天车（无人）抓渣/抓卷材/抓板材/抓棒材智能化控制系统

一、总则

鉴于生产本质环保的要求，因渣池烟气弥漫，操作工视线受阻，并且行车工这种环境下生产，对身心健康危害极大，后果很严重，安全风险极大，故需要对捞渣行车进行自动化改造。目的达到无人化控制水平，从而降低岗位劳动强度。

二、行车自动化抓渣系统改造目标

2.1 运行目标

1）实现天车智能化作业，支持 24 小时连续作业；

2）改造运行后，确保系统操作的安全性、可靠性、稳定性、有效性等；

3）天车需能够在零下40度至零上40度的环境温度下正常工作，同时可以克服因工作环境产生的雾汽带来的视觉、湿度影响；

4）天车运行模式选择功能，运行模式包括自动运行、半自动运行、手动操作等三种方式。

2.2 监诊与安全

1）设置远程地面控制系统，并与天车进行信息交互，可对散料库进行远程监视和控制，天车与地面网络通讯要求可以满足正常自动与手动控制需求；

2）具备具有远程状态监控功能，在控制室设置地面控制系统，通过该地面控制系统可以实时监控天车的运行状态，以及渣池及堆场的各种信息；

3）具备故障诊断及报警功能，天车系统对天车运行状态、变频器运行状态、电机运行状态、抓斗运行状态做自动监控及故障诊断，并进行异常报警；

4）具有规避安全通道功能，天车在自动运行中，按照设定路线抓料或者空载行走，避开安全通道及工艺要求的安全区域； 

5）具备四绳抓斗的平衡控制，关键是开闭机构和提升机构的位置控制和转矩控制，位置控制精度不够，会造成抓斗满载率低，漏料、或闭斗过紧损坏抓斗。转矩控制精度不高，会造成两个机构间的电机出力不均衡，降低电机使用寿命。

2.3 效率提升

1）天车具备定位功能，主要有大车位置、小车位置、抓斗位置、抓斗开合状态等，运行定位重复精度在10cm以内（需要大小车抱闸在停车状态下能抱紧不滑车）。

2）防摇控制功能，天车控制器运行智能防摇算法，通过实时检测抓斗摆长控制大车、小车两个方向的加减速度，运行时摇摆要求±20度以内。

3）天车中控系统需感知物料存放位置、天车所在位置，自动分配抓斗执行本运任务、并计算最佳运行轨迹，三轴联动运行，实现料仓区作业效率最优，实现抓斗满载率控制达到 90%，平均单吊效率1分50秒（抓取-放料-返回抓取点）以内。

4）抓斗称重超载仪表输出重量信号，供 PLC 采集，实时计算抓斗 作业量，进行抓取控制和作业量统计。

5）系统需具备历史作业数据保存和查询功能。

三、自动化抓渣系统技术方案

3.1 自动化抓渣系统功能

1）行车大小车定位。大小车定位使用本公司自研的矢量积分定位法实现，此方法可以在保证抓渣定位精度的前提下，极大的较少定位传感器的使用量，从而提高系统的硬件可靠性。

2）采用矢量变频技术控制抓斗在整个抓料过程中的转矩输出，准确完成抓料过程的平稳，高效运行，配合高度编码器以及高度积分校验算法，在实现抓斗的完美控制的前提下，抓斗控制的传感器数量也极少，进一步提高设备硬件可靠性。

3）按工艺设置抓渣区域和渣量，采用一键式自动抓料操作方式，直到按工艺要求摆放至指定位置。

4）保留人工现场手工操作，在系统异常时可人工操作保证生产正常运行。

5）视频现场监控，以实现远程模拟手动操作。

6）按工艺要求实现多台行车的自由调配；实现整个生产现场的操作无人化，可取消抓渣行车工岗位，由一位仪表生产操工顺带管控即可，安全，经济效益可观。

7）每次抓料结束后可获取此位置渣料高度，若低于抓取限值则结 束此位置的抓取任务，开始下一个位置的抓取。 

8）具有安全高度的设定，保证在抓料的作业过程中不会出现抓斗频繁触碰渣池底部。

3.2 管理系统

1)采集的业务数据、故障连锁信息、工作状态等信息进行处理、存储，并通过一些动态直观的画面，来反映起重机的运行状况，提供故障发生时的再现故障复现功能，实现数据的二级备份，支持多媒体的打印、数据库存储、信息导出等多种功能。 

2)用户管理功能

①添加、删除用户，更改用户授权操作范围。

②支持对所有用户的登录进行统计、表格化显示及导入到 EXCEL 存档；

3)设备状态管理功能

①实时显示主电路开关、接触器，控制电路开关状态； 

②实时显示起重机上电时间、工作次数及电源系统的电压、电流值；实时显示电源电压的异常、断路器连锁的异常状态及总过流的故障报警信息。

③实时显示起天车门开关的连锁状态；

④实时显示各机构的工作运行、停止状态、故障状态、各机构的主令操作状态；

⑤实时显示每个组态设备的通讯状态；

4)运行参数管理功能：

①支持运行参数趋势按时间段查询、归档、打印等功能，支持运行参数趋势增加、减少、显示外观等多种功能；

②支持对各的变量状态、运行参数进行表格化实时显示，支持对表格参数增加、减少、显示外观等多种编辑功能。

③实时显示故障报警信息，支持对故障报警信息的查询、打印,表格、显示支持对操作变量的查询、打印； 

3.3 视频监控系统

在抓渣生产现场安装适应现场环境的专用摄像头(具体数量按现场要求配置)用于生产现场设备和其它意外故障的再确认。

3.4 中央控制室

将现场抓渣行车控制系统用网络引入中央控制室,控制室的管控人员可对各抓渣位置,行车运行状况进行工艺设置并管控,使一个岗位管控多台行车成为可能,并且无需专业行车工即可,达到工厂减人的目的。

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