第1章 系統(tǒng)簡介

1.1 現(xiàn)場概述

橋式起重機(jī)都是以橋形主梁的金屬結(jié)構(gòu)作為主要承載構(gòu)件橫架在車間、倉庫及露天料場固定跨間上方，并可沿軌道移動(dòng)，取物裝置懸掛在可沿橋架運(yùn)行的起重小車上，使取物裝置上的重物實(shí)現(xiàn)垂直升降和水平移動(dòng)，以及完成某些特殊工藝操作的起重機(jī)，習(xí)慣上叫做“天車”或“行車”。它具有構(gòu)造簡單、操作方便、易于維修、起重量大和不占地面作業(yè)面積等特點(diǎn)，是各企業(yè)中不可缺少的起重機(jī)械設(shè)備。

隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，信息化水平不斷的提高, ERP、MES系統(tǒng)的普及，提高生產(chǎn)效率和安全保障越來越被重視，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化是目前常用手段，起重機(jī)械作為現(xiàn)代化生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于冶金、煤炭、電力等各行業(yè)的各種物料的起重、運(yùn)輸、裝卸安裝和人員輸送等作業(yè)中，從而大大減輕了體力勞動(dòng)的強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械自動(dòng)化最基礎(chǔ)的問題就是位移檢測，將檢測到的位置信息送到可編程控制器（PLC），通過PLC控制變頻調(diào)速器，進(jìn)而控制走行電機(jī)的轉(zhuǎn)速，則可達(dá)到自動(dòng)走行、自動(dòng)定位的目的。 

1.2 目前采用的定位方式

目前行車位置檢測大多采用的是光電編碼器裝置（光碼盤）、激光位移傳感器、行走限位開關(guān)、RFID方式。光電編碼器裝置，整套裝置安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)前部的一個(gè)金屬殼體內(nèi)，由盤狀齒輪與定位車齒條嚙合，通過驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)編碼器。盤狀齒輪的圓周與定位車驅(qū)動(dòng)小齒輪的圓周相同。編碼器由傳動(dòng)齒輪自下而上通過減速機(jī)、聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定位車的位置檢測。這幾種檢測位置的方式均存在一定缺陷，具體表現(xiàn)如下：

1) 光電編碼器裝置在車輪打滑就會(huì)形成累計(jì)誤差, 相對(duì)定位的機(jī)械接觸工作方式；

2) 激光位移傳感器在不潔凈環(huán)境會(huì)失去作用，軌道沉降導(dǎo)致車輛走行抖動(dòng)會(huì)使反光板靶位不準(zhǔn)，亦會(huì)導(dǎo)致位置檢測不準(zhǔn)；

3) 行走限位開關(guān)由于是點(diǎn)定位，對(duì)連續(xù)性位置檢測存在盲區(qū)；

4) RFID方式是無線點(diǎn)定位，存在漏讀現(xiàn)象, 延時(shí)較大；

故這幾種傳感器在檢測位置時(shí)多數(shù)為機(jī)械式、靈敏度低、壽命短、故障率高、可靠性低，操作繁鎖，而且存在溜放環(huán)節(jié)(即失控區(qū))，致使半自動(dòng)操作難以可靠穩(wěn)定運(yùn)行。由于行車是較大的設(shè)備，其慣性較大，在啟動(dòng)和停止時(shí)也是硬性的，所以在工作過程中會(huì)產(chǎn)生很大的撞擊和震動(dòng)，噪音污染嚴(yán)重，嚴(yán)重影響其安全性和有關(guān)零部件的壽命，易于損壞設(shè)備，由此設(shè)備精確位置控制顯得尤為重要。

1.3 本系統(tǒng)采用的定位技術(shù)

本系統(tǒng)采用在行車上加裝格雷母線定位系統(tǒng)的檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)行車的位置精確檢測。格雷母線檢測到的行車位置精度高，信號(hào)穩(wěn)定可靠。在車輛狀態(tài)良好的情況下，采用全聯(lián)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行方式，即只要滿足啟始條件，按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)將全部自動(dòng)運(yùn)行，中央控制室操作人員只起監(jiān)控作用，當(dāng)發(fā)生機(jī)械故障或意外情況時(shí)，按自動(dòng)停止或急停按鈕，解除自動(dòng)程控操作。

第2章 格雷母線定位系統(tǒng)

2.1 格雷母線系統(tǒng)簡單說明

格雷母線定位系統(tǒng)包括一臺(tái)地面電氣柜（含刻度分析儀等）、一臺(tái)車載電氣柜（含刻度生成儀等）、格雷母線以及游尺指針等。其中格雷母線是由扁平狀的PVC合成材質(zhì)外殼材料和內(nèi)部按照格雷碼規(guī)律編制的芯線構(gòu)成，類似一把有刻度的標(biāo)尺，一般安裝在沿移動(dòng)機(jī)車運(yùn)行軌道單側(cè)邊，或者沿運(yùn)行軌跡鋪設(shè)在地面上，亦或安裝在軌道旁的柵欄立柱上均可，需要檢測多長的位移就鋪設(shè)多長的格雷母線；游尺指針安裝在機(jī)車上，用于識(shí)別本機(jī)車所在的位置。游尺指針相對(duì)格雷母線平行非接觸移動(dòng)，游尺指針指向的刻度即是當(dāng)前位置值，可以在車上或地上得到位移量，無需初始參考點(diǎn)，定位精度5毫米，分辨率2毫米；可以斷續(xù)或連續(xù)檢測，尤其適用于軌道不平整的大車或環(huán)形運(yùn)動(dòng)機(jī)械位移檢測。防水、防油、防塵、耐酸堿，適用于冶金、礦山、水利、港口碼頭堆場、倉儲(chǔ)、化工等條件比較惡劣的環(huán)境。

2.2 格雷母線系統(tǒng)原理

格雷母線定位系統(tǒng)采用法拉第電磁感應(yīng)定律（磁力線傳導(dǎo)原理）來檢測移動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備的位移量，當(dāng)游尺指針線圈中通入交變電流時(shí)，在游尺指針附近會(huì)產(chǎn)生交變磁場。格雷母線近似處在一個(gè)交變的、均勻分布的磁場中,每對(duì)格雷母線芯線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。刻度生成儀信號(hào)通過電磁耦合方式傳送到格雷母線的感應(yīng)環(huán)線上�？潭确治鰞x對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行相位比較。交叉線的信號(hào)相位與平行線的信號(hào)相位相同，地址為“0”；交叉線的信號(hào)相位與平行線的信號(hào)相位相反，地址為“1”，這樣感應(yīng)的地址信息是數(shù)字編碼排列，由此確定游尺指針在格雷母線長度方向上的位置，對(duì)應(yīng)就是移動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備走行位置。

2.3 格雷母線技術(shù)指標(biāo)

移動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備地址測量精度：≤5mm，分辨率：2毫米，測量范圍：任意定制；

­ 工作環(huán)境溫度：系統(tǒng)工作溫度：-25℃～+70℃，

               格雷母線工作溫度：-40℃～+85℃，

­ 非接觸間隙：200mm±50mm，左右偏擺容差：±80mm；

­ 刷新速度：40HZ；

­ 輸入電源：220VAC±10%； 耗電：地面電氣柜<50w  車載電氣柜<50w。

­ 格雷母線是PVC合成材質(zhì)，具有良好的粘結(jié)性、防水性、抗老化性，能適應(yīng)熱漲冷縮、振動(dòng)等原因而發(fā)生的變形。

­ 系統(tǒng)采用并行檢測方式，可提高檢測速度，中控室可實(shí)時(shí)采集檢測數(shù)據(jù)。

­ 系統(tǒng)采用全數(shù)字檢測技術(shù)，具有較高的靈敏度，頻率分辨力高， 較強(qiáng)的抗干擾能力。

­ 設(shè)備具有自檢功能，可自動(dòng)診斷自身工作狀態(tài)，可智能（觸屏顯示功能）提供維護(hù)參考信息，可實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場信噪比，及信號(hào)強(qiáng)度等信息。

­ 在不更換或增加設(shè)備的情況下可在車上或地上得到地址數(shù)據(jù)（車上或地上方式檢測設(shè)備相同），方便控制方式和減少備件量。

2.4 格雷母線功能特點(diǎn)

系統(tǒng)中的刻度生成儀（兼函數(shù)信號(hào)發(fā)生）按一定的周期發(fā)出地址載波信號(hào)，經(jīng)游尺指針發(fā)射至格雷母線，地面站的刻度分析儀接收到信號(hào)后，解碼還原出機(jī)車所處格雷母線處的絕對(duì)地址，經(jīng)控制器處理后由RS232或者RS485輸出。

無磨損的非接觸式位置檢測，使用壽命長；

可以斷續(xù)或連續(xù)檢測，測距長達(dá)2公里，位移檢測長度可以根據(jù)需要定制；

耐污染能力超強(qiáng)，可用在水下、防蒸汽、耐酸堿；

安裝簡單更換方便（無需改變現(xiàn)場環(huán)境），免維護(hù)；

高穩(wěn)定性、高可靠性、多種信號(hào)輸出方式選擇；

具有反向極性保護(hù)功能、防雷擊、防射頻干擾、防靜電；

無需參考點(diǎn)的位移量絕對(duì)型輸出，不怕掉電；

位置的取樣時(shí)間和測量長度沒有關(guān)系；

可以用在環(huán)形運(yùn)動(dòng)機(jī)械位置檢測。

格雷母線可以埋在水泥地面內(nèi)，方便安裝和防護(hù)，不影響作業(yè)環(huán)境。

2.5 格雷母線單套設(shè)備結(jié)構(gòu)圖（一維車上檢測）

1) 車載子系統(tǒng)：由游尺指針、車載電氣柜（內(nèi)含刻度分析儀、開關(guān)電源等）。

2) 地面子系統(tǒng)：由地面電氣柜組成（內(nèi)含刻度生成儀、開關(guān)電源、網(wǎng)關(guān)、標(biāo)尺引線轉(zhuǎn)換器等）。

3) 格雷母線子系統(tǒng)：由專用格雷母線、CN箱、EN箱、普通電纜以及各種用于格雷母線安裝、固定、防護(hù)機(jī)構(gòu)組成。

第5章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能特點(diǎn)

行車大車走行位置檢測;

行車小車走行位置檢測;

結(jié)合吊具高度檢測，實(shí)現(xiàn)行車三維數(shù)據(jù)采集管理;

防止行車發(fā)生啃軌、碰撞、兩端掉道等事故;

根據(jù)實(shí)時(shí)位置，記錄行車的搬運(yùn)過程;

可遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線跟蹤、記錄庫中的物流狀態(tài);

不受環(huán)境的干擾，可提高效率；

結(jié)合ERP、MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)行車位置跟蹤系統(tǒng)，提高四庫（板坯庫、鋼卷庫、成品庫、原料庫）的信息化管理。

第6章 系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

主要用于散狀物料處理，如礦山系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)、港口碼頭系統(tǒng)、化工系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、水泥系統(tǒng)、鐵路系統(tǒng)、輕工系統(tǒng)、軍工系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等有軌搬運(yùn)設(shè)備精確定位和自動(dòng)控制，如：冶金、煤炭、電力等各行業(yè)的各種物料的起重、運(yùn)輸、裝卸安裝和人員輸送等作業(yè)中。如：行車位置跟蹤系統(tǒng)、吊車定位及智能導(dǎo)航系統(tǒng)、天車定位導(dǎo)航系統(tǒng)、天車定位庫區(qū)管理控制系統(tǒng)、格雷母線行車位移識(shí)別系統(tǒng)、板坯庫天車定位系統(tǒng)、鋼卷庫天車定位系統(tǒng)、成品庫天車定位系統(tǒng)、原料庫天車定位系統(tǒng)、行車防碰撞系統(tǒng)、行車物流管理系統(tǒng)