无人天车设备交互系统设计及应用

张春杰

摘 要：为实现天车无人化、钢铁企业物流智能化和信息化， 针对冷轧库区设备交互问题，设计开发无人天车设备交互系统，控制与无人天车交互的自动设备，系统与设备通过以太网进行通讯，建立涉及到的控制链路及天车所需的状态信息的接口，方便天车依据设备状态对设备进行相应控制。系统分别从包装设备、车辆识别等多个方面出发，开发出包装设备显示及操作、SRS显示及操作等模块，实现天车作业下线/发货工单成功执行的同时，保证天车作业的高效性和稳定性、交互设备作业的及时性、天车及现场关联设备的安全性。

关键词：无人天车；设备交互；冷轧物流

中图分类号：F123.16 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0046-02

目前国内无人天车主要应用于钢铁企业冷轧厂钢卷库，物料的形状有规律、运输的设备自动控制程度高、放置位置统一规划。为实现天车无人化、钢铁企业物流智能化和信息化，综合自动化控制技术和信息化技术，通过对冷轧库区天车下线、发货作业流程进行分析，结合冷轧生产线和包装机组实际生产、钢卷出库的具体情况，开发出针对冷轧库区的无人天车天车设备交互系统，配合天车管理控制系统和天车智能调度系统实现天车无人化。

1 总体思路

无人天车设备交互系统主要控制与无人天车交互的自动设备，系统与设备通过以太网进行通讯，建立对应接口，接口充分考虑可能涉及到的控制链路及天车所需的状态信息，方便天车依据设备状态对设备进行相应控制，如设备发生故障时，及时提醒操作人员进行维护。

无人天车设备交互系统分别从包装设备、车辆识别等多个方面出发，开发出包装设备显示及操作、SRS显示及操作等模块，在使天车作业下线/发货工单成功执行的同时，保证天车作业的高效性和稳定性、交互设备作业的及时性、天车及现场关联设备的安全性。在此基础上开发出可供操作人员控制天车的可视画面，在自动的基础上加上人工保障，最大程度保证系统的稳定性。

2 系统功能研发及实现

系统采用模块化组织架构，按照不同功能划分各个功能块，采用.NET架构，C#编程。系统的投入打通了无人天车与步进梁和车辆识别系统的信息壁垒，保证了天车自动下线和自动发货的作业，大量节省人力的同时，保证了天车及天车交互设备的安全性和作业高效性。系统依托于工厂生产过程执行系统、天车管理控制系统、天车智能调度系统的同时，又为三个系统的信息贯串和具体工作执行提供了坚实的基础。

系统具有交互设备状态显示、多内容操作、设备报警、数据通讯及干预等多方面功能，具有操作便捷、信息显示全面、干预手段灵活等特点，在保证人性化的同时，加入诸多安全联锁，充分确保设备的安全性。

3 产线出口步进梁设备交互

产线出口步进梁设备交互包括步进梁设备状态显示、步进梁吊卷锁定、步进梁钢卷信息跟踪显示、步进梁钢卷信息干预。

3.1 步进梁设备状态显示

步进梁设备状态画面显示步进梁的状态，包括：锁定状态、设备模式、错误标识、移动状态、急停状态、卷位占用信息等。显示画面方便操作人员判断当前步进梁设备是否具备吊卷条件、跟踪是否存在问题、设备是否发生故障。当设备不允许吊卷时，及时联系相关人员进行维护，保证下线作业的正常进行。

3.2 步进梁控制干预

当步进梁控制发生故障时，启用步进梁控制干预功能，该界面中可对两段步进梁进行锁定、解锁、天车吊卷确认等操作，操作的原则如下：

1WR1锁定：前端步进梁发生下线且步进梁未锁定时；

1WR1解锁：为发生下线作业或下线作业结束，步进梁未解锁时；

2#1WR1吊卷确认：2#天车在前段步进梁下线完成后，间隔5S以上未进行吊卷确认时；

3#1WR1吊卷确认：3#天车在前段步进梁下线成后，间隔5S以上未进行吊卷确认时；

4#1WR1吊卷确认：4#天车在前段步进梁下线成后，间隔5S以上未进行吊卷确认时；

1WR2锁定：后段步进梁发生下线且步进梁未锁定时；

1WR2解锁：为发生下线作业或下线作业结束，后段步进梁未解锁时；

2#1WR2吊卷确认：2#天车在后段步进梁下线成后，间隔5S以上未进行吊卷确认时；

3#1WR2吊卷确认：3#天车在后段步进梁下线成后，间隔5S以上未进行吊卷确认时；

4#1WR2吊卷确认：4#天车在后段步进梁下线成后，间隔5S以上未进行吊卷确认时；

进行手动干预时必须保证现场确认信息正确，否则可能对下线钢卷、天车夹钳及步进梁运输链造成损伤。

3.3 步进梁跟踪

步进梁跟踪显示步进梁鞍座及其对应的钢卷号，正常情况下，该跟踪由包装自动进行跟踪，并发送到天车服务器，操作人员根据钢卷号进行下线作业操作。

点击跟踪更新按钮，可显示当前步进梁的最新跟踪，鞍座从1WR1A01到1WR1A26，其中1WR1A14到1WR1A18为1号梁可吊位，1WR1A21到1WR1A26为2号梁可吊位。

正常状态下，步进梁下线为全自动，当包装线跟踪出现问题时，则需操作人员手动介入。操作人员点击包装手动按钮，可将跟踪切换为手动。

步进梁动作时，点击前进或后退按钮，更新对应步进梁跟踪信息，步进梁新上卷时，选择鞍座位置，输入对应卷号，點击插入，可插入新的钢卷。天车在步进梁吊卷时，选择对应鞍座，点击删除按钮，可清楚对应鞍座位的卷跟踪。如图1所示。

3.4 钢卷信息手动干预

钢卷信息缺失时，可手动插入钢卷信息，同时将该卷插入到对应的步进梁。

钢卷信息包括钢卷号、宽度、内径、重量、外径、厚度，其中外径可由钢卷宽度、内径、重量计算得出，保证信息齐全，从而保证天车可正常进行下线。

正常情况下，在画面上方的钢卷号对应输入框中输入钢卷号，点击查询按钮，可直接查询出要插入钢卷的信息，再点击选择按钮，可将钢卷信息插入到相对应的信息框中，选择对应的步进梁位置，直接插入即可。

本功能在包装跟踪自动前进失效后，可在画面切为手动更新后进行使用。方便操作人员下发下线工单，在设备自动出现问题时进行手动介入。

4 车辆识别设备交互

车辆识别显示及操作包括车辆识别设备信息显示、发货钢卷发货状态显示等功能。

4.1 停车位信息

停车位信息界面显示对应停车位的相关信息，包括当前停车位的如下位置信息：

大车范围：依据天车X轴的位置信息进行设定，如328米-342米；

小车范围：依据天车Y轴的位置信息，如17米-20米；

规定好停车位对应的位置信息，每次扫描结束后，后台程序会对扫描结果进行分析，如车辆识别返回的位置信息不在该范围内，返回错误报警，车辆识别系统重新进行扫描。

车辆信息包括当前停车位的车牌号、装载总卷数、剩余装载卷数。其中剩余装载卷数初始可能不为零，此种情况为该车辆在其它库区已进行装卷作业。

4.2 车辆识别设备状态

车辆识别设备状态主要显示当前车辆识别设备的状态相关信息，主要包括扫描状态信息、水平点击状态信息、垂直点击状态信息、激光扫描设备状态信息、数字输入输出卡信息。

其中扫描状态包括等待测量、开始测量、正在测量、测量完成四个状态，其中开始测量时水平点击、垂直电机、激光扫描、数字输入输出卡四个设备必须为正常状态。

如果扫描状态发生突然停止，及时查看四个设备状态信息是否正常，如出现异常，及时联系相关维护人员对设备进行维护，保证发货作业的正常进行。

现场具备两个停车位扫描箱，每个扫描操作箱有对应的画面，现场画面同样具备设备状态显示信息及对应天车操作信息，如现场操作人员发现现场画面出现异常，同样及时联系相关维护人员对其进行维护。

4.3 车辆装卷信息

车辆装卷信息界面显示当前停车位车辆的装卷情况，显示车辆的上钢卷的信息、装卷的位置信息、工单状态三类。

其中车辆的钢卷信息包括钢卷的钢卷号、钢卷宽度、钢卷重量、钢卷外径，保证该钢卷有充足信息供天车进行识别。

装卷位置信息包括大车坐标X坐标、小车坐标Y坐标、主钩高度Z坐标、卷取方向，其中卷取方向为需要进入MES系统，方便在钢卷运行到指定目的地时进行卸车作业。

工单状态信息主要为钢卷的工作作业情况，分别为等待执行、将要执行、正在执行、已经完成四个状态。当所有钢卷都为已经完成状态时，表示车辆装卷完成。

车辆装卷完成后，该画面信息自动清空，以备显示下次该停车位的车辆装卷信息。如发现该信息未自动清空，必须及时联系维护人员对该信息进行清空，否则下次装卷信息可能匹配错误，从而导致装卷错误或车辆伤害等危险事故。如图2所示。

5 结语

系统的应用为天車无人化技术的实施提供了强力支撑，有效链接冷轧产线设备、库区车辆识别系统和无人天车系统，对原本独立的各项设备进行了综合管理和有效控制，节约了大量人力物力，调高了各个设备之间的内部互联，增强了冷轧产线最后一步的信息化水平。