一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统与方法与流程

1.本发明涉及一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统与方法，属于无人天车控制系统及方法技术领域。


背景技术：

2.电渣炉是一种生产高端合金钢的冶炼设备，属于钢铁行业高端装备。其装炉、脱模作业程序复杂、繁琐，由准备区到冶炼区多次反复吊运物料。一般传统天车由人工操作，需操作、指挥、司索等多人配合才能完成。
3.传统人工操作方式，效率低，严重影响电渣炉生产节奏。安全可靠性差，因电渣炉空间有限，天车操作控制不好经常撞击导电杆、升降电机等周围设备及周边人员，危及人员、设备安全。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统与方法，通过采用主钩编码器、大车编码尺和小车编码尺用于感知主钩、大车和小车位置。采用主钩起升变频器、大车变频器和小车变频器控制天车三轴速度，实现hmi人机对话系统，提供避障安全路径规划策略，避开障碍物防止碰撞，安全运送物料，能实现电渣炉装炉脱模自动化无人化，提高工作效率30%以上，加快电渣炉生产节奏，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
5.本发明的技术方案是：一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统，包含地面操作移动平板、车载plc、无线通讯系统、主钩起升变频器、大车变频器、小车变频器、主钩起升电机、大车电机、小车电机、小车编码尺、大车编码尺和主钩编码器，所述主钩编码器输入端连接感知主钩位置，大车编码尺输入端连接感知大车位置，小车编码尺输入端连接感知小车位置，主钩编码器、大车编码尺和小车编码尺的输出端分别连接车载plc的输入端；大车变频器输出端连接大车电机，小车变频器输出端连接小车电机，主钩起升变频器输出端连接主钩起升电机，大车变频器、小车变频器和主钩起升变频器的输入端分别连接车载plc的输出端；地面操作移动平板通过无线通讯系统与车载plc连接。
6.所述无线通讯系统包含第一接入点、第二接入点和车载客户端，第一接入点设置在空中上部，第二接入点设置在空中下部，地面操作移动平板通过第一接入点或第二接入点连接车载客户端以连接车载plc。
7.所述主钩起升变频器、大车变频器、小车变频器、小车编码尺、大车编码尺和主钩编码器均通过rj45口和profinet总线通讯接入车载plc。
8.还包含称重传感器，称重传感器输出信号为4-20ma。
9.一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制方法，包含以下步骤：（1）检测当前位置x1，y1，z1，对天车进行立体定位，大车移动方向为x轴，小车移动
方向为y轴，主钩移动方向为z轴，吊钩位置坐标确定了物料位置，主钩编码器用于感知主钩位置，大车编码尺用于感知大车位置，小车编码尺用于感知小车位置；（2）确定主钩移动方向z轴无障碍，小车移动方向y轴方向无障碍，确定大车移动x轴方向无障碍，安全通道坐标z0，y0；（3）主钩起升至安全高度z0以后才能动小车，小车移至安全通道上y0才能动大车，大车沿安全通道移至目标位x2；（4）目标位确保小车移动y轴方向无障碍，小车移动到目标位y2；（5）主钩下降至目标位z2，到达目标位，安全达到目标位。
10.本发明的有益效果是：通过采用主钩编码器、大车编码尺和小车编码尺用于感知主钩、大车和小车位置。采用主钩起升变频器、大车变频器和小车变频器控制天车三轴速度，实现hmi人机对话系统，提供避障安全路径规划策略，避开障碍物防止碰撞，安全运送物料，能实现电渣炉装炉脱模自动化无人化，提高工作效率30%以上，加快电渣炉生产节奏。
附图说明
11.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的工作流程图；图中：第一接入点1、第二接入点2、车载客户端3、车载plc4、无线通讯系统、主钩起升变频器5、主钩起升电机6、大车变频器7、大车电机8、小车变频器9、小车电机10、小车编码尺11、大车编码尺12、主钩编码器13、地面操作移动平板14、地面区域15。
具体实施方式
12.为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
13.一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统，包含地面操作移动平板14、车载plc4、无线通讯系统、主钩起升变频器5、大车变频器7、小车变频器9、主钩起升电机6、大车电机8、小车电机10、小车编码尺11、大车编码尺12和主钩编码器13，所述主钩编码器13输入端连接感知主钩位置，大车编码尺12输入端连接感知大车位置，小车编码尺11输入端连接感知小车位置，主钩编码器13、大车编码尺12和小车编码尺11的输出端分别连接车载plc4的输入端；大车变频器7输出端连接大车电机8，小车变频器9输出端连接小车电机10，主钩起升变频器5输出端连接主钩起升电机6，大车变频器7、小车变频器9和主钩起升变频器5的输入端分别连接车载plc4的输出端；地面操作移动平板14通过无线通讯系统与车载plc4连接。
14.所述无线通讯系统包含第一接入点1、第二接入点2和车载客户端3，第一接入点1设置在空中上部，第二接入点2设置在空中下部，地面操作移动平板14通过第一接入点1或第二接入点2连接车载客户端3以连接车载plc4。
15.所述主钩起升变频器5、大车变频器7、小车变频器9、小车编码尺11、大车编码尺12和主钩编码器13均通过rj45口和profinet总线通讯接入车载plc4。
16.还包含称重传感器，称重传感器输出信号为4-20ma。
17.一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制方法，包含以下步骤：（1）检测当前位置x1，y1，z1，对天车进行立体定位，大车移动方向为x轴，小车移动方向为y轴，主钩移动方向为z轴，吊钩位置坐标确定了物料位置，主钩编码器用于感知主钩位置，大车编码尺用于感知大车位置，小车编码尺用于感知小车位置；（2）确定主钩移动方向z轴无障碍，小车移动方向y轴方向无障碍，确定大车移动x轴方向无障碍，安全通道坐标z0，y0；（3）主钩起升至安全高度z0以后才能动小车，小车移至安全通道上y0才能动大车，大车沿安全通道移至目标位x2；（4）目标位确保小车移动y轴方向无障碍，小车移动到目标位y2；（5）主钩下降至目标位z2，到达目标位，安全达到目标位。


技术特征：
1.一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统，其特征在于：包含地面操作移动平板（14）、车载plc（4）、无线通讯系统、主钩起升变频器（5）、大车变频器（7）、小车变频器（9）、主钩起升电机（6）、大车电机（8）、小车电机（10）、小车编码尺（11）、大车编码尺（12）和主钩编码器（13），所述主钩编码器（13）输入端连接感知主钩位置，大车编码尺（12）输入端连接感知大车位置，小车编码尺（11）输入端连接感知小车位置，主钩编码器（13）、大车编码尺（12）和小车编码尺（11）的输出端分别连接车载plc（4）的输入端；大车变频器（7）输出端连接大车电机（8），小车变频器（9）输出端连接小车电机（10），主钩起升变频器（5）输出端连接主钩起升电机（6），大车变频器（7）、小车变频器（9）和主钩起升变频器（5）的输入端分别连接车载plc（4）的输出端；地面操作移动平板（14）通过无线通讯系统与车载plc（4）连接。2.根据权利要求1所述的一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统，其特征在于：所述无线通讯系统包含第一接入点（1）、第二接入点（2）和车载客户端（3），第一接入点（1）设置在空中上部，第二接入点（2）设置在空中下部，地面操作移动平板（14）通过第一接入点（1）或第二接入点（2）连接车载客户端（3）以连接车载plc（4）。3.根据权利要求1所述的一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统，其特征在于：所述主钩起升变频器（5）、大车变频器（7）、小车变频器（9）、小车编码尺（11）、大车编码尺（12）和主钩编码器（13）均通过rj45口和profinet总线通讯接入车载plc（4）。4.根据权利要求1所述的一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统，其特征在于：还包含称重传感器，称重传感器输出信号为4-20ma。5.一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制方法，其特征在于包含以下步骤：（1）检测当前位置x1，y1，z1，对天车进行立体定位，大车移动方向为x轴，小车移动方向为y轴，主钩移动方向为z轴，吊钩位置坐标确定了物料位置，主钩编码器用于感知主钩位置，大车编码尺用于感知大车位置，小车编码尺用于感知小车位置；（2）确定主钩移动方向z轴无障碍，小车移动方向y轴方向无障碍，确定大车移动x轴方向无障碍，安全通道坐标z0，y0；（3）主钩起升至安全高度z0以后才能动小车，小车移至安全通道上y0才能动大车，大车沿安全通道移至目标位x2；（4）目标位确保小车移动y轴方向无障碍，小车移动到目标位y2；（5）主钩下降至目标位z2，到达目标位，安全达到目标位。

技术总结
本发明涉及一种电渣炉自动装炉脱模天车无人化控制系统与方法，属于无人天车控制系统及方法技术领域。技术方案是：大车变频器（7）输出端连接大车电机（8），小车变频器（9）输出端连接小车电机（10），主钩起升变频器（5）输出端连接主钩起升电机（6），大车变频器（7）、小车变频器（9）和主钩起升变频器（5）的输入端分别连接车载PLC（4）的输出端。本发明的有益效果是：通过采用主钩编码器、大车编码尺和小车编码尺用于感知主钩、大车和小车位置，实现HMI人机对话系统，避开障碍物防止碰撞，安全运送物料，能实现电渣炉装炉脱模自动化无人化，提高工作效率30%以上。30%以上。30%以上。


技术研发人员：孙立红 刘海峰 张灿 石玉龙 崔忠信 琚小然 田绍鹏 李生建
受保护的技术使用者：河钢股份有限公司
技术研发日：2022.06.01
技术公布日：2022/9/16