全自动无人行车技术方案

保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。全自动无人行车技术方案上海宝信软件股份有限公司二Ｏ一四年八月保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。目录1.全自动无人行车系统...........................................................................3 1.1系统架构..........................................................................................................................3 1.2系统功能..........................................................................................................................3 1.3地上局系统......................................................................................................................4 1.4车上局系统......................................................................................................................8 2.系统配置.............................................................................................10 保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。1.全自动无人行车系统1.1系统架构全自动无人行车系统主要包括地上局系统和车上局系统。地上局系统包括地面管理服务器、手持扫描装置、装车/卸车位置检测系统、地面操作HMI、行车遥控器、安全控制系统、有线和无线网络以及视频监视系统等。车上局系统包括车载PLC、车载HMI、行车定位装置、摆角检测装置、遥控接收器、无线网络接收装置和行车电控PLC。系统架构如下图所示。UACS系统架构图1.2系统功能保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。系统功能图1.3地上局系统1.3.1地面管理服务器1.3.1.1库区管理Š库区管理对整个库区的物理布局进行统一管理,其中包括虚拟库区的增加以及禁驶区域的划定。Š钢卷信息管理对库区内所有存放钢卷的信息进行管理,确保系统中钢卷的库位信息与库区现场堆放的实际库位保持一致。1.3.1.2行车管理Š任务管理接收并保存L3系统发送的行车作业计划,将其分解为行车作业任务。Š实绩管理统计并保存行车指令的执行实绩并将其反馈给L3系统。Š行车调度管理负责在多部行车作业的情况下为各部行车自动分配作业任务，从而使得作业任务完成总工期最短，效率最高。行车调度管理主要包括作业区域划分、作业任务分配优先级和作业任务分配功能。—作业区域划分保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。由于行车作业的特殊性，在某一台行车作业的时候，其他行车（处于同一高度）是无法同时在该区域作业的，因此可根据事先确定的规则，根据行车的主要作业区域进行库区的划分，作为任务分配的基础。—作业任务分配优先级作业任务或经过分割后的作业任务均可被一部行车执行完成，所以需要为作业任务进行类别划分，并为可以执行作业任务的行车划分分配优先级。分配优先级分为I、II级，I级为优先执行级别，II级为可以执行级别。作业任务的分配依据其对各行车的优先级进行。当作业区域行车空闲时，优先为其分配任务队列中该部行车优先级为I级的任务；如果没有I级任务，则为其分配优先级II级的任务，II级任务分配前需要判断是否满足分配条件，如果不满足条件则不能分配。—作业任务分配作业任务指令队列可以分为三种：待执行指令队列、执行中指令队列以及已完成指令队列。作业任务分配过程中考虑到有些作业任务具有紧前紧后关系以及优先级关系，所以需要对待执行的作业任务指令进行排序。Š行车冲突管理库区中多部行车同时作业时，在存在冲突的行车之间协调管理各行车之间的作业。Š行车作业模式管理行车作业模式分为自动模式、半自动模式、人工驾驶模式和遥控模式，初始模式为人工模式。模式描述自动模式车载PLC自动控制行车运行。半自动模式行车在库区内作业时由车载PLC自动控制行车运行，在装/卸车区域由地面操作人员用遥控器远程遥控行车运行。人工驾驶模式行车驾驶员在驾驶室操作控制行车运行。远程遥控模式地面操作人员用遥控器远程遥控行车运行。Š行车状态监控实时接收行车车上局系统发送的车载设备运行状态信号进行监控。1.3.1.3库区安全管理Š封闭区域管理与安全控制系统进行信息交互，控制实现行车与封闭区域的连锁和解锁操作。Š连锁/解锁控制与安全控制系统进行信息交互，控制实现行车与机组L1的连锁和解锁操作。保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。1.3.1.4人机交互操作与人机交互接口进行数据交互，提供人机交互接口显示所需的数据信息。1.3.1.5系统管理Š用户权限管理新增/删除用户,修改用户密码,设置用户权限。Š自我诊断系统运行过程中，根据系统各组成模块的状态进行系统状态的自诊断。Š日志管理实时记录系统各运行事件信息。Š通讯与配置管理对地面管理服务器与系统内个模块以及外部系统之间的通讯接口进行统一管理。地面管理服务器与L3系统、机组L2、装车/卸车位置检测系统、安全控制系统以及地面HMI等都采用有线以太网通讯；地面管理服务器与手持机、车上局系统等都采用无线网络通讯。对系统的配置参数进行可视化、可修改的管理。Š报表管理生成并保存行车作业实绩报表。1.3.1.6出入库管理根据车辆出入库装/卸物料信息，确定车辆的停泊位置。1.3.2装/卸车位置检测系统1.3.2.1车辆到达检测司机将车辆开到指定停泊区域，系统检测卡车是否就位并通过LED显示屏提示司机前进、后退或停车。司机通过观察LED显示屏判断是否行驶就位。1.3.2.2检测装车位置出库装车时，系统辅助卡车司机控制扫描测量车辆上装载物料的装车位置。卡车司机手动控制激光扫描装置确定卡车出库物料的装车位置的物理坐标。1.3.2.3检测物料位置入库卸车时，系统自动控制激光扫描装置扫描卡车停泊区域，测量卡车装载物料的重心物理坐标。1.3.2.4装/卸车信息查询司机操作控制面板的触摸屏，根据卡车号查询卡车上的所有物料信息并显示在触摸屏上。1.3.2.5行车紧急停车保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。作业现场发送紧急情况时，司机可以通过系统控制面板上的紧急停车按钮控制行车紧急停车。1.3.3手持机1.3.3.1物料信息读取理货人员用手持终端扫描物料的条码，手持终端通过与地面管理服务器的通讯接口查询物料信息并将其显示在手持终端上。1.3.3.2物料入库操作理货人员输入车辆牌号，登上车辆按顺序依次扫描入库物料条码，将信息录入地面管理服务器。1.3.3.3物料出库操作理货人员输入车辆牌号，登上车辆扫描出库物料条码，核对是否与出库计划一致。1.3.3.4清盘库操作理货员扫描到库区内扫描物料及其库位条码，将信息录入地面管理服务器。1.3.3.5信息查询理货人员用手持终端扫描物料的条码或输入物料的代码查询物料信息并将其显示在手持终端上。1.3.3.6命令作成理货人员用手持终端扫描物料及其包装库位的条码生成包装入库指令。1.3.4安全控制系统1.3.4.1封闭区域人员进出控制地面人员进入封闭区域时，操作请求开门或强制开门按钮；离开封闭区域时，操作关门按钮。1.3.4.2封闭区域人员进出统计地面人员进出封闭区域时，系统自动统计进出人员的数量。1.3.4.3安全警示行车行驶通过库区的绿色通道时，系统在警示牌上显示出警示信息。1.3.5人机交互接口1.3.5.1行车状态监控提供行车运行状态监控画面，显示行车车上局设备的运行状态。1.3.5.2库区状态监控提供库区状态监控画面，显示整个库区的存储图，每个库位上物料信息，以及地上局设备的运行状态。保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。1.3.5.3行车指令管理提供行车指令管理画面，显示所有作业计划以及完成状态，显示行车作业指令的详细信息以及执行情况。1.3.5.4行车作业模式管理提供行车作业模式管理画面，可以进行行车作业模式切换以及装卸车系统作业模式进行切换。1.3.6视频监控系统辅助地面操作人员监控库区环境以及行车的运行情况。1.3.7有线和无线网络Š有线网络实现地面管理服务器与L3系统、机组L2、装车/卸车位置检测系统、安全控制系统以及地面HMI之间的数据通讯。基于TCP/IP协议。Š无线网络实现地面管理服务器与手持机、车上局系统之间的数据通讯。通讯频率5.8GHz。1.4车上局系统1.4.1X/Y/Z位置检测行车大、小车（X/Y）位置检测通常采用如下三种方式：1、绝对型编码尺位置检测其绝对地址信息真实可靠，不会有误码，无积累误差，绝对型编码尺采用非接触工作方式；2、格雷母线位置检测能够在移动机车行走范围内连续地、高精度地检测绝对地址，检测精度达5毫米，完全可以满足移动行车精确定位的需求；3、激光测距位置检测通过激光发射器向反射板发射激光脉冲并开始计时，接收到反射光时停止计时，从而计算出激光器与目标之间的距离。表定位技术指标检测方式接口检测精度工作温度防护等级格雷母线RS232或RS422±5mm-10～70℃IP67绝对值编码尺Profibus等±0.1mm-20～60℃IP66激光测距Profibus等±5mm-10～70℃IP65免脉旋1.4线是摇走为了通过闭环绳长力较闭环定位保密行车夹钳高脉冲干扰，检测方式旋转编码器4.2无人自行车作业时是根据行车走行。夹钳摆动了达到准确防摇控制过增加对摆环防摇采用长度等参数较强一般在环防摇控制位过程结束密声明：本文档高度方向（具有强抗冲式Prof自动控制时，变频器车指令的目标是由于小车快速的把物采用闭环防摆角的检测反双闭环的控数进行实时测在小车架下部；外环为位束的同时，消档受国家相关法（Z）位置检冲击和抗振接口fibus等器驱动电机牵标位置和起车与夹钳通物料搬运到防摇的方式反馈，对设定控制思想：测量，抓斗摆部安装光源位置环，采消除运动过法律和公司制度检测采用多圈振动能力，适表定位技术检测精度0.043°牵引大、小起始位置而自行车走行曲通过柔性钢丝到目标位置，，即在对行定的控制曲内环为摆角摆角的测量源和传感器在采用PID控制过程中产生的控制模块度保护，不得擅圈绝对型旋适用于恶劣术指标度工作温-20～85小车在轨道上自动生成，控曲线丝绳连接随必须减小行车大、小车曲线进行补偿角环，利用光量采用红外技在抓斗处安制器进行定的摆动。块擅自复制或扩散旋转编码器劣的工业环境温度5℃IP67上运动。行控制行车平随大、小车的小夹钳的摆动车运行速度控偿从而实现光学和激光技术，对雨安装信标传感定位控制，这散。，其可有效境。防护等级7（带轴封）行车速度控制平稳高速并且的运动而产动角度。控制的基础现消除负载摆光技术对摆角雨雾的抗干扰感器，从而实这样可使得效避制曲且防产生。础上，摆动。角摆扰能实现得在保密声明：本文档受国家相关法律和公司制度保护，不得擅自复制或扩散。1.4.3禁吊区域避让禁吊区域避让是根据作业指令的目标位置及当前行车所处的位置并结合库场垛位数据，自动计算行车走行的最优路径完成禁吊区的避让。禁吊区避让的核心是禁驶区边界点的确定以及最短路径算法的设计。禁驶区根据实际情况进行矩形的等效划分，同时考虑物料尺寸，根据物料的尺寸扩展禁驶区域的边界。1.4.4无线遥控当行车自动运行