专利名称：一种地爬车无线自动定位控制系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种用在隧道窑生产线中的地爬车无线自动定位系统，本系统通过非接触式感应、无线通讯、组态监控网络等技术实现地爬车定位信息的无线收发、故障检测报警等功能，解决了地爬车无法自动准确定位窑车的技术难题。
背景技术：
隧道窑生产线中利用窑车来放置砖坯，窑车可在隧道窑的各种窑道内沿轨道移动，从而实现砖坯在制坯道、自然干燥道、干燥窑、焙烧窑、出砖道、空板回车道之间的运转。每条窑道有上下两层铁轨，上层铁轨运行窑车，下层铁轨运行地爬车。地爬车主要是推动窑车运动，完成窑车在窑道内的移动过程。地爬车通过安装在其上面的一个机械顶头，顶至窑车底部的一个定位凹槽，推拉窑车移动。因此，地爬车需要准确的定位窑车。在本发明做出之前，地爬车定位窑车的方式主要是通过人工定位，由工人根据在轨道上行驶的地爬车与窑车的相对位置，人为判断地爬车是否正处于窑车下方的定位位置。若地爬车正处于窑车下方定位位置，则启动地爬车牵引电机，牵引地爬车推拉窑车移动。每个地爬车定位一次窑车至少需要两个操作人员辅助，费时废力，效率低下。由于地爬车运行在窑车轨道下方，地爬车的移动位置不便准确观察，很难精确定位。若地爬车未准确定位窑车，在推送窑车时易造成窑车出轨，引起垮坯事故，严重时还会造成重大安全事故的发生。
发明内容
本发明主要针对上述存在的不足，设计了一种地爬车无线自动定位控制系统。该系统可在无人干预的情况下，通过非接触式感应方式自动检测窑车位置，并将定位信息无线发送给地爬车机头控制器，由其驱动电机，带动钢丝绳牵引地爬车沿轨道移动。另一方面，该系统还具有对非接触式感应模块、无线收发模块的自动故障检测功能。
本发明的技术方案是。本系统由三部分组成:地爬车控制器、地爬车机头控制器、组态监控485总线网络。地爬车控制器由四部分组成:霍尔接近开关、定时器、无线发射模块、充电电池。霍尔接近开关用于检测窑车的位置，检测距离为IOmm以内，采用PNP常开型霍尔接近开关，其开关频率为320KHZ。为了实现霍尔接近开关的故障自检测，本项目采用了两路霍尔接近开关进行同时检测。每路霍尔接近开关与一个磁钢配对使用。两个磁钢分别固定在窑车底部定位凹槽前方20cm处，彼此相距10cm，两路霍尔接近开关固定在地爬车上。当地爬车定位到窑车时，两路霍尔接近开关的位置正处在磁钢下方，并且两者的接近距离在IOmm以内。两路霍尔接近开关的输出端与无线发射模块的两个数据输入端并行连接。当地爬车移动使得霍尔接近开关与窑车上的定位磁钢接近距离在IOmm以内时，地爬车检测到窑车，此时地爬车机械顶头顶至窑车底部定位凹槽，霍尔接近开关输出一个高电平给无线发射模块，无线发射模块将地爬车控制器的地址码和信号进行联合编码，再发射给地爬车机头控制器的无线接收模块。无线发射模块的发射频率为315MHZ，发射距离为1000米内。无线发射模块与地爬车机头控制器的无线接收模块远程无线连接。无线接收模块采用脉冲式接收方式，当无线发射模块的输入端为高电平时，无线接收模块的输出端将一直保持高电平。为实现地爬车控制器故障自检测，采用定时器进行固定时间通讯，以便定时检测控制器状态。定时器输出端与无线发射模块的一个数据输入端连接。定时器每隔固定时间(1-10分钟可调)发送一个正脉冲给无线发射模块，由其无线传输给地爬车机头控制器的无线接收模块。若定时时间到，地爬车机头控制未收到定时器信号，则可判断地爬车控制器故障。充电电池采用12V的MH — Ni电池，充电电池与霍尔接近开关、定时器模块、无线发射模块直接相连，对其供电。地爬车机头控制器由八部分组成无线接收模块、PLC、地爬车轨道限位开关、窑车轨道限位开关、地爬车原点位置开关、摆渡车到位开关、电机继电器、故障报警器。无线接收模块的数据输出端包括两路霍尔接近开关输出和一路定时器输出，分别与PLC的3个IO 口直接相连。当无线接收模块接收到信号时，其与发射模块地址编码相同的信号被输出给PLC，地址编码不同的信号被丢弃。若PLC能同时检测到两路霍尔接近开关信号，则认为两路霍尔接近开关均正常工作，地爬车已定位到窑车的正下方，此时，PLC启动电机继电器，驱动电机，带动钢丝绳牵引地爬车反向移动，将窑车推上摆渡车。PLC通过输出IO 口直接与电机继电器连接，通过电机继电器控制电机的运行。若PLC只接收到一路霍尔接近开关信号，则认为另一路霍尔接近开关工作异常，PLC启动故障报警器进行报警。PLC通过输出IO 口直接与故障报警器连接。地爬车轨道限位开关与PLC的输入IO 口连接，保护地爬车处于其轨道的安全运行位置。窑车轨道限位开关与PLC的输入IO 口连接，保护窑车处于其轨道的安全运行位置。地爬车原点位置开关与PLC相连，用于检测地爬车是否退回其轨道原点位置。摆渡车到位开关与PLC输入IO 口连接，确保窑车完全被地爬车推上摆渡车。组态监控网络由三部分组成组态监控主机、RS485/232转换器、485总线。地爬车机头控制器的PLC通过其485接口与485总线进行连接，构成一个组态监控485总线网络。485总线通过485/232转换器，连接至监控室的组态监控主机。组态监控主机实现对地爬车定位信息的监控。当窑车要进出窑道时，组态监控主机给地爬车机头控制器的PLC发送出道指令，PLC控制地爬车行进，当地爬车检测到窑车时，地爬车控制器将定位信息无线发送给地爬车机头控制器的PLC，PLC将定位信息发送给485总线，再由其传输给组态监控主机，同时PLC控制电机继电器，驱动电机，带动钢丝绳牵引地爬车移动，使地爬车推动窑车进出窑道。然后组态监控主机给地爬车机头控制器的PLC发送指令，使地爬车复位。地爬车复位后，PLC再将复位信息通过485网络，回传给组态监控主机。本发明可实现以下功能。I)自动进行地爬车和窑车定位通过霍尔接近开关自动地进行地爬车和窑车的精确定位。当地爬车移动检测到窑车时，地爬车控制器输出高电平信号。当地爬车没有检测到窑车时，地爬车控制器输出端保持低电平不变。2)定位信息无线发送地爬车控制器将定位信息无线发送给地爬车机头控制器，发送距离可以达到500米。
3)自动故障检测报警定时电路每隔固定时间自动发送一条定时信号给地爬车机头控制器，实现地爬车控制器状态的自检。同时，通过两路霍尔接近开关检测窑车，可实现霍尔接近开关故障自检。若出现异常，地爬车机头控制器可进行故障报警。4)组态网络远程控制监控主机通过组态网络可远程监控地爬车控制器与地爬车机头控制器的运转状态，实现控制信息的发送和状态信息的回传。本发明的优点。I)自动定位实现地爬车和窑车的自动精确定位，替代了传统的人工定位的低效率方式。2)定位信息无线发送实现定位信息的无线发送，发送距离远。3)自动故障检测报警确保工作人员及时发现系统异常，避免安全事故发生。4)组态网络实时监控可通过监控主机对地爬车和窑车定位信息实时监控，方便工作人员操作。
现结合附图作进一步描述。附图1是地爬车无线自动定位控制系统结构图。当地爬车检测到窑车时，霍尔接近开关1[6]霍尔接近开关2[5]同时输出高电平，传输给无线发射模块[8]，由其进行编码发射。定时器[9]每隔固定的时间输出正脉冲，传输给无线发射模块[8]，由其进行编码发射。无线接收模块[11]接收到信号后输出给PLC[13]。PLC[13]以上将信号通过485总线[3]和485/232转换器[I]发送给组态监控主机[19]。若PLC[13]检测到故障，则启动故障报警器[10]。否则，PLC[13]根据操作流程，控制电机继电器[12]，电机牵引地爬车推动窑车在窑道上移动。在地爬车推动窑车过程中的各种状态可通过地爬车轨道限位开关[17]、窑车轨道限位开关[15]、摆渡车到位开关[14]、地爬车原点位置开关[16]进行检测。PLC[13]检测到以上各种状态信号后，进行本地控制处理，并驱动电机继电器[12]和故障报警器[10]，同时将以上将信号通过485总线[3]和485/232转换器[I]发送给组态监控主机[19]。组态监控主机[19]也可发送控制指令给地爬车机头控制器[18]，由其驱动电机，控制地爬车，完成整个地爬车推动窑车的过程。通过以上流程可达到本发明的目的。
具体实施例方式本地控制当地爬车需要推动窑车时，操作人员启动地爬车机头控制器[18]按键，地爬车机头控制器[18]的PLC[13]驱动电机，牵引地爬车向窑车方向移动，进行窑车的搜索。当地爬车定位到窑车以后，地爬车控制器[4]将定位信息无线传输给地爬车机头控制器[18]，地爬车机头控制器[18]的PLC[13]控制电机继电器[12]，停止牵引。此时，地爬车的机械顶头顶住了窑车的定位凹槽。经过10秒延迟后，地爬车机头控制器[18]的PLC[13]再驱动电机反转，牵引地爬车沿反向移动，推动窑车出道，直至将窑车推上摆渡车。然后，地爬车机头控制器[18]的PLC[13]再驱动电机反转，牵引地爬车移动，复位到地爬车的轨道原点，完成一次地爬车推动窑车出道的过程。
组态控制当地爬车需要推动窑车时，操作人员在组态监控主机[19]的组态软件上启动地爬车推动窑车控制操作。组态监控主机[19]通过485总线[3]将指令发送给PLC [13]，然后由PLC [13]启动驱动电机，牵引地爬车向窑车方向移动，进行窑车的搜索。地爬车定位窑车及地爬车推动窑车的过程同本地控制。在地爬车推动窑车的全过程中，PLC[13]将地爬车的定位及状态信息通过485总线[3]回传给组态监控主机[19]。地爬车推动窑车复位后，PLC[13]将完成信息通过485总线[3]回传给组态监控主机[19]，实现整个定位推动过程的组态监控。状态检测若地爬车偏离轨道，则会触发地爬车轨道限位开关[17]输出信号；若窑车未行使在正常的轨道上，则会触发窑车轨道限位开关[15]输出信号；若窑车未被地爬车完全推上摆渡车，则会触发摆渡车到位开关[14]输出信号；若地爬车返回到其规定原点，则会触发原点位置开关[16]输出信号；若地爬车控制器[4]的霍尔接近开关出现故障，或控制器出现故障，也会使得PLC[13]获得该故障信息。以上故障信息由PLC[13]进行本地处理，进行故障报警。同时，将故障信息通过485总线[3]回传给组态监控主机[19]，实现状态和故障的自动监控。
权利要求
1.一种地爬车无线自动定位控制系统，其特征在于:整个系统采用无线自动定位和组态监控相结合的方式对地爬车推动窑车过程进行控制，它由地爬车控制器[4]、地爬车机头控制器[18]、组态监控485总线[3]网络构成，地爬车控制器[4]和地爬车机头控制器[18]无线连接，地爬车机头控制器[18]通过485总线[3]与485网络连接，再经485/232转换器[I]连接至监控主机[19]，监控主机[19]上运行组态软件，实现实时监控。
2.根据权利要求1所述的一种地爬车无线自动定位控制系统，其特征在于所述的地爬车控制器[4]由霍尔接近开关[5]、定时器[9]、无线发射模块[8]、充电电池[7]构成，霍尔接近开关[5]的磁钢固定在窑车定位凹槽前方20cm，霍尔接近开关[5]固定在磁钢正下方的地爬车上，霍尔接近开关[5]与无线发射模块[8]直接连接，当霍尔接近开关[5]检测到窑车定位状态后，通过无线发射模块[8]将定位信息无线发送给地爬车机头控制器[18]。
3.根据权利要求1所述的一种地爬车无线自动定位控制系统，其特征在于所述的地爬车控制器[4]设置有两路霍尔接近开关[5]和一个定时器[9]，两路霍尔接近开关[5]直接与无线发射模块[8]的两个输入口连接，实现单个开关故障的自检测，定时器[9]与无线发射模块[8]的另外一个输入口连接，可定时发送检测脉冲，实现地爬车控制器[4]本身故障的自检测。
4.根据权利要求1所述的一种地爬车无线自动定位控制系统，其特征在于所述的组态监控系统由485总线[3]、485/232转换器[I]、监控主机[19]、组态软件构成，485总线[3]与地爬车机头控制器[18]的PLC[13]直接连接，再经485/232转换器[I]，连接至组态监控主机[19]，实 现实时监控。
全文摘要
一种地爬车无线自动定位控制系统。系统采用无线自动定位和组态监控相结合的方式对地爬车推动窑车过程进行控制，地爬车控制器和地爬车机头控制器无线连接，地爬车机头控制器通过485总线连接至组态监控主机。本系统可实现地爬车自动定位和推动窑车、地爬车控制器故障自检、地爬车推动窑车过程的远程监控等功能。本发明优点1.可实现地爬车和窑车的自动精确定位，提高系统可靠性。2.定位信息可无线发送，减少人为操作。3.自动故障检测增强了系统的安全性和可靠性。4组态网络实时监控是系统操作更方便灵活。总之本发明定位准确、控制可靠、操作方便、安全性高，适合隧道窑生产线使用，经济和社会效益巨大。
文档编号G05D1/02GK103076805SQ20131002652
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者罗勇, 侯冉, 于交安, 陈立勇 申请人:常德市科辉墙材有限责任公司