鏈的相關(guān)起吊跟蹤識(shí)別，其準(zhǔn)確率仍無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)安全需求，必須考慮其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，系統(tǒng)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前跨所有天車(chē)的運(yùn)行是否會(huì)對(duì)運(yùn)輸鏈支鏈的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干擾，如仍有天車(chē)在運(yùn)輸鏈區(qū)域作業(yè)或運(yùn)輸鏈支鏈發(fā)生運(yùn)動(dòng)，天車(chē)要延緩或停止對(duì)運(yùn)輸鏈發(fā)送鋼卷起吊完成信號(hào)，以確保設(shè)備和人員安全。在準(zhǔn)確率和安全性都保證的前提下，無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)通過(guò)接口完成起吊位置對(duì)應(yīng)托盤(pán)小車(chē)的跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸鏈自動(dòng)回收托盤(pán)功能。

5 自動(dòng)下線

鋼卷智能分跨和自動(dòng)回收托盤(pán)小車(chē)的實(shí)現(xiàn)能大大緩解現(xiàn)場(chǎng)人員配置，提高生產(chǎn)效率，但要實(shí)現(xiàn)“黑燈工廠”，必須完成鋼卷的自動(dòng)下線功能。當(dāng)前對(duì)步進(jìn)梁的自動(dòng)下線功能已相當(dāng)成熟，步進(jìn)梁為整體控制，控制邏輯簡(jiǎn)單，精確度高，而運(yùn)輸鏈由獨(dú)立托盤(pán)小車(chē)組成，控制邏輯較為復(fù)雜，之前的控制方式無(wú)法滿足需求，必須重新設(shè)計(jì)新的控制方式。

托盤(pán)小車(chē)運(yùn)輸鋼卷到達(dá)支鏈后，一般默認(rèn)運(yùn)輸?shù)街ф湹淖詈笠粋€(gè)位置，在未到達(dá)目標(biāo)位之前，前方產(chǎn)生空余位置時(shí)，托盤(pán)小車(chē)隨時(shí)可以移動(dòng)，因此要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下線需充分考慮設(shè)備安全。無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)通過(guò)地面PLC實(shí)時(shí)獲取支鏈設(shè)備信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生下線工單時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)支鏈跟蹤和設(shè)備情況實(shí)時(shí)檢測(cè)下線鋼卷的最佳起吊位置，并將該位置發(fā)送到運(yùn)輸鏈系統(tǒng)，運(yùn)輸鏈系統(tǒng)結(jié)合實(shí)時(shí)狀態(tài)更新下線鋼卷的目標(biāo)位。之后天車(chē)和運(yùn)輸鏈分別控制天車(chē)和托盤(pán)小車(chē)前往預(yù)定目標(biāo)位，在雙方均到達(dá)目標(biāo)位后，無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)再次檢測(cè)雙方設(shè)備情況，在安全無(wú)誤的情況下發(fā)送雙方設(shè)備互鎖指令，進(jìn)行吊卷作業(yè)，若中途發(fā)生故障或意外情況，無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)會(huì)立即暫停，并告知運(yùn)輸鏈系統(tǒng)。正常完成吊卷作業(yè)后，天車(chē)系統(tǒng)會(huì)取消互鎖指令，結(jié)束自動(dòng)下線作業(yè)。

該環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中配備簡(jiǎn)潔但功能齊全的操作界面，以便操作人員在發(fā)生意外的情況下完成對(duì)系統(tǒng)的干預(yù)。

6 總結(jié)

該交互系統(tǒng)目前已上線，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行證實(shí)該系統(tǒng)能很好地服務(wù)于庫(kù)區(qū)管理和運(yùn)輸鏈系統(tǒng)，減少了人員配置，提高了天車(chē)及運(yùn)輸鏈的運(yùn)行效率。鋼卷智能分跨和自動(dòng)回收托盤(pán)確保了運(yùn)輸鏈鋼卷跟蹤的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，為自動(dòng)下線的隨時(shí)投入提供了保障，自動(dòng)下線的成功運(yùn)轉(zhuǎn)又保證了自動(dòng)回收托盤(pán)功能的準(zhǔn)確率，幾個(gè)功能互相依賴又互相支撐，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

收稿日期：2020-09-10

作者簡(jiǎn)介：盧武陽(yáng)（1991—），男，河南信陽(yáng)人，本科，工程師，研究方向：智能制造。

Research on Interaction System Between Unmanned Crane and hot Rolling Transportation Chain

LU Wuyang

（Tangshan Iron and Steel Company Limited，Tangshan Hebei? 063000）

Abstract：In order to improve the management of the reservoir area and the operation efficiency of the hot-rolled transportation chain， while reducing personnel costs， this paper conducts in-depth research and analysis of the existing transportation chain operation mode， and combines the management experience and operation mode of the unmanned crane intelligent storage area. We made technological breakthroughs in the three aspects of intelligent steel coil spanning， automatic pallet recycling， and automatic offline. We designed a brand-new interactive system to achieve the purpose of reducing costs and improving efficiency. By comparing with the existing system， we obtained that the interactive system was put into use. Help for actual production.

Key words： unmanned crane， transportation chain， interaction， pallet recovery， offline