河鋼集團(tuán)唐鋼信息自動化部 么 坤

唐鋼高強汽車板成品庫無人天車自動下線過程控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

河鋼集團(tuán)唐鋼信息自動化部 么 坤

唐鋼高強汽車板成品庫無人天車自動下線過程控制系統(tǒng)是國內(nèi)第一套自主集成具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能包括：作業(yè)計劃、作業(yè)監(jiān)控、作業(yè)確認(rèn)、信息更新、數(shù)據(jù)通信等。實現(xiàn)了庫區(qū)天車無人駕駛作業(yè),下線作業(yè)計劃和下線作業(yè)執(zhí)行過程完全自動化。無人天車自動下線同時也實現(xiàn)了鋼卷信息及鋼卷狀態(tài)在生產(chǎn)線、庫區(qū)、MES之間共享。系統(tǒng)有效的降低了庫區(qū)工作人員的作業(yè)強度和作業(yè)錯誤率。目前系統(tǒng)運行狀況非常穩(wěn)定，無人天車下線作業(yè)完全滿足包裝生產(chǎn)的要求。

【鍵詞】無人天車；自動下線；過程控制；作業(yè)計劃；作業(yè)監(jiān)控

0 前言

唐鋼高強汽車板項目是唐鋼為全面加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、延伸產(chǎn)業(yè)價值鏈，提升綜合創(chuàng)效能力，加快推進(jìn)最具競爭力鋼鐵企業(yè)建設(shè)而作出的重大部署。項目實施以來始終以智能化工廠為目標(biāo)，為理順廠區(qū)物流，無縫連接包裝生產(chǎn)線與成品庫區(qū)，實現(xiàn)生產(chǎn)信息流與物流信息流高度共享，項目在成品庫區(qū)實施了天車無人化，并在兩條包裝生產(chǎn)線與對應(yīng)的成品跨率先實現(xiàn)了無人天車自動下線。無人天車自動下線過程是指天車通過無人駕駛自動有序的將包裝生產(chǎn)線上包裝完好的成品鋼卷按照銷售訂單自動吊到庫區(qū)指定的位置。

1 需求分析

包裝生產(chǎn)線實際上是一個動態(tài)的運輸鏈，無人天車自動下線整個過程要求完全自動化，無需人為干預(yù)。這一過程中主要包括無人天車包裝下線鋼卷下線作業(yè)指示形成，下線鋼卷位置預(yù)判，無人天車自動下線作業(yè)過程監(jiān)控，包裝生產(chǎn)線狀態(tài)自動識別，下線鋼卷位置精準(zhǔn)判斷，調(diào)整天車下線作業(yè)指示，天車自動取卷，天車吊卷完成并告知包裝生產(chǎn)線等子過程。由于作業(yè)天車是無人自動駕駛，而下線鋼卷位置又是可變的，為了絕對安全和廠區(qū)各系統(tǒng)信息共享，整個下線過程必須與包裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行交互，交互的內(nèi)容涉及到包裝運輸鏈的狀態(tài)、包裝運輸鏈上鋼卷信息跟蹤、無人天車實時狀態(tài)、天車吊卷（放卷）的結(jié)果。其中天車吊卷的結(jié)果要反饋給包裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)和廠區(qū)MES，天車的放卷結(jié)果只需要反饋給廠區(qū)MES，其他的交互內(nèi)容都只與包裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)有關(guān)。成品庫區(qū)無人天車自動下線整個過程控制功能如下：

2 詳細(xì)設(shè)計及實現(xiàn)

2.1 自動下線過程詳細(xì)設(shè)計

總體來說成品庫無人天車自動下線過程主要經(jīng)歷包裝完成鋼卷下線任務(wù)生成和無人天車鋼卷下線任務(wù)執(zhí)行控制兩個大的過程。包裝完成鋼卷下線任務(wù)生成主要由鋼卷包裝狀態(tài)、包裝線鋼卷跟蹤信息及和天車作業(yè)計劃驅(qū)動，下線任務(wù)執(zhí)行控制主要包含天車吊卷位置預(yù)判、天車下線作業(yè)過程監(jiān)控和包裝線狀態(tài)及跟蹤信息確認(rèn)（其中天車下線作業(yè)過程監(jiān)控包含天車執(zhí)行下線過程及階段監(jiān)控識別、下線吊卷位置自動識別及確認(rèn)、調(diào)整天車PLC下線作業(yè)指示、吊卷確認(rèn)），相應(yīng)的無人天車自動下線控制設(shè)計上主要由通訊模塊、天車下線作業(yè)計劃模塊、天車PLC執(zhí)行系統(tǒng)、下線吊卷位置預(yù)判模塊、包裝線狀態(tài)及跟蹤信息確認(rèn)模塊、天車執(zhí)行下線作業(yè)指示過程及階段監(jiān)控模塊、下線吊卷確認(rèn)模塊、調(diào)整下線任務(wù)模塊、確認(rèn)吊卷模塊組成，整個自動下線過程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖如圖1所示。

通訊模塊從包裝生產(chǎn)線那里接收包裝線狀態(tài)、鋼卷包裝完成信號及包裝線鋼卷位置跟蹤信息，并將這些信息傳遞給包裝線狀態(tài)及跟蹤信息確認(rèn)模塊。如果鋼卷包裝完成且即將到達(dá)天車可吊卷區(qū)域，這時候請求下線作業(yè)計劃模塊生成原始的下線作業(yè)指示。當(dāng)作業(yè)計劃模塊從包裝線狀態(tài)及跟蹤信息確認(rèn)模塊獲知鋼卷到達(dá)可吊卷區(qū)域時，下線鋼卷位置預(yù)判模塊啟動，它會模擬計算下線吊卷天車從當(dāng)前位置到達(dá)包裝線吊卷區(qū)域所需時間，然后綜合包裝線運輸鏈動作周期頻率判斷天車到達(dá)包裝線吊卷區(qū)域時鋼卷的預(yù)期位置，從而修改原始的天車下線作業(yè)指示，并告知天車執(zhí)行下線作業(yè)指示過程及階段監(jiān)控模塊，該模塊首先會將天車下線作業(yè)指示下發(fā)給天車PLC執(zhí)行系統(tǒng)。當(dāng)PLC系統(tǒng)開始執(zhí)行上料作業(yè)任務(wù)后，天車執(zhí)行下線作業(yè)指示過程及階段監(jiān)控模塊開始監(jiān)控天車PLC執(zhí)行下線任務(wù)情況。當(dāng)天車即將進(jìn)入包裝線吊卷時，請求包裝線鎖定。當(dāng)包裝線鎖定后，下線吊卷確認(rèn)模塊會檢查當(dāng)前天車下線鋼卷的下線位置與當(dāng)前包裝線鋼卷位置跟蹤是否一致，如果一致確認(rèn)吊卷模塊會告訴天車PLC執(zhí)行系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行下線吊卷任務(wù)，否則調(diào)整下線任務(wù)模塊會調(diào)整該下線任務(wù)作業(yè)指示，告知PLC執(zhí)行系統(tǒng)取消當(dāng)前下線作業(yè)任務(wù)并重新觸發(fā)下線作業(yè)計劃模塊重新下發(fā)新的下線作業(yè)指示。

圖1 無人天車自動下線過程結(jié)構(gòu)圖

2.2 具體實現(xiàn)

當(dāng)包裝完成鋼卷到達(dá)包裝線可下線位置時，無人天車自動下線過程控制系統(tǒng)給天車PLC系統(tǒng)下發(fā)天車自動下線作業(yè)指示，天車PLC系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)指示自動去吊卷。當(dāng)天車到達(dá)包裝線區(qū)域時，請求包裝線鎖定，同時一直實時監(jiān)控包裝線狀態(tài)。如果包裝線反饋的不是鎖定狀態(tài)，這時候自動下線過程控制系統(tǒng)不會給天車PLC系統(tǒng)發(fā)送任何操作指令，而天車PLC系統(tǒng)自己會中斷下線作業(yè)，等待無人天車自動下線過程控制系統(tǒng)的操作指令。如果包裝線是鎖定狀態(tài)，這時候無人天車自動下線過程控制系統(tǒng)進(jìn)一步判斷天車下線作業(yè)的吊卷位置與鋼卷當(dāng)前在包裝線跟蹤信息里的位置是否一致，如果一致則下發(fā)天車PLC系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行下線指令，如果不一致，則下發(fā)天車PLC系統(tǒng)取消當(dāng)前作業(yè)操作指令，并調(diào)整天車下線作業(yè)指示的的吊卷邏輯位置及吊卷邏輯位置物理坐標(biāo)，重新下發(fā)天車PLC系統(tǒng)新的天車下線作業(yè)指示。當(dāng)天車PLC系統(tǒng)完成下線吊卷后，無人天車自動上料過程控制系統(tǒng)給包裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)和MES發(fā)送天車下線吊卷結(jié)果，當(dāng)識別天車主鉤當(dāng)前的高度足夠安全則送包裝線解鎖請求。

3 結(jié)束語

無人天車自動下線過程控制是此類技術(shù)在國內(nèi)的首次應(yīng)用，于2015年10月應(yīng)用于河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼分公司冷軋部高強汽車板公司成品庫，實現(xiàn)了成品庫兩跨6部天車全自動下線，使天車工脫離了高危高強度重復(fù)性勞動，提高了天車?yán)眯?，簡化了物流和庫房管理工藝流程，?gòu)建了生產(chǎn)與物流間的信息橋梁，節(jié)約了大量人力物力。

么坤（1983—），河北唐山人，大學(xué)本科，現(xiàn)就職于河鋼集團(tuán)唐鋼公司信息自動化部，主要從事信息自動化系統(tǒng)維護(hù)、優(yōu)化及開發(fā)工作。