有轨穿梭车的无线通讯导航控制系统的制作方法_2

文档序号:8998161阅读:来源:国知局
控制柜内装备WLAN客户端和交换机,这样穿梭车10通过无线方式连接到中心点70,中心点70通过光纤链路与控制室连接,这样就可以实现在控制室对穿梭车进行远程控制、实现数据传输。由此,中心电台和网桥、远端电台和网桥和中控室设备在一个网络中,实现了远程控制以及数据传输。
[0044]无线遥控操作系统50主要用于对穿梭车10进行无线遥控。当使用无线遥控器将穿梭车10切换到本地模式后,穿梭车10不再受上位计算机控制。此时,只能使用遥控器操作穿梭车的动作。在此状态下,穿梭车可完成多段速前进、后退操作。
[0045]RFID (射频识别)导航天线定位系统40主要用于对穿梭车进行导航定位,
[0046]远程中控调度管理系统60用于实现穿梭车的人机交互。其中远程中控调度管理系统60包括相互连接的TOS/ECS (码头操作系统或设备管理系统)模块61和穿梭车上位机62,穿梭车上位机62与无线通讯接口 33连接。而穿梭车上位机62通过OPC Server (过程控制服务器)接口与无线通讯接口 33连接。
[0047]自动化集装箱码头远程中控操作室采用信息管理系统主要由码头操作系统(Terminal Operat1n System,TOS)、设备控制系统(Equipment Control System, ECS)和数据交互接口组成,任务分配更合理、更优化。
[0048]本实用新型有轨穿梭车的无线通讯导航控制设备利用OPC ServeH过程控制服务器)接口实现SCADA系统与穿梭车PLC之间的通讯。
[0049]OPC是OLE for Process Control的缩写,是一个应用广泛的现场工业控制网络通讯标准,有机的整体。它传输可靠,速度快,而且适于大批量数据交换,广泛应用在工控行业的各个领域。OPC技术完全支持分布式应用和异构环境下应用程序之间软件的无缝集成和互操作性,给工业控制系统应用程序间的通信建立一套符合工业控制要求的通信接口规范,使控制软件可以高效、稳定地对硬件设备进行数据存取操作,系统应用软件之间也可以灵活地进行信息交互,极大的提高了控制系统的互操作性和适应性。
[0050]SCADA 是 Supervisory Control And Data Acquisit1n 的英文缩写,SCADA 系统是数据采集与监视控制系统,是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。其可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。从字面上讲,它不是完整的控制系统,而是位于控制设备之上,侧重于人机交互管理的纯软件。与一般计算机网络系统一样,都是信息系统,是信息采集、整理和应用的载体。
[0051]驱动系统31包括依次连接的驱动器311、电机312、智能减速模块313和精确定位模块314。例如,驱动系统31可以采用Yaskawa品牌的A1000系列驱动器及SEW三合一减速电机直接驱动,通过驱动器31的闭环控制可以实现前后部电机的速度跟随与匹配,输送和行走加速或减速过车中通过驱动器控制缓起缓停、以缓和对集装箱的冲击,防止集装箱在搬运过程中窜动,以避免集装箱从梭车上掉落,使用内部微处理器实现了最优化速度控制(加速及减速)。
[0052]由于本穿梭车是多台电机驱动同一负载,前后部驱动轴电机的转速稍微有差异,所以前后部驱动轴电机承受的负载就会有所差异,通过驱动器内部的DR00P功能可以动适当调整前后部的输出频率,自动调整电机在同一负载下的转速降落,比较前后部驱动轴侧的电流。电流大的进行调整,以平衡此工况下不同电机上的负载大小,达到前后驱动器的平衡负载和功率分配,确保穿梭车前后部驱动器转矩平衡自适应,将电机机械特性变软。
[0053]驱动器的具体驱动形式为:前、后两组驱动系统,每组驱动系统驱动4轮,即穿梭车驱动方式8轮驱动,又称全轮驱动,是指前后轮都有动力。其优点是动力均衡。优异的引擎驱动力应用效率,动力传递效率高、启动、加速表现好。当遇到雨雪路况时,增强了车辆的附着力和操控性,不会因为雨雪天气而打滑。
[0054]RFID导航天线定位系统40包括导航天线识别模块41和多个磁钉42。RFID (Rad1Frequency Identificat1n)是一种非接触式自动识别技术,其原理是利用射频方式进行非接触双向通信,是一种无线通信技术。RFID导航天线定位系统40可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触,实现对物体的自动识别。无线电信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池。当然,也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签中包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。此外,标签与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。
[0055]本项目采用RFID定位系统的是一种基于射频识别RFID技术的有轨穿梭车跟踪与定位系统,用以实时、精确、高效的确定穿梭车车在线路上的位置,并在远程中控室SCADA人机交互画面中展现出来,为码头调度系统提供数据支持。采用的RFID(射频识别)系统,使用起重机专用RFID无线识别阅读器,有极可靠的设计、极佳的性能和极灵活的用户适应性。能准确识别时速达400公里的车辆,且极可靠,误读率几乎为零,能满足穿梭车方面将阅读器固定在轨道上的要求。
[0056]RFID技术利用无线射频方式在阅读器和标签之间进行非接触双向传输数据,已达到目标识别和数据交换的目的。最基本的RFID系统由三部分组成:电子标签(Tag)、读写器(Reader)和在标签与读卡器间传递射频信号的微型天线(Antenna)。一般来说都是用标签作为应答器,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。
[0057]图3为本实用新型有轨穿梭车的无线通讯导航控制系统中导航射频主动天线及磁钉的安装示意图,如图3所示,本系统的工作原理是:将固定位置信息的无源标签(磁钉)每隔一定间隔(如1.4m)依次固定安放在穿梭车运行轨道线路上,作为定位系统中坐标参考点,我们需要设置一个位置固定的参考标签,作为测量基准点来帮助进行位置校准。导航感应射频主动天线RF-Active Antennas的标签读写器及通讯设备安装于穿梭车车上的左侧底部。导航天线识别模块41并通过can bus (控制器局域网)通讯联至穿梭车的车载控制器。
[0058]图4为本实用新型有轨穿梭车的无线通讯导航控制系统中导航射频主动天线及磁钉的信息传输图。如图4所示,当穿梭车通过一枚定位标签(磁钉42)时,车载读写装置读取标签内的精确位置信息数据,通过导航感应天线的移动读写器与参考点标签(磁钉42)之间的通讯,获取两者之间的无线射频信号,继而获取导航感应天线读写器与多个参考标签(磁钉42)之间的值。再根据该值与通信距离之间的对应关系,获取导航感应天线读写器与多个参考标签(磁钉42)之间的距离关系,并定位解算出其位置数据,并将位置数据送到处理器进行处理。接着,将获得的位置数据进行融合,参考标签所测得的位置与该点已知值进行比较后,获得读写器的定位数据的校正值。然后及时将此校正值发送给待定位的标签,修正标签所测得的实时位置信息S,并将此信息上传给读写器最终得到RFID (射频识别)标签的位置信息,从而实现精确定位(精度±20mm)。
[0059]基于RFID (射频识别)技术穿梭车跟踪定位是穿梭车运行控制系统的一项关键技术,通过对穿梭车的跟踪定位。由于其具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别,准确、及时、可靠的获取穿梭车位置信息等特点,是穿梭车安全、有效运行的保障,也是发挥效率,提高运能的前提。在码头自动化控制系统中扮演着越来越重要的角色,强有力地推动了工业自动化、现代物流等领域的发展。这样提高了穿梭车运行的自动化水平,对码头自动化运输具有重大意义。
[0060]图5为本实用新型有轨穿梭车的无线通讯导航控制系统中穿梭车智能减速及自动定位流程图。如图5所示,本实用新型有轨穿梭车的无线通讯导航控制系统还具有智能减速及精确定位系统。本穿梭车的升速、恒速、减速和低速趋近定位点,整个过程都是位置闭环控制,减速和低速趋近定位点这两个过程,对本系统的定位精度有很重要的影响。
[0061]当穿梭车在额定频率下突然停止时,由于惯性作用,电机会发
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