中州行车定位及业务调度系统方案

行车定位自动化抓取控制系统

技

术

方

案

河南中州智能科技技术有限公司

目录

一、概述 (3)

二、系统组成结构 (4)

1.行车定位系统 (4)

2.通讯系统 (5)

3.业务调度软件系统 (6)

三、格雷母线定位技术 (8)

1.格雷母线的结构 (8)

2.格雷母线定位技术的基本原理 (9)

3.格雷母线位置检测方式的特点 (10)

4.地址检测系统的组成 (10)

四、系统功能 (12)

五、系统性能 (12)

六、设备清单 (12)

七、国内相关行业主要业绩 (16)

附图：软件界面 (18)

一、概述

目前工作区域内有两台10t电动双梁抓斗桥式起重机，大车行程范围45米，双梁桥式起重机跨度为16.5米，起升高度为17米

电动双梁抓斗桥式起重机负责抓起含水率60%~75%污泥进料，进料抓斗起重机负责给6台干化机投污泥，每小时单台干化机进泥量5t，6台干化机每天进泥总量720t。

起重机控制要求：

●操作工在指定抓斗起重机就地控制室摇杆远程控制生产，但单套抓斗

起重机独立设计控制回路，操作员可操作两套抓斗起重机同时工作。

●湿泥仓间有6个卸料斗卸料点，抓斗起重机能满足智能定点停车卸料。

操作工人工原则物料抓取点抓取物料。

●通过联动台按钮/触摸屏选定卸料点，抓斗起重机一健自动提升抓斗

并运行至指定卸料口上方。

●系统采集物料称重传输信号，并自动形成数据报表，记录各料仓上料

重量。

●抓斗起重机卸料由操作工手动完成。控制系统预留自动卸料功能，整

个半自动程序具备手动切换。

●两套起重机同时运行时，相互之间需满足必要的防碰撞保护控制要

求。

●抓斗起重机运行机构控制需满足均匀提速和减速要求（速度可调），

防止物料运行过程中落料。

●抓斗起重机安装视频监控系统，可在操作室，实时观察抓斗起重机运

行情况。

二、系统组成结构

行车定位及业务调度系统主要由硬件系统和业务调度软件系统两大部分构成。硬件系统包括：行车定位系统、通讯系统。

系统示意简图如下：

1.行车定位系统

行车定位系统主要检测大车的位置并将检测到的位置传送到车载PLC。大车位置检测采用车上检测方式。在后面的定位技术中将作详细介绍。

图1 行车大车地址检测结构图

2.通讯系统

本系统选用先进的无线终端设备和计算机以太网微波通讯技术，具有抗震、防尘、耐高温特点，特别在通讯过程中具有强的抗干扰能力，数据传输快、稳定可靠。行车之间、行车与地面之间通过无线局域网有效的结合在一起，使行车能迅速快捷的接收地面站所发的作业指令，进行有效作业。通讯协议采用TCP/IP协议。系统稳定可靠，运行维护方便，充分实现了厂区管理的精确化、简单化、自动化。

通讯系统主要由车载PLC、车载无线电台、地面无线电台、光缆、交换机及地面管理站组成。

图2 通讯系统结构图

3.业务调度软件系统

业务调度系统主要包括行车业务调度子系统、现场调度子系统、行车终端

子系统和行车位置实时采集子系统组成。其系统软件功能框架如图所示。

图3 系统软件功能框架

1)行车业务调度系统

主要功能包括：（1）实时显示行车的准确位置；（2）下达当日行车业务操作指令；（3）实时监测行车业务执行结果；（4）控制并修改现场调度业务指令。

2)现场业务调度系统

主要功能包括：（1）实时显示行车的准确位置；（2）核对调度室行车计划任务；（3）详细下达行车作业指令；（4）实时监测行车业务操作状况。

3)行车终端系统

主要功能包括：（1）实时显示行车的准确位置；（2）接受调度下达行车操作指令；（3）反馈行车作业执行结果。

行车下面地面指挥人员也能收到调度室发出的指令，地面指挥人员发给行车工的指令在调度室要求能同时显示。

三、格雷母线定位技术

行车定位系统采用两种地址检测技术：车上地址检测方式和地上地址检测方式，本案采用车上地址检测方式。组成部分主要有格雷母线、地址编码器、地址编码解码器、天线箱和通信单元等等。

地面站：包括大车格雷母线、始端箱、终端箱、地面控制柜等。

车载站：车载站由车载柜、中继箱、天线箱等组成。

1.格雷母线的结构

格雷母线由电缆芯线、模芯和电缆护套构成。芯线有两种，即基准线（R线）和地址线（G0线—G9线）。基准线R在整个电缆段中不交叉，地址线是按格雷码的编码规律来编制的，G0每隔20CM交叉一次，G1每隔40CM交叉一次，G2每隔80CM交叉一次，…G9在整个电缆段中只交叉一次，如下图为格雷母线平面展开图。

图5 格雷母线平面展开图

2.格雷母线定位技术的基本原理

图6 格雷母线位置检测原理示意图

上图为格雷母线位置检测原理示意图。移动机车上安装一个天线箱（接收天线），天线箱距离扁平电缆8-12CM，地面的格雷母线发射的高频信号通过电磁感应被天线箱接收，R线为平行敷设的一对线，发射的信号作为基准信号，G0—G9在不同的位置有不同的交叉点，其发射出的信号在经过偶数个交叉后，相位与基准信号相同，在经过奇数个交叉点后，相位与基准信号的相位相反，若规定同相位时地址为“0”，反相位时地址为“1”，则在格雷母线的某一位置发射出唯一10位的地址编码，此对应与机车的一个地址。例如图中G0—G9的地址码为：001…1。

位置检测单元将地址码转换成十进制的米数，即可检测出机车离格雷母线始端的距离，从而得到机车的位置，车载站的PLC将这个地址与数据区中预设定的各工作区的地址相比较，即可知道机车在哪个工作区，是否已经对准。图1

为地址检测方式位置检测原理框图。

3.格雷母线位置检测方式的特点

①由于通过安装在移动机车上的天线箱与敷设在地上的格雷母线之间的电磁耦合来检测移动机车的位置，所以无机械性接触磨损，因而可高速准确地检测和传送位置信息；

②由于格雷母线为多对以一定规律交叉扭绞结构，能有效地抑制外部散杂电平的干扰；

③由于是利用各对地址线接收到的信号的相位和基准线接收到的信号的相位相比较，以同相为“0”，反相为“1”进行组合而得到的地址信息，所以地址稳定，不受电平波动的影响；

④能在移动机车行走范围内连续地、高精度地检测绝对地址。

4.地址检测系统的组成

地址检测系统由四部分组成：格雷母线、天线箱、地址编码器和地址检测单元，根据技术的不同对应不同功能。

地址编码器：对于地上检测方式而言，是产生39KHz的地址频率信号，驱动后送至天线箱；对于车上检测方式而言，是产生50KHz的地址频率信号，驱动后送至格雷母线。

天线箱：内置有选频和感应线圈，对于地上检测方式而言是由其将地址信号发送到格雷母线上，对于车上检测方式而言则是接收来自格雷母线传出的信号。

终端箱：对地址信号的特性阻抗进行匹配，以实现格雷母线中的地址信号无差错传输。

始端箱：将格雷母线上感应的地址信号送至中控室内的地址检测单元处理。

地址检测单元：先将格雷母线上的地址信号进行隔离、阻抗匹配、限幅放大，初步剔除信号中的干扰。然后对匹配放大单元送来的地址信号进一步滤波降噪。在CPU的控制下，通过对G线和R线上的地址信号比较鉴别求得大地址

（10cm级地址），通过对G0和L0线上的地址信号进行A/D采样、运算求出精密地址（5mm 地址）。

通信单元：先接收来自地址检测单元发送过来的地址信号，然后转换为用户需要的协议形式传输。

四、系统功能

本系统可以实现抓斗起重机现场无人化。将人员从现场恶劣的环境中解放出来。同时还可以自动生成日常所需的生产报表。

五、系统性能

1.满足365X24小时的实时生产作业；

2.实现提供行车精确定位信息，定位精度5mm;

3.作业数据实时传递和执行确认，通讯速度最高可达36M/S；

4.高速终端响应时间小于0.2ms，使操作人员不会发生“等待”数据的情况；

5.所有系统得到可靠性要求极高，确保不间断的操作；

6.数据库数据保存时间大于1年，理论为无限期；

六、设备清单

表1：地面站设备

表2：车载站设备

表3：格雷母线部件

表4：线缆及安装材料

六、项目管理及质量保证

为管理系统的顺利实施，我公司将设立专门的项目组，对实施的全过程进行管理、协调和调度，制订切实可行的项目实施计划，包括项目进度及时间的安排控制，技术人员的调配使用，技术培训的进行，各类文档的提交，以及总体工程的质量保证，从而圆满完成系统平台的建设。

1.项目阶段安排

项目的实施从合同生效开始，直至整个系统试运行成功，完成系统的移交工作。项目由以下阶段组成：

阶段1：先期调查

对整个系统分布情况和系统运行环境进行考察，提出系统实施的可行性报告。

阶段2：设备及系统软件安装

包括所有硬件设备的安装、系统软件的安装以及网络系统的构建；相关技术培训；相关技术文档。

阶段3：系统测试及验收

包括各项设备各个系统的测试以及整个系统总联调；相关技术培训，相关技术文档，各项测试报告，验收报告。

阶段4：试运行

系统测试验收后，进行试运行。

阶段5：系统验收移交

系统试运行成功后，提交系统验收报告，进行系统验收、移交。

2.质量保证

为达到系统建设的目的，使用户天车计算信息机管理系统在系统移交后能够正常运行，我公司在项目实施过程中将充分重视质量，并提供以下质量保证：我公司将在设备供货、安装、调试、验收、售后服务的每个阶段严格按照ISO9000质量管理体系和项目管理的要求进行质量和项目管理，保证按期保质保量完成合同规定的工作内容。

保证所提供的所有系统硬件设备及系统软件均达到或超过招标书和合同要求。

保证主机网络系统的集成质量，能够顺利完成各种测试，满足各种技术指

标要求。

在项目实施的各个阶段，严格按照要求提供各类技术资料及测试、验收文档、各类说明书及手册。

所提供的各类培训能够满足应用的需求，受训人员能够达到独立操作系统所要求的水平。

严格遵守设备及工程的维护维修期要求。

保证期外，我公司将充分利用自己在应用软件开发、系统网络集成方面的优势，一如既往地为用户天车计算信息机管理系统提供各类技术支持及技术服务。

七、国内相关行业主要业绩

?广东李坑垃圾燃烧发电厂抓斗定位跟踪系统；

?宝钢股份宝钢分公司厚板连铸板坯库无线数传系统；

?宝钢股份宝钢分公司厚板轧机板坯库、中间库、成品库无线数传系统；

?宝钢股份宝钢分公司 1800 冷轧原料库无线数传系统

?宝钢股份宝钢分公司二炼钢四号连铸机横移台车自动定位系统；

?宝钢股份宝钢分公司二焦化四大车无线数传和定位系统；

?宝钢股份宝钢分公司二炼钢 4CC 板坯库行车定位跟踪系统（CLTS）改造；

?宝钢股份宝钢分公司 1880 热轧钢卷库、板坯库行车定位跟踪系统；

?重钢集团三热轧1780钢卷库定位跟踪系统；

?首钢京唐三热轧1780钢卷库定位跟踪系统；

?首钢京唐1780成品库定位跟踪系统；?首钢京唐2250成品库定位跟踪系统；?首钢京唐1780板坯库定位跟踪系统；?首钢京唐2250板坯库定位跟踪系统；?首钢京唐废钢车间定位跟踪系统；?本钢三热轧1780板坯库定位跟踪系统；

附图：软件界面