专利名称：具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及自动化码头领域，更具体地说，涉及一种具有应急处理功 能的自动化码头设备作业控制系统及方法。
背景技术：
目前世界各地使用的自动化码头中存在一种高效经济型集装箱自动化 码头的技术方案，该方案较突出的特点是包括一个与岸边平行，以钢筋构筑,低架桥水平分配机构，该机构上有低架桥起重小车(OBC)，低架桥 平板小车(TC)和地面平板小车(GC)，而起重小车，平板小车以及堆场 里的轨道吊(RMG)等都在特定轨道上运行，通过中央控制室控制整个低 架桥系统，现场不需要装卸工人，整个底架桥系统及其余相关设备都在计 算机软件控制下，接受中央总控指令，智能化的将集装箱由船舶处运送至 堆场。为了适应上述的高效经济型集装箱自动化码头，需要一个高效、灵活、 可靠的码头控制系统，从而对自动化码头的设备作业进行全自动的控制， 但是全自动控制难免有出现故障的时候，这是为了使码头的设备能继续发 挥作用，就需要提供一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制系 统及方法，该应急控制系统和方法能在人工控制之下对单机设备进行调试 和控制。发明内容本发明旨在提供一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制系 统及方法，该系统和方法一方面可以控制码头设备的作业，另一方面当出 现控制故障等情况下，该系统和方法能对单机设备进行调试控制，以避免 或减少损失。一方面，本发明提供一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控 制系统，包括存储单元，通过配置文件存储码头设备动作指令、自动化码头作业任 务列表及其设备作业关系表，所述任务列表包括任务类型、任务设备、任 务起止点信息，所述每个设备动作指令适于驱动所述设备进行相应动作， 所述设备作业关系表与所述作业任务列表匹配并包括执行所述码头设备动 作指令的流程。控制单元，所述控制单元调用所述配置文件，读取所述作业任务列表 并调用与其匹配的设备作业关系表，按设备作业关系表中动作指令流程自动读取所述动作指令，并发送所述动作指令；执行单元，接收所述控制单元发送的动作指令并执行，驱动所述码头设备动作，实现所述自动化码头作业任务；'应急单元，所述应急单元适于修改所述配置文件中动作指令的参数并 适于按预定的需求单个发送所述动作指令至所述执行单元，执行单元驱动 所述设备完成与所述单个动作指令所匹配的动作。所述自动化码头作业任务列表及其设备作业关系表包括卸箱、装箱、 单集卡进箱、双集卡进箱、单集卡出箱、双集卡出箱、理箱以及倒箱八类， 所述八类作业任务列表及其设备作业关系表分别具有不同的显示界面以显 示相关参数。所述应急单元适于实现重复循环执行所述码头设备的动作，将实现所 述码头设备动作一次循环的动作指令存储于配置文件中，所述应急单元按 照预定的重复循环次数调用所述配置文件，将配置文件中的动作指令发送 给所述执行单元以驱动相关设备循环动作。所述应急单元通过系统提供的显示界面修改所述动作指令的堆场贝列 层参数。所述码头设备包括岸边起重机、堆场轨道起重机、低架桥起重机、地 面平板小车和低架桥平板小车。所述执行单元执行动作指令并反馈所述动作指令的执行结果至所述控 制单元，所述动作指令执行成功则控制单元继续向执行单元发送动作指令，并依次循环。另一方面，本发明还提供一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制方法，包括建立码头设备的动作指令，所述动作指令适于驱动所述设备进行相应 动作；建立自动化码头作业任务列表及其设备作业关系表，所述任务列表包 括任务类型、任务设备、任务起止点信息，所述设备作业关系表包括执行 所述码头设备动作指令的流程；读取所述自动化码头作业任务列表并调用与其匹配的设备作业关系 表，按设备作业关系表中动作指令流程读取并执行所述动作指令，驱动所述码头设备动作，实现所述自动化码头作业任务；当不能按设备作业关系表中动作指令流程自动读取并执行所述动作指 令^，修改所述动作指令的参数并按预定的需求单个发送所述动作指令并 执行，驱动所述码头设备动作。所述码头设备包括岸边起重机、堆场轨道起重机、低架桥起重机、地 面平板小车和低架桥平板小车。所述设备作业控制方法适于实现重复循环执行所述码头设备动作，包括以下步骤a、 设定所述码头设备动作的重复循环次数；b、 选择相关的码头设备；c、 建立配置文件列表，所述配置文件存储实现所述码头设备动作所 执行的动作指令；d、 按照所述步骤a设定的重复循环次数调用所述配置文件列表中的 配置文件；e、 将所述配置文件所包含的动作指令发送给码头设备的可编程控制 器以驱动相关设备循环动作。所述设备作业控制方法还提供显示界面，通过所述显示界面修改所述 动作指令的堆场贝列层参数。釆用本发明所述的一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制系统及方法，本发明对最新的自动化码头的岸边起重机(QC)、堆场轨道 起重机(RMG)、低架桥起重机(OBC)、地面平板小车(GC)和低架桥 平板小车(TC)五类设备的动作定义了动作指令以及相关设备作业关系表, 执行所述设备作业关系表中的动作指令流程便能控制相关设备进行动作， 并且当此过程出现故障时，由于系统还具有应急单元，应急单元能修改所 述动作指令的参数并按预定的需求单个发送所述动作指令并执行，驱动所 述码头设备进行单机动作，正是由于该控制系统和方法有此特性，所以该 控制系统和方法还能实现对码头设备进行调试和耐久试车的目的。
图1示出了本发明所述控制系统的原理示意图；图2示出了本发明所述控制方法的原理示意图；图3示出了本发明重复循环执行所述码头设备动作的流程图;图4示出了本发明的耐久试车实施例的流程图；图5示出了本发明应急单元的设备调试指令发送显示界面；图6示出了本发明应急单元的耐久试车实施例的显示界面；图7示出了本发明应急单元在应急处理时的第一显示界面；图8示出了本发明应急单元在应急处理时的第二显示界面。
具体实施方式
一方面，本发明提供了一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业 控制系统，参考图l所示，该系统100包括存储单元101、控制单元102、 应急单元103以及执行单元104，存储单元101，通过配置文件存储码头 设备动作指令、自动化码头作业任务列表及其设备作业关系表，自动化码 头上的作业任务一般有卸箱、装箱、单集卡进箱、双集卡进箱、单集卡出 箱、双集卡出箱、理箱以及倒箱八类作业任务，首先针对这些作业建立自 动化码头作业任务列表，所述任务列表包括任务类型、任务设备、任务起 止点信息等，所述每个设备动作指令适于驱动所述设备进行相应动作，所 述设备作业关系表与所述作业任务列表匹配并包括执行所述码头设备动作指令的流程，上述的数据均通过配置文件存储在存储单元101中。关于动作指令码头的设备有岸边起重机(QC)、堆场轨道起重机 (RMG)、低架桥起重机(OBC)、地面平板小车(GC)和低架桥平板小 车(TC)。建立这些码头设备的动作指令，同一码头设备类型的所述每个 动作指令具有唯一的ID，建立的这些每个动作指令都代表设备的一种动作，执行了这种动作指令就驱动设备作出与之相应的动作。岸边起重机(QC)、低架桥起重机(OBC)的动作指令如下1- 大车设备初始状态，准备运行；2- 大车设备向目的位置移动；3- 大车设备移动到目的位置完毕；4- 吊具进行起箱搡作；5- 吊具起箱操作完毕；6- 小车设备向目的位置移动；7- 小车设备移动到目的位置完毕；8- 吊具进行着箱操作；9- 吊具着箱搡作完毕；0- 大车设备初始化，准备下一次运行；10- 吊具向预着箱位置进行预着箱操作(仅对低架桥起重机)13- 吊具下降到预着箱位置完毕；(仅对低架桥起重机)11- 吊具向安全高度进行起箱搡作；(仅对低架桥起重机)12- 吊具起升到达安全高度完毕；(仅对低架桥起重机)14- 取消命令，暂停机器；15- 暂停机器完毕；地面平板小车(GC)和低架桥平板小车(TC)的动作指令如下1- 小车设备初始状态，准备运行；2- 小车设备向目的位置移动；3- 小车设备移动到目的位置完毕；4- 吊具进行起箱操作；5- 吊具起箱操作完毕；6- 小车设备向目的位置移动；7- 小车设备移动到目的位置完毕；8- 吊具进行着箱搡作；9- 吊具着箱操作完毕；0- 小车设备初始化，准备下一次运行； 堆场轨道起重机(RMG)动作指令如下1- 大车设备初始状态，准备运行；2- 大车设备向目的位置移动；3- 大车设备移动到目的位置完毕；4- 吊具进行起箱操作；5- 吊具起箱操作完毕；24- 吊具再次进行起箱操作25- 吊具再次起箱搡作完毕；6- 小车设备向目的位置移动；7- 小车设备移动到目的位置完毕；26- 小车设备再次向目的位置移动；27- 小车设备再次移动到目的位置完毕；10- 吊具向预着箱位置进行预着箱操作； 13-吊具下降到预着箱位置完毕；30- 吊具向预着箱位置再次进行预着箱操作; 33-吊具再次下降到预着箱位置完毕；8- 吊具进行着箱搡作；9- 吊具着箱操作完毕；28- 吊具再次进行着箱搡作；29- 吊具再次着箱操作完毕；11- 吊具向安全高度进行起箱操作；-12- 吊具起升到达安全高度完毕；31- 吊具再次向安全高度进行起箱操作；32- 吊具再次起升到达安全高度完毕；100-小车设备初始化，准备下一次运行；14- 取消命令，暂停机器；15- 暂停机器完毕；106.建立设备作业关系表。关于设备关系表参考图5,图5中的显示界面的上半部分示出了卸 箱任务过程的设备作业关系表，表中各设备的动作指令依照 一定的规则流 程排列，这些排列的动作指令就是卸箱任务中相应设备所需要进行的动作。控制单元102，所述控制单元102调用所述配置文件，读取其中的所 述作业任务列表并调用与其匹配的设备作业关系表，按设备作业关系表中 动作指令流程自动读取所述动作指令，并发送所述动作指令至所述执行单 元104,执行单元104驱动所述码头设备动作，实现所述自动化码头作业 任务；所述执行单元104执行动作指令并反馈所述动作指令的执行结果至 所述控制单元102,所述动作指令执行成功则控制单元102继续向执行单 元104发送动作指令，并依次循环。应急单元103,所述应急单元103适于修改所述配置文件中的动作指 令的参数并适于按预定的需求单个发送所述动作指令至所述执行单元 104，执行单元104驱动所述设备完成与所述单个动作指令所匹配的动作， 所述应急单元103通过系统提供的显示界面修改所述动作指令的堆场贝列 层参数。(对于一个物理位置，码头上使用贝列层号来描述，如一号堆垛 22贝4列3层，而在计算机中则使用绝对的数值来描述。因此贝列层在计 算机中就有了相应的数值，如3层用7200来表示，默认单位为亳米，而 对应不同层对应的数值是可以修改的，计算机中把这类数据称为贝列层参 数).参见图5，图5显示了任务流程包括卸箱流程、装箱流程、单集卡进 箱流程、双集卡进箱流程、单集卡出箱流程、双集卡出箱流程、理箱流程、 倒箱流程，并以页面的方式分别显示每个设备的详细指令编辑框，这些设 备编辑框的显示取决于任务流程的选择，不同的任务流程用到的设备也有 所不同，当任务流程不能顺利自动的按照图5上半部分的设备作业关系表 的动作指令进行时，操作人员便可手动修改这些指令值，并单个的发送动作指令以驱动单机设备进行调试，图5的下方可见到单个动作指令旁边的 发送按钮，可支持单个地址逐个发送动作指令的方式进行发送。由于在数据处理时，控制单元102、应急单元103和执行单元104是应答式交互方式，为此动作指令命令必然会以成对的方式出现，对于不同 的设备所对应的指令命令的意义也会不同。参见图7，在应急处理中(即控制系统不能按设备作业关系表中动作指令流程自动读取并执行所述动作指令时)，以堆场的贝列为基本单位， 调试设备的每一步动作，而在应急处理设置中则可以设置到某一贝或某一列的具体距离。设置成功后，应急单元103便会将这些设置的具体数据传 递给执行单元104执行。如将"TC2于船2贝位置"31197修改为30000, 在进行应急处理时选择"TC2:空箱移动到船2贝"调试TC设备，此时 TC将移动到30000而不是31197。如果此时发现RMG1大车并没有准确的移动到22贝，则需要重新设置 应急处理，具体操作步骤如下—点击菜单/应急处理设置，弹出应急处理设置对话框； —在RMG1窗口中设置"大车于堆场22贝位置"为测量后的准确数值， 如95300;—点击保存按钮，保存当前配置，或点击还原配置，取消当前操作。 参见图8，通过该界面可以进行局部调整。第一个窗口显示了线路一 (线路一为从桥吊QC到一号堆垛釆用的所有设备形成的一条线路，线路 二同理)的所有设备，分别为TC2、 0BC1、 GC1、 RMG1,以及每个设备 的具体每一步操作的所有情况。搡作员需根据实际情况判断设备的下一步 操作的具体步骤，然后点击该步骤，设备便执行。第二个窗口则为线路二 的所有设备，以及每个设备的具体每一步搡作。系统通过起始位置和目的 位置来判断调试任务的任务类型，并在RMG窗口显示。第三个窗口则显示 了 OBC移动转场所需设备的每步操作，其中RMG设备的搡作步骤在第一 个和第二个窗口中显示。如现在在理箱任务中需要手动调试RMG1从18贝移动到22贝，具体 操作步骤如下—点击菜单工具/应急处理，弹出应急处理对话框；—根据实际情况设置RMGl的起始位置和目的位置，如起始位置为18 贝3-4列l层，目的位置为22贝5-6列2层。—根据作业关系表中理箱流程的当前任务指令值，确定调试的具体步 骤。如果当前作业关系表中显.示RMG1的任务指令值为5，则点击，RMG1 将携箱移动到目的位置。另外，所述应急单元103适于实现重复循环执行所述码头设备的动作， 将实现所述码头设备动作一次循环的动作指令存储于配置文件中，所述应 急单元按照预定的重复循环次数调用所述配置文件，将配置文件中的动作 指令发送给所述执行单元以驱动相关设备循环动作，应急单元103这一功 能将适用在耐久试车上，这一点具体的步骤将在下面详述。另一方面，本发明提供了一种具有应急处理功能的自动化码头设备作 业控制方法，参考图2所示，该方法200包括202、建立自动化码头作业任务列表，所述任务列表包括任务类型、任 务设备、任务起止点信息；204、建立码头设备的动作指令，所述动作指令适于驱动所述设备进行 相应动作；所述码头设备包括岸边起重机、堆场轨道起重机、低架桥起重 机、地面平板小车和低架桥平板小车。206、建立所述作业任务列表的设备作业关系表，所述设备作业关系表 包括执行所述码头设备动作指令的流程；208、读取所述自动化码头作业任务列表并调用与其匹配的设备作业关 系表，按设备作业关系表中动作指令流程读取并执行所述动作指令，驱动 所述码头设备动作，实现所述自动化码头作业任务；注意，步骤202、 204、 206中的数据均存储在配置文件中，读取这些数据是通过调用所述配置文 件实现的。210、当不能按设备作业关系表中动作指令流程自动读取并执行所述动 作指令时，修改所述动作指令的参数并按预定的需求单个发送所述动作指 令并执行，驱动所述码头设备动作。步骤210通过显示界面进行相应的修 改和发送动作指令，通过所述显示界面修改所述动作指令的堆场贝列层参数，具体见上述对图5、图7、图8的介绍。另外，所述设备作业控制方法200还能实现重复循环执行所述码头设 备动作，这种功能常用在设备的耐久试车上，参见图3，包括以下步骤302、设定重复循环次数；设定所述码头设备动作的重复循环次数；304、选择相关的码头设备；306、建立配置文件列表，所述配置文件存储实现所述码头设备动作 所执行的动作指令；308、按照所述步骤302设定的重复循环次数调用所述配置文件列表 中的配置文件；310、将所述配置文件所包含的动作指令发送给码头设备的可编程控 制器(也即执行单元104)以驱动相关设备循环动作。'参见图4和图6,这是对部分设备进行耐久试车的过程，具体搡作步 骤如下—点击菜单工具/设置自动循环任务，弹出设置自动化循环任务窗口； —选择重复类型，如选择循环15次；—选择设备，如只需调试RMGl,则在线路一中选择RMG1，在作任何 部分设备循环时必需保证设备搡作的安全性。首先所选设备必须是连续的， 保证设备运行时之间的衔接，如不能只选TC2和GC1;其次必须保证设备 上的集装箱安全到达目的地，如0BC1不能为第一个设备，否则它从GC1 上获取到的集装箱无法放到正确的目的地；—选择这些设备所要执行的任务。点击右下方的"添加"按钮，弹出 如下对话框，根据实际情况选择一批合理的任务。如在选择设备中选了线 路一，并且堆场上的18贝3-4列l层为可放箱的空闲箱位，则选择"No.l Discharge bayl8 col3-4 tierl.xml"，点击打开，该配置文件添加到选择配 置文件框中。用户也可以需要重复这步操作选择多个合理的配置文件，此 时做完这批任务为一次循环；--点击确定，循环任务配置完成；--点击工具栏中的开始循环操作按钮，或是点击菜单栏上工具/开始循环任务，这些文件将以指令的格式发给各个设备，设备再根据指令开始执行任务；—循环次数完成后或循环时间结東后设备将停止工作。用户也可以通 过点击工具栏中的结東循环搡作按钮，或是点击菜单栏上工具/结東循环任 务，命令设备停止执行任务。设备进行耐久试车的流程图见图4，图4是图3的一个实施例，所以 图4和图3的流程大致类似，知识图4的流程更详细一些，比如步骤410 开始发送动作指令后，还要判断设备是否空闲(步骤411),若空闲则进 行步骤412,即发送下一条指令。配置文件先被保存，配置文件中包含一条任务所需要的所有设备的所 有行进数据，包括大车位置、小车位置和起升高度等，以及该条任务的信 息，例如任务类型等。当开始耐久试车流程时，程序会依次读取这些配置 文—中的数据。流程开始时，程序先读取列表中最前面的配置文件，然后 把相关的数据填入程序中，然后按照文件中的任务类型，选定已经在程序 内部制定的动作指令流程，按照这个动作指令流程以应答的方式一步步向 设备的可编程控制器(plc)发送指令。当所有指令发送完毕时，程序寻找 下一个文件，再进行指令发送，直至所有配置文件代表的任务都完成。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围 内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围。
权利要求
1、一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制系统，其特征在于，包括存储单元，通过配置文件存储码头设备动作指令、自动化码头作业任务列表及其设备作业关系表，所述任务列表包括任务类型、任务设备、任务起止点信息，所述每个设备动作指令适于驱动所述设备进行相应动作，所述设备作业关系表与所述作业任务列表匹配并包括执行所述码头设备动作指令的流程。控制单元，所述控制单元调用所述配置文件，读取所述作业任务列表并调用与其匹配的设备作业关系表，按设备作业关系表中动作指令流程自动读取所述动作指令，并发送所述动作指令；执行单元，接收所述控制单元发送的动作指令并执行，驱动所述码头设备动作，实现所述自动化码头作业任务；应急单元，所述应急单元适于修改所述配置文件中动作指令的参数并适于按预定的需求单个发送所述动作指令至所述执行单元，执行单元驱动所述设备完成与所述单个动作指令所匹配的动作。
2、 如权利要求l所述的设备作业控制系统，其特征在于，所述自动化 码头作业任务列表及其设备作业关系表包括卸箱、装箱、单集卡进箱、双 集卡进箱、单集卡出箱、双集卡出箱、理箱以及倒箱八类，所述八类作业 任务列表及其设备作业关系表分别具有不同的显示界面以显示相关参数。
3、 如权利要求l所述的设备作业控制系统，其特征在于，所述应急单 元适于实现重复循环执行所述码头设备的动作，将实现所述码头设备动作 一次循环的动作指令存储于配置文件中，所述应急单元按照预定的重复循 环次数调用所述配置文件，将配置文件中的动作指令发送给所述执行单元 以驱动相关设备循环动作。
4、 如权利要求l所述的设备作业控制系统，其特征在于，所述应急单 元通过系统提供的显示界面修改所述动作指令的堆场贝列层参数。
5、 如权利要求l所述的设备作业控制系统，其特征在于，所述码头设 备包括岸边起重机、堆场轨道起重机、低架桥起重机、地面平板小车和低 架桥平板小车。
6、 如权利要求l所述的设备作业控制系统，其特征在于，所述执行单元执行动作指令并反馈所述动作指令的执行结果至所述控制单元，所述动 作指令执行成功则控制单元继续向执行单元发送动作指令，并依次循环。
7、 一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制方法，其特征在 于，'包括建立码头设备的动作指令，所述动作指令适于驱动所述设备进行相应 动作；建立自动化码头作业任务列表及其设备作业关系表，所述任务列表包 括任务类型、任务设备、任务起止点信息，所述设备作业关系表包括执行 所述码头设备动作指令的流程；读取所述自动化码头作业任务列表并调用与其匹配的设备作业关系 表，按设备作业关系表中动作指令流程读取并执行所述动作指令，驱动所 述码头设备动作，实现所述自动化码头作业任务；当不能按设备作业关系表中动作指令流程自动读取并执行所述动作指 令时，修改所述动作指令的参数并按预定的需求单个发送所述动作指令并 执行，驱动所述码头设备动作。
8、如权利要求7所述的设备作业控制方法，其特征在于，所述码头 设备包括岸边起重机、堆场轨道起重机、低架桥起重机、地面平板小车和 低架桥平板小车。
9、如权利要求7所述的设备作业控制方法，其特征在于，所述设备作业控制方法适于实现重复循环执行所述码头设备动作，包括以下步骤a、 设定所述码头设备动作的重复循环次数；b、 选择相关的码头设备；c、 建立配置文件列表，所述配置文件存储实现所述码头设备动作所 执行的动作指令；d、 按照所述步骤a设定的重复循环次数调用所述配置文件列表中的 配置文件；e、 将所述配置文件所包含的动作指令发送给码头设备的可编程控制 器以驱动相关设备循环动作。
10、如权利要求7所述的设备作业控制方法，其特征在于，所述设备 作i控制方法还提供显示界面，通过所述显示界面修改所述动作指令的堆 场贝列层参数。
全文摘要
本发明揭示了一种具有应急处理功能的自动化码头设备作业控制系统及方法，包括存储单元、控制单元、执行单元以及应急单元，存储单元存储相关数据，控制单元按照预定规则将数据发送至执行单元执行，当不能顺利发送时，应急单元可对数据进行修改设置并可单独发送数据以实现对单机设备的调试。由于系统具有应急单元，故能修改所述动作指令的参数并按预定的需求单个发送所述动作指令并执行，驱动所述码头设备进行单机动作，正是由于该控制系统和方法有此特性，所以该控制系统和方法还能实现对码头设备进行调试和耐久试车的目的。
文档编号B65G63/00GK101329561SQ20081004037
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者斐 孙 申请人:上海振华港口机械(集团)股份有限公司