天车物流范文（精选4篇）
天车物流 第1篇
1 系统总体设计
天车物流跟踪系统系统组成是由软件和硬件两部分组成, 为了满足对生产过程的调度和指挥, 需要一个可靠的SCADA系统。它一般由企业生产调度监控中心、监控点、无线通讯网等组成。
1.1 监控点 (终端)
监控点:各监控点通过模拟量采集模块采集如天车重量传感器的数据如:天车吊钢水包重量、天车在横跨上行走X坐标、天车上小车行走Y坐标、等数据, 通过该模块采集天车吊钢水包重量是否超限, 如果超限将给出一个开关量型号给天车控制天车停止所有动作, 例如天车左右行走、天车吊重包上下起降等。上边这些所有数据打包通过无线设备发送到监控中心, 设备之间的接口是:模拟量采集485口、坐标采集是一种维根24/26、无线模块是232口。
1.2 监控中心 (调度指挥中心或二级机房)
监控中心由采集机和服务器组成, 服务器申请配置厂级IP地址, 供整个公司调度及查询或二级、三级采集重量数据使用。服务器装有数据库 (ORACLE10G) ;采集机是负责采集现场天车所有数据包括天车行走的动态。采集完后实施送入数据库库服务器中。
该软件负责采集现场数据并且动态界面实时显示。该软件能模拟整个炼钢区甚至整个厂房内天车行走过程。该软件处理完现场的数据都要实时送入数据库, 有的必须送入PLC一级系统。
1.3 系统结构分析
该系统是一个计算机集实时采集天车物流的数据与无线通讯网络相结合的系统。共分三层:第一层为上位监控。设于车间调度室或计算机机房, 主要设备由若干台研华工控机、一台服务器、采集软件和网络接口设备组成;第二层为无线通讯层。完成上位计算机与终端数据采集站之间的数据传输;第三层为基础自动化。由模拟量采集器、I/O模块、净化隔离电源、信号分配器、读卡器等组成完成天车的定位和钢包的定位及钢包的重量 (包括空包、重包、净重) 、数据采集转换和发送, 完成上位监控计算机操作指令的执行。
系统结构见图1。
1.4 硬件及组成框图
天车物料采集系统完成天车称重信号的采集, 超重报警, 天车X坐标和Y坐标的位置跟踪, 数据无线传输和大屏幕显示等功能。典型的RFID系统由无源电子标签、射频识别装置以及数据交换管理等系统组成, 识别装置由无线收发模块、天线、及接口电路等组成 (见图2) 。
1.5 软件系统结构分析 (见图3、4)
主界面:主要显示系统的主要内容, 整个厂房天车物流跟踪系统的天车运行模拟状态下面有通讯状态、校称、事件处理、数据处理、读取静态表图标。
2 系统应用
天车物料采集系统是为适应钢铁行业工作现场而设计的, 用于天车物料自动采集管理系统。设备充分考虑了天车电源不够稳定, 干扰信号多, 温度环境条件较差等因素的影响, 确保系统的长期稳定运行。天车物料采集系统完成天车称重信号的采集, 超重报警, 天车X坐标和Y坐标的位置跟踪, 数据无线传输和大屏幕显示等功能。天车X坐标和Y坐标的位置跟踪, 采用射频识别技术RFID, 简称电子标签, 是二十世纪九十年代兴起的一项新型自动识别技术, 它的突出优点是利用无线射频方式进行非接触双向通讯, 从而达到识别目标的目的。
摘要：天车物料采集系统是为适应钢铁行业工作现场而设计的, 用于天车物料自动采集管理系统。本文介绍了天车物流系统设计及在炼钢厂的应用。
关键词：RFID,数传器,综合处理器
参考文献
[1]杨亮.13.56MHz RFID阅读器的硬件设计与实现[J].科技广场, 2007 (3) :217-219.
[2]王方智.现代物流信息自动采集技术[J];中国远洋航务公告, 2001 (1) :56-57.
天车物流系统在炼钢厂的应用 第2篇
关键词：射频技术,实时数据处理,事件处理,数据处理
0 引言
安阳钢铁集团有限责任公司第二炼轧厂天车物流系统是为了适应炼钢连铸区域的工作现场而设计的,用于天车物料的自动采集。该系统可完成天车称重信号的采集、超重报警、天车X和Y轴坐标的位置跟踪、数据无线传输,并能将称重数据和转炉二级数据相结合存入到数据库中,实现数据的采集和历史查询,对炼钢连铸区域的实时生产情况进行监视,同时还可以实现对天车秤的远程标定。
1 炼钢连铸区域的主要工艺流程
天车从混铁炉和折罐位处吊铁水包,从废钢处吊废钢斗,将铁水和废钢装入转炉,转炉冶炼完成后,钢水倒入钢包,天车将钢包吊到精炼炉进行进一步处理,处理完毕后将钢包吊到连铸平台进行浇铸,浇铸完毕将空包掉下平台。
2 系统实施的必要性
对炼钢连铸区域而言,最重要的基础数据就是铁水装入量、废钢装入量、出钢量、浇下量(实际成坯的钢水量),没有使用天车物流系统之前,该厂使用地面轨道称进行称重,因为炼钢连铸区域环境非常恶劣(粉尘多,铁水渣和钢渣易落到轨道称上)。轨道称故障率高,称重结果误差非常大,同时操作人员可以人工干预轨道称的称重结果。因此,决定实施天车物流系统。系统运行画面如图1所示。
3 基本原理
利用射频技术实现对天车X轴坐标(天车大车)和Y轴坐标(天车小车)的位置跟踪,利用天车上的数据综合处理器对X轴坐标、Y轴坐标以及称重信号进行综合处理,将处理后的结果利用无线技术发送到地面采集端,采集端对接收的数据进行分析处理,根据称重数据的变化对天车的具体动作进行判断(吊包、放包、兑包),并将天车数据和转炉二级系统数据结合存入数据库系统,同时结合天车的位置变化来实现对整个炼钢连铸区域的实时生产情况的监视。
4 系统构成
4.1 系统主要硬件
该系统主要有下列硬件:天车称重系统(天车称、编码器);标签(安装在天车轨道旁边,用于天车定位);读卡器(对标签进行扫描,用于天车定位);车上信号综合处理器(安装在天车上,对天车称重的信号进行处理,包括X轴坐标数据、Y轴坐标数据、大钩称重数据、小钩称重数据、编码器数值等);智能无线分机(安装在天车上,将综合信号处理器处理后的数据结果利用无线的方式发射出去,也可以接收地面上的主机发射的数据);智能无线数传主机(位于地面上,用于接收天车的分机发射的无线信号,同时也可以发送出相关指令,一台主机和两台分机匹配);开关量模拟转换器(主要用在浇铸跨,每个铸机有两个大包位,PLC发出的是开关量信号,需要将其转换为模拟量);信号转换器(将模拟量信号转换为数字信号,通过RS-232接口连接在电脑主机上)。其中天车车载设备如图2所示。
4.2 服务器及采集端配置
网络架构采用传统C/S架构,中心服务器一台,安装ORACLE 10g数据库;炼钢连铸区域的4个天车跨每个跨设一个采集端,运行实时数据采集程序、事件处理程序、数据处理程序以及相关通信程序;现场各个操作室安装客户端,用于对数据的查询和对炼钢连铸区域的实时生产情况的监视。
5 数据处理过程
5.1 采集端接收天车实时数据
采集端的实时数据采集程序对经由RS-232接口传过来的天车信号进行处理,并分组写入到文本文件中。每组数据的格式为:天车号、天车X轴坐标、天车Y轴坐标、称重结果、时间。该程序每0.5s执行一次。
5.2 事件处理
采集端的事件处理程序对实时数据进行处理,处理最新的30组数据,来判断出天车的具体动作(吊包、放包、兑包),并将处理的结果写入到事件处理文件中。该程序每0.5s执行一次,和上述实时数据处理同步。例如,吊包动作的判断条件如下(30组数据中最后6组和最前6组重量差值全都大于某个设定数值):
5.3 数据处理
采集端的数据处理程序读取事件处理的结果文件,当检测到有事件发生时,对事件做相应处理,主要是将天车的动作和其他二级数据(生产计划号、炉次号、钢包号等)相结合,以及进行一些相应的计算(出钢量、浇下量、钢铁料消耗数据),并将处理的结果写入数据库,方便历史查询以及统计工作,并上传至生产管理系统。
5.4 说明
为了保持在上述数据处理过程中数据的连续性,新建了两种文本文件,分别命名为天车文件和工位文件。两种文件的数据格式完全一致。当天车吊包时,将相关信息写入到天车文件中;当天车放包时,将相关信息写入到工位文件中。利用这样的方式,来实现炉次的相关信息在两个文件之间来回传递。
6 结语
天车物流系统的投用,解决了过去地面轨道称的故障率高以及误差大的顽疾,使得炼钢连铸区域的基础数据的采集准确率大幅度提高;将天车的数据和其他二级系统的数据相结合,可以实现对炼钢连铸区域实时生产情况的监视;数据都进入了数据库,可以方便地实现历史数据的查询及相关的统计工作;同时利用该系统,维护人员可以在机房实现对天车称的远程清零、校称、钢丝绳补偿等工作,大大减轻了维护人员的劳动强度。
参考文献
[1]张智文.射频识别技术理论与实践[M].北京:中国科技出版社,2008
[2]李志宏,杜娟.基于VB的PLC和上位机通信的实现方法[J].基础自动化,2002,9(1):35-37
天车物流 第3篇
在炼钢厂, 生产管理需要获得混铁炉铁水的入炉量、出炉量, 按班、日、月进行统计汇总, 获得转炉每炉钢的入铁量、废钢放入量、产钢量。这些数据可通过现场天车吊运物料的重量变化、天车的位置变化再与炼钢厂的工艺流程相结合来获取, 而计算机可根据重量逻辑、位置逻辑和时序逻辑来定性、定量判断天车进行了何种作业, 从而自动计量出兑入铁水量、加入废钢量、出钢量和连铸消耗等。炼钢现场电磁干扰比较严重, 天车的作业性质决定其数据只能采用无线传输方式, 所以天车物流子站的设计是物流管理系统的核心。
本文以河南凤宝炼钢厂天车物流管理系统的天车物流子站的设计为例, 介绍该物流子站的设计方案。该物流子站的现场安装情况如图1所示, 共有3跨:600 t混铁炉跨、加料跨、浇钢跨。为了实现对天车吊运作业内容和吊运物料种类的判断, 笔者根据实际需要选定12个位置作为天车定位点 (每个定位点加装位置标识即射频卡) 。
1 物流子站系统结构及工作原理
物流子站系统采用模块化设计方法, 由射频卡定位模块、重量调理模块、数据远传模块组成, 其电气原理如图2所示。
1.1 C8051F020单片机
C8051F020单片机是美国CYGNAL公司推出的一种性价比较高的SoC (System on a Chip) , 它嵌入了一款高速、低功耗、高性能的8位微处理器, 具有高速指令处理能力。C8051F020采用CIP-51微控制器内核, 与MCS-51指令完全兼容。CIP-51采用流水线结构, 与标准的8051相比, 指令执行速度有很大的提高。C8051F020片内集成了多通道12位和8位A/D转换器以及1个双12位D/A转换器, 2个增强型UART串口, 便于采集模拟量和数字量;还集成有4 KB的内部数据RAM和64 KB的FLASH;片内配置了标准的JTAG接口, 便于调试。
1.2 射频卡、读卡器的设计
1.2.1 射频卡定位原理
射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别系统通常由射频卡标签、读写器、天线组成。工作时, 读写器通过系统天线发送一定频率的射频信号, 射频卡标签进入发射天线工作区域时产生感应而获得能量并被激活。激活后的射频卡标签将自身编码等信息通过其内置天线发送出去, 系统天线接收到射频卡标签发送来的载波信号, 经读写器对其进行解调和译码, 并将译码后的数据送到AT89C2051单片机进行相关处理并判断该卡的合法性。利用上述原理, 在天车定位点安装射频卡, 在天车侧面安装读卡器, 就可实时获取天车的位置信息。射频卡与读卡器的安装如图3所示。
1.2.2 读卡器的设计
1.2.2.1 读卡器天线设计
读卡器中的天线用于产生磁通量, 而磁通量用于向射频卡提供电源, 对读卡器天线的设计有3点要求: (1) 天线线圈的电流最大, 用于产生最大的磁通量; (2) 功率匹配, 最大程度地利用产生磁通量的可用能量; (3) 足够的带宽, 以无失真地传送数据调制的载波信号。
根据频率范围的不同, 使用不同的方法将天线线圈连接到读卡器发送器的输出端, 通过功率匹配将天线线圈直接连接到功率输出级, 或通过同轴电缆馈送到天线线圈。读卡器芯片MFRC531为低功耗设计, 故射频卡和天线之间的耦合系数不能低于0.3, 天线的直径为0.5～1.5 mm。在本设计中, 采用65 cm×54 cm、天线导体宽度为1 mm、圈数为3圈的方形天线。这样, 天线的电感可通过式 (1) 计算得到[2]:
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式中:L为读卡器天线电感;I为天线1圈导体长度, cm;D为天线导体宽度, 必须介于0.5～1.5 mm;N为天线导体圈数 (3圈) 。
1.2.2.2 读卡器电路设计
读卡器的硬件组成如图4所示。射频卡距离射频天线100 mm内, 读卡器就可以读到射频卡中的数据;读卡器读到射频卡中的数据后, AT89C2051 (MCU) 要将所读卡号及时间一起存入存储器, 同时指示灯闪1次, 喇叭响1次, 表示完成1次操作。
AT89C2051和主CPU (C8051F020) 之间采用应答方式通信, 可随时将卡号及读卡时间传送给主CPU。
1.3 称重传感器信号调理及安装
称重传感器采用QS-M鱼背式传感器, 传感器的灵敏度为2.0±0.005 mV/V, 最大供桥电压为15 V, 信号调理电路由AD620高精度集成运算放大器和OPA27组成的滤波电路组成, 如图5所示, 电路增益通过调节Rg来实现, 即G=49.4/Rg+1。
称重传感器安装于定滑轮轴或称重轴下方, 每根轴装有2只称重传感器, 称重传感器测得滑轮轴上钢丝绳张力, 从而得到被吊重物的重量, 如图6所示。
1.4 图形式LCD显示
物流子站系统采用320×240点阵图形式液晶显示模块显示站号 (S) 、重量 (W) 、射频卡位置 (P) 等信息, 该模块显示清晰、分辨率高, 具有文本图形显示、EL背光功能。物流子站系统前面板LCD显示如图7所示。
1.5 通信接口[1]
通过交叉开关将C8051F020的P0.0、P0.1设置为TX0、RX0, 采用SP3223转换器实现TTL电平与RS232电平的转换。数据传输电台采用ND-250A, 该电台采用FET放大电路, 体积小、功耗低, 其主要性能参数如表1所示。
2 物流子站系统软件设计
2.1 主程序设计
物流子站系统软件设计采用模块化编程结构, 包括初始化子程序、数据采集处理子程序、数据存储子程序、LCD显示子程序、按键获取程序、传感器标定子程序、站号设定子程序、串口通信子程序。所有程序代码均采用C语言编写, 可以方便地调试和下载程序。其主程序流程如图8所示。
2.2 通信程序
地面主站及时获得每辆天车的重量 (毛重、皮重) 、位置信息, 由逻辑推理后可自动生成各种报表、动态流程画面。主站采用轮寻点名方式通过ND-250A发送站号指令, 所有子站收到站号指令后均与机内用户设定的站号比较, 站号相同的子站将最新的数据 (包括位置数据、毛重量数据、净重量数据) 通过ND-250A打包发送回去。为了降低无线传输中的误码率, 采用循环冗余校验 (CRC) 的误码检测技术, 在数据包后面添加数据校验和。为了减少数据包长度、提高传输效率, 采用了8位CRC校验[5], CRC编码由程序完成。
3 结语
本文介绍的物流子站系统由射频卡代替传统的光电开关组, CPU采用C8051F020单片机, 无线传输部分采用功率、频段、速率可调的数据传输电台ND-250A, 具有抗干扰能力强、可靠性高、维护工作量小等特点。该物流子站系统已在河南凤宝炼钢厂运行1 a, 满足了设计要求。
摘要：以凤宝炼钢厂物流管理系统的物流子站的设计为例, 详细介绍了该物流子站的结构及工作原理, 重点介绍了SoC的特点、射频卡的定位原理、读卡器的设计、称重传感器信号解调及安装等关键技术, 最后给出了该物流子站的软件设计。实际应用表明, 该物流子站具有抗扰能力强、通信误码率低、响应速度快、维护方便等特点。
关键词：天车,物流子站,射频卡,定位,读卡器,称重传感器,SoC,C8051F020,ND-250A
参考文献
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天车物流 第4篇
本文介绍的方法在实施时最好以当时结构所采用的规范版本为验算依据, 过去的天车粱采用的大都是国家标准图, 只有采用对应的规范版本进行验算, 与所要求的指标进行比较才能判断。另外应强调的是, 此方法是一种过渡, 待条件允许时, 最好进行彻底改造。
现就对用此方法处理的某企业生产厂房为例介绍如下。
1 设计资料 (按原规范验算)
在实施此法之前首先应对厂房结构进行全面检查, 若发现个别结构构件有裂缝或损坏, 就应进行更换或加固。
1.1 新块天车资料 (见附图1)
原为2台50 t天车, 现改为2台70 t天车, 70 t天车的缓冲器 (杆) 长为0.7 m, 现增长0.9 m, 总长1.6 m。
2台7 0 t天车重级工作制动力系数为1.2, 天车 (改造后) 的有关资料见表1。
1.2 原标准囤集中先张法预庄力天车梁资料
砼:400#;预应力筋:双控冷拉钢5 (h)
普通钢筋:I级 (Φ) 或钢5 () 。
钢筋:
因上述资料均为旧计量单位, 旧钢筋品种及控制指标, 所以以下验算结果均应反算成与上述计量单位相同才能比较判定。 (若用新规范和计算程序验算, 计量单位等也应互换)
2
原天车梁截面尺寸 (见附图2)
3 荷载计算
天车梁计算长度, L=L0-a=6-0.2=5.8 m
恒载:梁体及轨道重:q=1.5 t/m。
活载:天车垂直轮压:Upmax=1.2×4 7.6=5 7.1 2 t。
找出了新旧天车及计算天车梁的基本参数后, 下面就可以把两台70 t新天车按照常规依次对原有天车梁进行逐项验算 (因每项验算都比较繁长受篇幅所限不能一一算出, 今仅提示验算的项目) , 即:内力分析、恒载作用 (见附图3) 、天车作用、配筋估算、预应力值计算、使用阶段抗裂度验算、疲劳验算、使用阶段静力强度验算等。如果上述各项的验算都能满足要求, 新换的大吨位天车就可以使用, 如果上述某一项的验算不能满足要求, 那就应当重新调整缓冲器 (杆) 的长度或重新选用新天车再行验证, 直到各项要求都能满足为止。
然后对排架再行验算, 因为对排架来讲, 新天车缓冲器适当加长后, 对排架的受力情况基本上与原先是等效的, 因此一般都能满足, 若不能满足可进行适当加固。
摘要：在我国钢铁、机械制造、加工等企业中, 还有相当一部分车间厂房没有进行改造升级。车间厂房改造升级, 在排架柱和吊车梁都完好的前提下, 适当加长天车的缓冲 (杆) 。为了应急满足生产的需要.现介绍一种过渡的方法, 等资金和生产都允许时, 再进行彻底改造。