無人天車設備交互系統設計及應用

張春杰

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

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

目前國內無人天車主要應用于鋼鐵企業冷軋廠鋼卷庫，物料的形狀有規律、運輸的設備自動控制程度高、放置位置統一規劃。為實現天車無人化、鋼鐵企業物流智能化和信息化，綜合自動化控制技術和信息化技術，通過對冷軋庫區天車下線、發貨作業流程進行分析，結合冷軋生產線和包裝機組實際生產、鋼卷出庫的具體情況，開發出針對冷軋庫區的無人天車天車設備交互系統，配合天車管理控制系統和天車智能調度系統實現天車無人化。

1 總體思路

無人天車設備交互系統主要控制與無人天車交互的自動設備，系統與設備通過以太網進行通訊，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信息，方便天車依據設備狀態對設備進行相應控制，如設備發生故障時，及時提醒操作人員進行維護。

無人天車設備交互系統分別從包裝設備、車輛識別等多個方面出發，開發出包裝設備顯示及操作、SRS顯示及操作等模塊，在使天車作業下線/發貨工單成功執行的同時，保證天車作業的高效性和穩定性、交互設備作業的及時性、天車及現場關聯設備的安全性。在此基礎上開發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，最大程度保證系統的穩定性。

2 系統功能研發及實現

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

系統具有交互設備狀態顯示、多內容操作、設備報警、數據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，加入諸多安全聯鎖，充分確保設備的安全性。

3 產線出口步進梁設備交互

產線出口步進梁設備交互包括步進梁設備狀態顯示、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 步進梁設備狀態顯示

步進梁設備狀態畫面顯示步進梁的狀態，包括：鎖定狀態、設備模式、錯誤標識、移動狀態、急停狀態、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、設備是否發生故障。當設備不允許吊卷時，及時聯系相關人員進行維護，保證下線作業的正常進行。

3.2 步進梁控制干預

當步進梁控制發生故障時，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：前端步進梁發生下線且步進梁未鎖定時；

1WR1解鎖：為發生下線作業或下線作業結束，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：后段步進梁發生下線且步進梁未鎖定時；

1WR2解鎖：為發生下線作業或下線作業結束，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，并發送到天車服務器，操作人員根據鋼卷號進行下線作業操作。

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。

正常狀態下，步進梁下線為全自動，當包裝線跟蹤出現問題時，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、內徑、重量、外徑、厚度，其中外徑可由鋼卷寬度、內徑、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。方便操作人員下發下線工單，在設備自動出現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、發貨鋼卷發貨狀態顯示等功能。

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：依據天車X軸的位置信息進行設定，如328米-342米；

小車范圍：依據天車Y軸的位置信息，如17米-20米；

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

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

4.2 車輛識別設備狀態

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

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

如果掃描狀態發生突然停止，及時查看四個設備狀態信息是否正常，如出現異常，及時聯系相關維護人員對設備進行維護，保證發貨作業的正常進行。

現場具備兩個停車位掃描箱，每個掃描操作箱有對應的畫面，現場畫面同樣具備設備狀態顯示信息及對應天車操作信息，如現場操作人員發現現場畫面出現異常，同樣及時聯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，方便在鋼卷運行到指定目的地時進行卸車作業。

工單狀態信息主要為鋼卷的工作作業情況，分別為等待執行、將要執行、正在執行、已經完成四個狀態。當所有鋼卷都為已經完成狀態時，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。如發現該信息未自動清空，必須及時聯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 結語

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