一种用于智能接运装置的控制系统及控制方法

一种用于智能接运装置的控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于智能接运装置的控制系统，由运动控制单元、状态检测单元、报警单元和通信单元组成；同时公开了利用该系统进行集装箱控制的方法，该方法将智能化码头的AGV卸载和装载集装箱的运输和存放过程分离开来，有效解决了智能化码头ARMG和AGV之间的耦合问题；在控制系统中采用同一套超声波测距传感器，既可测量接运装置的顶升位置又可测量接运装置的侧拉位置，这使得大大简化了接运装置的结构；同时超声波测距采用非接触式测距，延长了传感器的使用寿命，且检测精度高；本发明大大提高了智能化码头AGV平面运输工作效率和装卸生产率，同时也有效减少了智能化码头平面运输需要配置的AGV的数量。
【专利说明】一种用于智能接运装置的控制系统及控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控制系统及方法，尤其涉及一种专用于智能化码头平面运输集装 箱接运装置的控制系统及控制方法。

【背景技术】
[0002] 新一代大型智能化集装箱码头可实现无人值守的全自动化集装箱装卸运输，可 极大提高集装箱港口的装卸运输效率；在集装箱装卸运输过程中，码头前沿的岸边装卸桥 (QC，Quay)与堆场的全自动轨道吊（ARMG，Automated Rail Mounted Gantry crane)之间 的集装箱平面运输任务主要由无人自动导航运载车（AGV，Automated Guided Vehicle)完 成；
[0003] 为了提高AGV和ARMG的运输效率，减少其等待时间，AGV与ARMG之间的集装箱运 输作业需要一种辅助接运装置（接运装置）；即卸箱过程中，QC将船舶上的集装箱接卸到 AGV上，由AGV转运到堆场既定位置后，将集装箱转移到接运装置上，然后ARMG再从接运装 置上提取集装箱后堆放到给定堆垛上；反过来，装箱过程中，ARMG从给定堆垛上提取集装 箱后，先堆放到接运装置上，再由AGV从接运装置上取走集装箱并拖运到码头前沿的指定 QC位置下，由QC从AGV上抓取集装箱装船；通过这种辅助接运装置的集装箱平面运输接运 过程，将显著减少AGV和ARMG的等待时间，显著提高AGV和ARMG的运输效率；
[0004] 为使该新型接运装置的动作，我们研究了一种专门针对该接运装置的控制系统； 显著地提高了 AGV和ARMG的运输效率。


【发明内容】

[0005] 本发明为了提高AGV和ARMG的运输效率，我们准对该运输过程使用的接运装置提 供了一种结构简单的控制系统，该系统能够有效地控制接运装置的动作；同时，我们还提供 一种利用该系统进行接运装置动作的方法，该方法操作简单，控制过程智能化，能够有效地 实现接运装置的控制，提高AGV和ARMG的运输效率；
[0006] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
[0007] -种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：包括与液压系统相连的运动控 制单元、与接运装置相连的状态检测单元、报警单元、与中央控制系统相连的通信单元；通 信单元分别与运动控制单元、报警单元连接；所述运动控制单元与状态检测单元连接；所 述报警单元与检测单元连接；
[0008] 所述通信单元接收中央控制系统的运动控制、参数设置命令信号，将运动信号、参 数设置命令分别传送给运动控制单元、报警单元；同时接收报警单元发出的接运装置的位 置状态及故障信号，并将该信号反馈给中央控制系统，使中央控制系统实现对集装箱接运 装置的远程监控；
[0009] 所述运动控制单兀接收通彳目单兀输出的运动控制命令，启动动作执彳丁，控制液压 系统相应电气结构动作，通过液压控制系统相应的电气结构控制接运装置执行相应的动 作；同时，接收状态检测单元输出的报警信号，及时切断动作执行；
[0010] 所述报警单元接收通信单元输出的限位参数设定命令，进行相应动作的限位参数 设定；同时接收状态检测单元反馈的接运装置的位置状态信号，接运装置的位置状态信号 反馈给通信单元，并对异常位置状态信号发出报警信号反馈给通信单元；
[0011] 所述状态检测单元用于检测接运装置的位置状态，并分析状态异常情况，将产生 的异常状态信号发送给运动控制单元、报警单元；
[0012] 进一步改进，所述报警单元包括参数设定单元、报警单元、位置状态接收单元；
[0013] 所述参数设定单元用于设定接运装置执行的限位参数及故障阀值参数；
[0014] 所述报警单元用于接运装置动作不平衡、或超出限定参数时发出故障报警信号；
[0015] 所述位置接收单元，接收状态检测单元发出的位置状态信号，并将该信号反馈给 通信单元；
[0016] 进一步改进，所述参数设定单元包括顶升参数设定单元、侧拉参数设定单元；
[0017] 所述顶升参数设定单元包括顶升限位参数设定单元、顶升故障阀值设定单元；所 述顶升限位参数设定单元用于设定接运装置顶升所要达到位置的安全距离参数；所述顶升 故障阀值设定单元用于设定接运装置顶升过程允许的最大安全值；
[0018] 所述侧拉参数设定单元包括侧拉限位参数设定单元、侧拉故障阀值设定单元；所 述侧拉限位参数设定单元用于设定接运装置向两侧侧拉所要达到位置的安全距离参数；所 述侧拉故障阀值设定单元用于设定接运装置在侧拉过程允许的最大安全值；
[0019] 进一步改进，所述报警单元包括顶升故障报警单元、侧拉故障报警单元；
[0020] 所述顶升故障报警单元包括顶升故障报警、顶升不平衡报警单元、顶升限位报警； 所述顶升故障报警用于在顶升发生故障时发出顶升故障报警信号；所述顶升不平衡报警单 元用于在接运装置两侧的顶升位置不一致时发出不平衡故障报警信号；所述顶升限位报警 用于在接运装置两侧的顶升位置超过安全值时发出故障报警信号；
[0021] 所述侧拉故障报警单元包括侧拉故障报警、侧拉不平衡报警、侧拉限位报警；所述 侧拉故障报警用于在侧拉发生故障时发出侧拉故障报警信号；所述侧拉不平衡报警用于在 接运装置两侧的侧拉位置不一致时发出不平衡故障报警信号；所述侧拉限位报警用于在接 运装置两侧的侧拉位置超过安全值时发出限位故障报警信号；
[0022] 进一步改进，所述位置状态接收单元包括顶升位置状态接收单元、侧拉位置状态 接收单元；
[0023] 进一步改进，所述运动控制单元包括顶升控制单元及侧拉控制单元；
[0024] 所述顶升控制单元包括顶升控制逻辑开关、顶升信号比较器；所述顶升控制逻辑 开关用于控制顶升回路的通断；所述顶升信号比较器通过顶升控制逻辑开关与通信单元连 接，接收通信单元输出的顶升控制命令信号；顶升信号比较器还与状态检测单元、接运装置 连接，接收状态检测单元输入的状态检测信号，并将该状态检测信号与顶升控制命令信号 进行比较，产生控制量信号，并将该信号输送到接运装置，控制接运装置执行顶升运动；
[0025] 所述侧拉控制单元包括侧拉控制逻辑开关、侧拉信号比较器；所述侧拉控制逻辑 开关用于控制侧拉回路的通断；所述侧拉信号比较器通过侧拉控制逻辑开关与通信单元连 接，接收通信单元输出的侧拉控制命令信号；侧拉信号比较器还与状态检测单元、接运装置 连接，接收状态检测单元输入的状态检测信号，并将该状态检测信号与侧拉控制命令信号 进行比较，产生控制量信号，并将该信号输送到接运装置，控制接运装置执行侧拉运动；
[0026] 进一步改进，所述顶升信号比较器包括左侧顶升信号比较器和右侧顶升信号比较 器；所述侧拉信号比较器包括左侧侧拉信号比较器和右侧侧拉信号比较器；
[0027] 进一步改进，所述状态检测单元包括顶升状态检测单元及侧拉状态检测单元；
[0028] 所述顶升状态检测单元包括超声测距传感器、顶升位移比较器、顶升故障判别器 及顶升逻辑加法器；所述顶升超声测距传感器的输入端与接运装置连接，输出端分别与报 警单元中的顶升位置状态接收单元、顶升位移比较器、运动控制单元中的顶升信号比较器 连接，检测接运装置两侧在顶升过程中的状态，产生顶升位移信号，分别输送给顶升位置状 态接收单元、顶升位移比较器及顶升信号比较器；所述顶升位移比较器与顶升故障判别器 连接，将接收的两侧顶升位移信号进行比较、同时也将两侧的顶升位移信号与报警单元中 设定的参数进行比较后，产生顶升位置差值信号，输出给顶升故障判别器；所述顶升故障 判别器的输出端分别与报警单元、顶升逻辑加法器连接，接收顶升位移比较器输出的顶升 位置差值信号后，进行信号是否正常判断，若信号异常则产生异常信号，异常信号一方面输 送给报警单元进行报警，另一方面输送给顶升逻辑加法器；所述顶升逻辑加法器分别与报 警单元、运动控制单元中的顶升控制逻辑开关连接，将接收顶升故障判别器输出的异常信 号处理后产生故障报警信号，该故障报警信号一方面发送给顶升控制逻辑开关，并控制顶 升控制逻辑开关切断顶升控制回路；另一方面发送给报警单元，控制报警单元发出故障报 警；
[0029] 所述侧拉状态检测单元包括超声测距传感器、侧拉距离运算器、侧拉位移比较器、 侧拉故障判别器及侧拉逻辑加法器；所述侧拉超声测距传感器的输入端与接运装置连接， 输出端与侧拉距离运算器连接，检测接运接运装置在向两侧侧拉过程中的垂直位移量信 号，输送给侧拉距离运算器；侧拉距离运算器的输入端与侧拉超声测距传感器连接，输出 端分别与侧拉位移比较器、运动控制单元中的侧拉信号比较器、报警单元中的侧拉位置状 态接收单元连接，接收侧拉超声测距传感器输出的垂直位移量信号，经过计算产生接运装 置两侧向两边侧拉的位移量信号，并将该信号分别发送给侧拉位移比较器、侧拉信号比较 器及侧拉位置状态接收单元；所述侧拉位移比较器与侧拉故障判别器连接，将接收的两侧 侧拉位移信号进行比较、同时也将两侧的侧拉位移信号与报警单元中设定的参数进行比较 后，产生侧拉位置差值信号，输出给侧拉故障判别器；所述侧拉故障判别器的输出端分别与 报警单元、侧拉逻辑加法器连接，接收侧拉位移比较器输出的侧拉位置差值信号后，进行信 号是否正常判断，若信号异常则产生异常信号，异常信号一方面输送给报警单元进行报警， 另一方面输送给侧拉逻辑加法器；所述侧拉逻辑加法器分别与报警单元、运动控制单元中 的侧拉控制逻辑开关连接，将接收侧拉故障判别器输出的异常信号处理后产生故障报警信 号，该故障报警信号一方面发送给侧拉控制逻辑开关，并控制侧拉控制逻辑开关切断侧拉 控制回路；另一方面发送给报警单元，控制报警单元发出故障报警；
[0030] 进一步改进，所述超声测距传感器包括左侧超声测距传感器和右侧超声波测距传 感器；所述顶升位移比较器包括第一比较器、第二比较器和第三比较器；所述顶升故障判 别器包括顶升不平衡故障判别器、左侧顶升限位故障判别器及右侧顶升限位故障判别器； 所述侧拉位移比较器包括第四比较器、第五比较器和第六比较器；所述侧拉故障判别器包 括侧拉不平衡故障判别器、左侧侧拉限位故障判别器及右侧侧拉限位故障判别器；
[0031] 本发明的另一目的在于提供一种利用上述控制系统进行接运装置控制的方法，具 体的控制方法如下：
[0032] 步骤一，中央控制系统监控到集装箱托运装置进入接运装置的设定范围内后，向 本发明接运装置控制系统发出侧拉控制命令1 K，同时发出相关参数的设置命令，即侧拉限 位值设定命令lm、侧拉不平衡故障阀值设定命令ε i和侧拉限位故障阀值设定命令民；
[0033] 步骤二、接运装置控制系统中的通信系统通过无线网络接收侧拉控制命令1K及相 关参数设定命令l m、ε i和Ei后，分别向运动控制单元、报警单元发出侧拉控制命令1Κ、参数 设定命令1Π 、ε i和民，报警单元接收参数设定命令后，对相关参数进行设定；运动控制单元 接收侧拉控制命令后，向接运装置的左右两侧支架上的侧拉气缸发出侧拉信号，形成侧拉 回路，通过气缸控制左右两个支架向两侧实现侧拉，当侧拉到达设定的限位位置后，侧拉完 成；
[0034] 步骤三、侧拉完成后，集装箱托运装置进入侧拉范围后，运动控制系统侧拉回路切 断，侧拉归位；
[0035] 步骤四、待侧拉归位完成后，需要将集装箱向上顶起，运至装箱位置，此时，中央控 制系统向接运装置控制系统发出顶升控制命令h K，同时发出顶升相关参数设定命令，即顶 升限位值设定命令hm、顶升故障阀值设定命令E h、顶升不平衡故障阀值设定命令ε h ;
[0036] 步骤五、接运装置控制系统中的通信系统通过无线网络接收顶升控制命令hK及相 关参数设定命令h m、ε h和Eh后，分别向运动控制单元、报警单元发出顶升控制命令hK和相 关参数设定命令h m、ε h和Eh，报警单元接收参数设定命令后，对相关参数进行设定；运动控 制单元接收顶升控制命令后，向接运装置的左右两侧支架上的顶升气缸发出顶升信号，形 成顶升回路，通过气缸控制左右两个支架向上方实现顶升，当顶升到达设定的限位位置后， 顶升完成；
[0037] 步骤六、带顶升完成后，顶升控制回路切断，顶升归位，顶升归位完成后，即完成一 次接运过程；
[0038] 进一步的，在步骤二，侧拉控制过程的具体步骤如下：
[0039] 1、通信单元通过无线网络接收中央控制器发出的侧拉控制命令1κ，并将该侧拉控 制命令送给运动控制单元；同时，通讯单元接收侧拉限位值设定命令l m、侧拉不平衡故 障阀值设定命令ε i和侧拉限位故障阀值设定命令民，将这些命令发送至报警单元进行参 数设定；
[0040] 2、运动控制单元接收侧拉控制命令1K，其内部的侧拉控制逻辑开关闭合，形成控 制回路；此时侧拉控制命令1 Κ经过侧拉控制逻辑开关分别输送到左侧侧拉信号比较器、右 侧侧拉信号比较器，同时，状态检测单元通过左侧超声波测距传感器、右侧超声波测距传感 器分别检测接运装置左侧支架、右侧支架侧拉状态，得到左侧支架的侧拉位置位置量hi和 右侧支架的侧拉位置量h 2;左侧拉位置量hi和右侧拉位置量h2分别被输送到检测单元中 的侧拉距离运算器，得出左侧支架、右侧支架的侧拉距离长度值，其中左侧支架的侧拉距离 长度值为li，右侧支架的侧拉距离长度值为1 2，左侧侧拉信号比较器将侧拉控制命令^与 左侧支架的侧拉位置量^进行比较得到左侧支架的侧拉控制量，右侧侧拉信号比较器 将侧拉控制命令1 K与左侧支架的侧拉位置位置量12进行比较得到左侧支架的侧拉控制量 Λ %;运动控制单元通过侧拉控制量Λ力和Λ ν2分别控制接运装置左右两侧的侧拉油缸， 从而控制控制接运左侧支架和右侧支架的侧拉运动；直到侧拉位置到达控制命令要到达到 的位置1K位置；

【权利要求】
1. 一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：包括与液压系统相连的运动控制 单元、与接运装置相连的状态检测单元、报警单元、与中央控制系统相连的通信单元；通信 单元分别与运动控制单元、报警单元连接；所述运动控制单元与状态检测单元连接；所述 报警单元与检测单元连接；所述通信单元接收中央控制系统的运动控制、参数设置命令信 号，将运动信号、参数设置命令分别传送给运动控制单元、报警单元；同时接收报警单元发 出的接运装置的位置状态及故障信号，并将该信号反馈给中央控制系统，使中央控制系统 实现对集装箱接运装置的远程监控；所述运动控制单元接收通信单元输出的运动控制命 令，启动动作执行，控制液压系统相应电气结构动作，通过液压控制系统相应的电气结构控 制接运装置执行相应的动作；同时，接收状态检测单元输出的报警信号，及时切断动作执 行；所述报警单元接收通信单元输出的限位参数设定命令，进行相应动作的限位参数设定； 同时接收状态检测单元反馈的接运装置的位置状态信号，接运装置的位置状态信号反馈给 通信单元，并对异常位置状态信号发出报警信号反馈给通信单元；所述状态检测单元用于 检测接运装置的位置状态，并分析状态异常情况，将产生的异常状态信号发送给运动控制 单元、报警单元。
2. 根据权利要求1所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述报警 单元包括参数设定单元、报警单元、位置状态接收单元；所述参数设定单元用于设定接运装 置执行的限位参数及故障阀值参数；所述报警单元用于接运装置动作不平衡、或超出限定 参数时发出故障报警信号；所述位置接收单元，接收状态检测单元发出的位置状态信号，并 将该信号反馈给通信单元。
3. 根据权利要求2所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述参数 设定单元包括顶升参数设定单元、侧拉参数设定单元；所述顶升参数设定单元包括顶升限 位参数设定单元、顶升故障阀值设定单元；所述顶升限位参数设定单元用于设定接运装置 顶升所要达到位置的安全距离参数；所述顶升故障阀值设定单元用于设定接运装置顶升过 程允许的最大安全值；所述侧拉参数设定单元包括侧拉限位参数设定单元、侧拉故障阀值 设定单元；所述侧拉限位参数设定单元用于设定接运装置向两侧侧拉所要达到位置的安全 距离参数；所述侧拉故障阀值设定单元用于设定接运装置在侧拉过程允许的最大安全值。
4. 根据权利要求2所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述位置 状态接收单元包括顶升位置状态接收单元、侧拉位置状态接收单元。
5. 根据权利要求1所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述报警 单元包括顶升故障报警单元、侧拉故障报警单元；所述顶升故障报警单元包括顶升故障报 警、顶升不平衡报警单元、顶升限位报警；所述顶升故障报警用于在顶升发生故障时发出顶 升故障报警信号；所述顶升不平衡报警单元用于在接运装置两侧的顶升位置不一致时发出 不平衡故障报警信号；所述顶升限位报警用于在接运装置两侧的顶升位置超过安全值时发 出故障报警信号；所述侧拉故障报警单元包括侧拉故障报警、侧拉不平衡报警、侧拉限位报 警；所述侧拉故障报警用于在侧拉发生故障时发出侧拉故障报警信号；所述侧拉不平衡报 警用于在接运装置两侧的侧拉位置不一致时发出不平衡故障报警信号；所述侧拉限位报警 用于在接运装置两侧的侧拉位置超过安全值时发出限位故障报警信号。
6. 根据权利要求1所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述运动 控制单元包括顶升控制单元及侧拉控制单元；所述顶升控制单元包括顶升控制逻辑开关、 顶升信号比较器；所述顶升控制逻辑开关用于控制顶升回路的通断；所述顶升信号比较器 通过顶升控制逻辑开关与通信单元连接，接收通信单元输出的顶升控制命令信号；顶升信 号比较器还与状态检测单元、接运装置连接，接收状态检测单元输入的状态检测信号，并将 该状态检测信号与顶升控制命令信号进行比较，产生控制量信号，并将该信号输送到接运 装置，控制接运装置执行顶升运动；所述侧拉控制单元包括侧拉控制逻辑开关、侧拉信号比 较器；所述侧拉控制逻辑开关用于控制侧拉回路的通断；所述侧拉信号比较器通过侧拉控 制逻辑开关与通信单元连接，接收通信单元输出的侧拉控制命令信号；侧拉信号比较器还 与状态检测单元、接运装置连接，接收状态检测单元输入的状态检测信号，并将该状态检测 信号与侧拉控制命令信号进行比较，产生控制量信号，并将该信号输送到接运装置，控制接 运装置执行侧拉运动。
7. 根据权利要求6所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述顶升 信号比较器包括左侧顶升信号比较器和右侧顶升信号比较器；所述侧拉信号比较器包括左 侧侧拉信号比较器和右侧侧拉信号比较器。
8. 根据权利要求1所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述状态 检测单元包括顶升状态检测单元及侧拉状态检测单元；所述顶升状态检测单元包括超声测 距传感器、顶升位移比较器、顶升故障判别器及顶升逻辑加法器；所述顶升超声测距传感 器的输入端与接运装置连接，输出端分别与报警单元中的顶升位置状态接收单元、顶升位 移比较器、运动控制单元中的顶升信号比较器连接，检测接运装置两侧在顶升过程中的状 态，产生顶升位移信号，分别输送给顶升位置状态接收单元、顶升位移比较器及顶升信号比 较器；所述顶升位移比较器与顶升故障判别器连接，将接收的两侧顶升位移信号进行比较、 同时也将两侧的顶升位移信号与报警单元中设定的参数进行比较后，产生顶升位置差值信 号，输出给顶升故障判别器；所述顶升故障判别器的输出端分别与报警单元、顶升逻辑加法 器连接，接收顶升位移比较器输出的顶升位置差值信号后，进行信号是否正常判断，若信号 异常则产生异常信号，异常信号一方面输送给报警单元进行报警，另一方面输送给顶升逻 辑加法器；所述顶升逻辑加法器分别与报警单元、运动控制单元中的顶升控制逻辑开关连 接，将接收顶升故障判别器输出的异常信号处理后产生故障报警信号，该故障报警信号一 方面发送给顶升控制逻辑开关，并控制顶升控制逻辑开关切断顶升控制回路；另一方面发 送给报警单元，控制报警单元发出故障报警；所述侧拉状态检测单元包括超声测距传感器、 侧拉距离运算器、侧拉位移比较器、侧拉故障判别器及侧拉逻辑加法器；所述侧拉超声测距 传感器的输入端与接运装置连接，输出端与侧拉距离运算器连接，检测接运接运装置在向 两侧侧拉过程中的垂直位移量信号，输送给侧拉距离运算器；侧拉距离运算器的输入端与 侧拉超声测距传感器连接，输出端分别与侧拉位移比较器、运动控制单元中的侧拉信号比 较器、报警单元中的侧拉位置状态接收单元连接，接收侧拉超声测距传感器输出的垂直位 移量信号，经过计算产生接运装置两侧向两边侧拉的位移量信号，并将该信号分别发送给 侧拉位移比较器、侧拉信号比较器及侧拉位置状态接收单元；所述侧拉位移比较器与侧拉 故障判别器连接，将接收的两侧侧拉位移信号进行比较、同时也将两侧的侧拉位移信号与 报警单元中设定的参数进行比较后，产生侧拉位置差值信号，输出给侧拉故障判别器；所述 侧拉故障判别器的输出端分别与报警单元、侧拉逻辑加法器连接，接收侧拉位移比较器输 出的侧拉位置差值信号后，进行信号是否正常判断，若信号异常则产生异常信号，异常信号 一方面输送给报警单元进行报警，另一方面输送给侧拉逻辑加法器；所述侧拉逻辑加法器 分别与报警单元、运动控制单元中的侧拉控制逻辑开关连接，将接收侧拉故障判别器输出 的异常信号处理后产生故障报警信号，该故障报警信号一方面发送给侧拉控制逻辑开关， 并控制侧拉控制逻辑开关切断侧拉控制回路；另一方面发送给报警单元，控制报警单元发 出故障报警。
9. 根据权利要求8所述的一种用于智能接运装置的控制系统，其特征在于：所述超声 测距传感器包括左侧超声测距传感器和右侧超声波测距传感器；所述顶升位移比较器包 括第一比较器、第二比较器和第三比较器；所述顶升故障判别器包括顶升不平衡故障判别 器、左侧顶升限位故障判别器及右侧顶升限位故障判别器；所述侧拉位移比较器包括第四 比较器、第五比较器和第六比较器；所述侧拉故障判别器包括侧拉不平衡故障判别器、左侧 侧拉限位故障判别器及右侧侧拉限位故障判别器。
10. 利用如权利要求1所述的控制系统进行控制的方法，其特征在于：具体的控制方法 如下： 步骤一，中央控制系统监控到集装箱托运装置进入接运装置的设定范围内后，向本发 明接运装置控制系统发出侧拉控制命令1K，同时发出相关参数的设置命令，即侧拉限位值 设定命令lm、侧拉不平衡故障阀值设定命令ε i和侧拉限位故障阀值设定命令民； 步骤二、接运装置控制系统中的通信系统通过无线网络接收侧拉控制命令1^及相关参 数设定命令1Π 、ε i和民后，分别向运动控制单元、报警单元发出侧拉控制命令1K、参数设定 命令1Π 、ε i和民，报警单元接收参数设定命令后，对相关参数进行设定；运动控制单元接收 侧拉控制命令后，向接运装置的左右两侧支架上的侧拉气缸发出侧拉信号，形成侧拉回路， 通过气缸控制左右两个支架向两侧实现侧拉，当侧拉到达设定的限位位置后，侧拉完成； 步骤三、侧拉完成后，集装箱托运装置进入侧拉范围后，运动控制系统侧拉回路切断， 侧拉归位； 步骤四、待侧拉归位完成后，需要将集装箱向上顶起，运至装箱位置，此时，中央控制系 统向接运装置控制系统发出顶升控制命令hK，同时发出顶升相关参数设定命令，即顶升限 位值设定命令h m、顶升故障阀值设定命令Eh、顶升不平衡故障阀值设定命令ε h ; 步骤五、接运装置控制系统中的通信系统通过无线网络接收顶升控制命令~及相关参 数设定命令hm、ε h和Eh后，分别向运动控制单元、报警单元发出顶升控制命令hK和相关参 数设定命令h m、ε h和Eh，报警单元接收参数设定命令后，对相关参数进行设定；运动控制单 元接收顶升控制命令后，向接运装置的左右两侧支架上的顶升气缸发出顶升信号，形成顶 升回路，通过气缸控制左右两个支架向上方实现顶升，当顶升到达设定的限位位置后，顶升 完成； 步骤六、带顶升完成后，顶升控制回路切断，顶升归位，顶升归位完成后，即完成一次接 运过程。
11. 根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：在步骤二，侧拉控制过程的具体 步骤如下： 1、通信单元通过无线网络接收中央控制器发出的侧拉控制命令1K，并将该侧拉控制命 令^发送给运动控制单元；同时，通讯单元接收侧拉限位值设定命令lm、侧拉不平衡故障阀 值设定命令ε i和侧拉限位故障阀值设定命令民，将这些命令发送至报警单元进行参数设 定； 2、运动控制单元接收侧拉控制命令1K，其内部的侧拉控制逻辑开关闭合，形成控制回 路；此时侧拉控制命令1Κ经过侧拉控制逻辑开关分别输送到左侧侧拉信号比较器、右侧侧 拉信号比较器，同时，状态检测单元通过左侧超声波测距传感器、右侧超声波测距传感器分 别检测接运装置左侧支架、右侧支架侧拉状态，得到左侧支架的侧拉位置位置量h和右侧 支架的侧拉位置量h 2 ;左侧拉位置量h和右侧拉位置量h2分别被输送到检测单元中的侧 拉距离运算器，得出左侧支架、右侧支架的侧拉距离长度值，其中左侧支架的侧拉距离长度 值为li，右侧支架的侧拉距离长度值为1 2，左侧侧拉信号比较器将侧拉控制命令1K与左侧 支架的侧拉位置量h进行比较得到左侧支架的侧拉控制量Λ Vl，右侧侧拉信号比较器将侧 拉控制命令^与左侧支架的侧拉位置位置量12进行比较得到左侧支架的侧拉控制量Λν 2 ; 运动控制单元通过侧拉控制量Λ力和Λ ν2分别控制接运装置左右两侧的侧拉油缸，从而控 制控制接运左侧支架和右侧支架的侧拉运动；直到侧拉位置到达控制命令要到达到的位置 1 R位置； 左侧支架的侧拉距离长度值li和右侧支架的侧拉距离长度值12的计算公式如下：
公式（1) 公式（2) 左侧拉控制量Λ Ul和右侧拉控制量Λ u2的计算公式如下： 1r_1i = Δ V1 公式（3) 1ε_12 = δ v2 公式（4) 当控制量Avi = 0和Δν2 = 0时，表示侧拉已经到达所要侧拉的位置,此时停止侧拉 运动； 步骤3,在接运装置的左侧支架和右侧支架侧拉的过程中，状态检测单元实时进行左 侧支架的侧拉位置量h和右侧支架的侧拉位置量h2的检测，经过内部的侧拉距离运算器 计算得到左侧支架、右侧支架的位置量h和1 2，并侧拉位置量li、l2进行分析比较，判断侧 拉是否正常；并向报警单元发出告警信号，报警单元接收报警信号后发出报警，具体步骤如 下： (1) 信号检测：经过侧拉距离运算器计算后的侧拉位置量1:、12分别被输送给第四比较 器、第五比较器和第六比较器； (2) 信号比较分析： 第四比较器接收左侧侧拉位移量li和右侧侧拉位移量12，将左侧侧拉位移量li和右侧 侧拉位移量12进行比较产生左右两侧侧拉运动的差值Λ 1，若Λ 1?0,则说明左右两侧的 侧拉运动正常，若Λ 1尹0,则说明左右两侧的侧拉运动不正常，将该差值Λ h发送至侧拉不 平衡故障判别器进行分析； Λ1的计算公式为： lrl2 = Λ1 公式（5) 与此同时，第五比较器将右侧侧拉位移量li与侧拉限位值1">进行比较，产生右侧支架 侧拉与限位值之间的差值Λ l2m，并将该差值Λ l2m发送至右侧侧拉限位故障判别器进行分 析； △ I2m的计算公式为： l2-lm = Δ l2m 公式（6) 与此同时，第六比较器将左侧侧拉位移量li与侧拉限位值^进行比较，产生右侧支架 侧拉与限位值之间的差值Λ llm，并将该差值Λ llm发送至左侧侧拉限位故障判别器进行分 析； Λ llm的计算公式为： 1ι-1ω= Δ11ω 公式（7) (3)故障判断及报警： 侧拉不平衡故障判别器将差值Λ1与设定的侧拉不平衡故障阀值^进行比较后，输 出故障信号判断信号的逻辑值S。，并将该逻辑值S。输送给报警单元中的侧拉不平衡报警单 元；根据判断，若I Λ 11〈 ε i时，侧拉不平衡故障判别器输出逻辑值S。= 0,则表示该侧拉过 程没有超出侧拉不平衡故障阀值ε i，没有发生不平衡故障，此时侧拉不平衡报警单元不发 出报警信号，报警单元不发出告警；若|Λ1| > ει时，侧拉不平衡故障判别器输出逻辑值 S。= 1，则表示侧拉过程超过了侧拉不平衡故障阀值ε i，发生了不平衡故障；此时侧拉不平 衡报警单元发出报警信号，报警单元中侧拉不平衡报警单元发出报警；同时，侧拉逻辑加法 器接收该报警逻辑值S。，产生故障逻辑信号&，此时& = 1，同时输出给运动控制单元中的 侧拉控制逻辑开关及报警单元中侧拉故障报警单元，并控制侧拉控制逻辑开关断开，切断 侧拉回路；同时，报警单元中的侧拉故障报警单元发出报警； 与此同时，右侧侧拉限位故障判别器将差值△ l2m与侧拉限位故障阀值民进行比较后， 输出故障型号判断信号的逻辑值S。,，并将该逻辑值S。,输送给报警单元中的侧拉限位故障 报警单元；根据判断，若当△ 12111〈民时，右侧侧拉限位故障判别器输出逻辑值= 0,则表示 该侧拉过程虽超出设定的限位值lm，但没有超出故障发生值Eh，因此没有发生限位故障，此 时报警单元中的侧拉限位故障报警单元不发出报警信号，报警单元不发出侧拉限位故障报 警；当Λ l2m >民时，右侧侧拉限位故障判别器输出逻辑值= 1，则表示该侧拉过程不但 超出了设定的限位值lm，而且还超出故障限定阀值民，因此发生限位故障，此时报警单元中 的侧拉限位故障报警单元发出报警信号，报警单元发出侧拉限位故障报警；同时，侧拉逻辑 加法器接收该报警逻辑值S。,，产生故障逻辑信号&，此时& = 1同时输出给运动控制单元 中的侧拉控制逻辑开关及报警单元中侧拉故障报警单元，并控制侧拉控制逻辑开关断开， 切断侧拉回路；同时，报警单元中的侧拉故障报警单元发出报警； 与此同时，左侧侧拉限位故障判别器将差值Λ llm与侧拉限位故障阀值民进行比较后， 输出故障型号判断信号的逻辑值Sa，并将该逻辑值Sa输送给报警单元中的侧拉限位故障 报警单元；根据判断，若当△ li/Ei时，左侧侧拉限位故障判别器输出逻辑值Sa = 0,则表 示该侧拉过程虽超出设定的限位值lm，但没有超出故障发生值民，因此没有发生限位故障， 此时报警单元中的侧拉限位故障报警单元不发出报警信号，报警单元不发出侧拉限位故障 报警；当Λ llm >民时，左侧侧拉限位故障判别器输出逻辑值Sa = 1，则表示该侧拉过程不 但超出了设定的限位值lm，而且还超出了故障限定阀值民，因此发生限位故障，此时报警单 元中的侧拉限位故障报警单元发出报警信号，报警单元发出侧拉限位故障报警；同时，侧拉 逻辑加法器接收该报警逻辑值S a，产生故障逻辑信号&，此时& = 1，同时输出给运动控制 单元中的侧拉控制逻辑开关及报警单元中侧拉故障报警单元，并控制侧拉控制逻辑开关断 开，切断侧拉回路；同时，报警单元中的侧拉故障报警单元发出报警； 若侧拉过程同时发生了侧拉不平衡故障、左侧侧拉限位故障和右侧侧拉限位故障，则 侧拉逻辑加法器将接收到的报警逻辑值S。、Sa、Su三个信号相加后，产生故障逻辑信号SH， 同时输出给运动控制单元中的侧拉控制逻辑开关及报警单元中侧拉故障报警单元，并控制 侧拉控制逻辑开关断开，切断侧拉回路；同时，报警单元中的侧拉故障报警单元发出重大紧 急报警； 其中，侧拉逻辑加法器为逻辑和门加法器SH的计算公式为： SL = SC+SCL+SCE 公式（8)。
12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：在步骤五中，顶升控制过程的具体 步骤如下： 1、 通信单元通过无线网络接收中央控制器发出的顶升控制命令hK，并将该顶升控制命 令hK发送给运动控制单元；同时，通讯单元接收顶升限位值设定命令h m、顶升故障阀值设定 命令Eh、顶升不平衡故障阀值设定命令eh，将这些命令发送至报警单元进行参数设定； 2、 运动控制单元接收顶升控制命令hK，其内部的顶升控制逻辑开关闭合，形成控制回 路；此时顶升控制命令h K经过顶升控制逻辑开关分别输送到左侧顶升信号比较器、右侧顶 升信号比较器，同时，状态检测单元通过左侧超声波测距传感器、右侧超声波测距传感器分 别检测接运装置左侧支架、右侧支架顶升状态，得到左侧支架的顶升位置位置量^和右侧 支架的顶升位置量h 2 ;左侧顶升信号比较器将顶升控制命令hK与左侧支架的顶升位置量h 进行比较得到左侧支架的顶升控制量AUl，右侧顶升信号比较器将顶升控制命令hK与左 侦U支架的顶升位置位置量匕进行比较得到左侧支架的顶升控制量Au 2 ;运动控制单元通过 顶升控制量Λ Ul和Λ Ul分别控制接运装置左右两侧的顶升油缸，从而控制控制接运左侧支 架和右侧支架的顶升运动；直到顶升位置到达控制命令要到达到的位置~位置； Δ+和Διι2的计算公式如下： hE-h! = Au! 公式（9) hE-h2 = Δ u2 公式（10) 当控制量AUl = 0和Au2 = 0时，表示顶升已经到达所要顶升的位置，此时停止顶升 运动； 步骤3,在接运装置的左侧支架和右侧支架顶升的过程中，状态检测单元实时进行左侧 支架的顶升位置量h和右侧支架的顶升位置量h2的检测，并对顶升位置量hp h2进行分 析比较，判断顶升是否正常；并向报警单元发出告警信号，报警单元接收报警信号后发出报 警，具体步骤如下： (1) 信号检测：左侧超声波测距传感器检测到左侧支架的顶升运动的垂直位置量比，并 分别将该位置量h输送给第一比较器和第三比较器；同时，右侧超声波测距传感器检测到 右侧支架的顶升运动的垂直位置量h 2，并分别将该位置量h2输送给第一比较器和第二比较 器； (2) 信号比较分析： 第一比较器接收左侧顶升位移量^和右侧顶升位移量h2，将左侧顶升位移量^和右侧 顶升位移量h2进行比较产生左右两侧顶升运动的差值Ah，若Ah?0,则说明左右两侧的 顶升运动正常，若Ah尹0,则说明左右两侧的顶升运动不正常，将该差值Ah发送至顶升不 平衡故障判别器进行分析； Ah的计算公式为： h「h2 = Ah 公式（11) 与此同时，第二比较器将右侧顶升位移量h2与顶升限位值匕进行比较，产生右侧支架 顶升与限位值之间的差值Ah2m，并将该差值Ah2m发送至右侧顶升限位故障判别器进行分 析； Ah2m的计算公式为： h2-hm = Δ h2m 公式（12) 与此同时，第三比较器将左侧顶升位移量h与顶升限位值匕进行比较，产生右侧支架 顶升与限位值之间的差值Ahlm，并将该差值Ahlm发送至左侧顶升限位故障判别器进行分 析； Ahlm的计算公式为： hi-hm = Δ him 公式（13) (3)故障判断及报警： 顶升不平衡故障判别器将差值Ah与设定的顶升不平衡故障阀值eh进行比较后，输 出故障信号判断信号的逻辑值SB，并将该逻辑值SB输送给报警单元中的顶升不平衡报警单 元；根据判断，若I Λ h |〈 ε h时，顶升不平衡故障判别器输出逻辑值SB = 0,则表示该顶升过 程没有超出顶升不平衡故障阀值ε h，没有发生不平衡故障，此时顶升不平衡报警单元不发 出报警信号，报警单元不发出告警；若|Ah| > %时，顶升不平衡故障判别器输出逻辑值 SB = 1，则表示顶升过程超过了顶升不平衡故障阀值ε h，发生了不平衡故障；此时顶升不平 衡报警单元发出报警信号，报警单元中侧拉不平衡报警单元发出报警；同时，顶升逻辑加法 器接收该报警逻辑值S B，产生故障逻辑信号SH，此时SH = 1，同时输出给运动控制单元中的 顶升控制逻辑开关及报警单元中顶升故障报警单元，并控制顶升控制逻辑开关断开，切断 顶升回路；同时，报警单元中的顶升故障报警单元发出报警； 与此同时，右侧顶升限位故障判别器将差值与顶升限位故障阀值Eh进行比较后， 输出故障型号判断信号的逻辑值SBK，并将该逻辑值SBK输送给报警单元中的顶升限位故障 报警单元；根据判断，若当△b/Eh时，右侧顶升限位故障判别器输出逻辑值S BK = 0,则表 示该顶升过程虽超出设定的限位值hm，但没有超出故障发生值Eh，因此没有发生限位故障， 此时报警单元中的顶升限位故障报警单元不发出报警信号，报警单元不发出顶升限位故障 报警；当Ah 2m>Eh时，右侧顶升限位故障判别器输出逻辑值SBK= 1，则表示该顶升过程不 但超出了设定的限位值hm，而且还超出故障限定阀值Eh，因此发生限位故障，此时报警单元 中的顶升限位故障报警单元发出报警信号，报警单元发出顶升限位故障报警；同时，顶升逻 辑加法器接收该报警逻辑值S BK，产生故障逻辑信号SH，此时SH = 1，同时输出给运动控制 单元中的顶升控制逻辑开关及报警单元中顶升故障报警单元，并控制顶升控制逻辑开关断 开，切断顶升回路；同时，报警单元中的顶升故障报警单元发出报警； 与此同时，左侧顶升限位故障判别器将差值Ahlm与顶升限位故障阀值Eh进行比较后， 输出故障型号判断信号的逻辑值S%，并将该逻辑值S%输送给报警单元中的顶升限位故障 报警单元；根据判断，若当△hJEh时，左侧顶升限位故障判别器输出逻辑值S BK = 0,则表 示该顶升过程虽超出设定的限位值hm，但没有超出故障发生值Eh，因此没有发生限位故障， 此时报警单元中的顶升限位故障报警单元不发出报警信号，报警单元不发出顶升限位故障 报警；当Ahlm>Eh时，左侧顶升限位故障判别器输出逻辑值S%= 1，则表示该顶升过程不 但超出了设定的限位值hm，而且还超出了故障限定阀值Eh，因此发生限位故障，此时报警单 元中的顶升限位故障报警单元发出报警信号，报警单元发出顶升限位故障报警；同时，顶升 逻辑加法器接收该报警逻辑值S%，产生故障逻辑信号S H，此时SH = 1，同时输出给运动控制 单元中的顶升控制逻辑开关及报警单元中顶升故障报警单元，并控制顶升控制逻辑开关断 开，切断顶升回路；同时，报警单元中的顶升故障报警单元发出报警； 若顶升过程同时发生了顶升不平衡故障、左侧顶升限位故障和右侧顶升限位故障，则 顶升逻辑加法器将接收到的报警逻辑值SB、S%、SBK三个信号相加后，产生故障逻辑信号S H， 同时输出给运动控制单元中的顶升控制逻辑开关及报警单元中顶升故障报警单元，并控制 顶升控制逻辑开关断开，切断顶升回路；同时，报警单元中的顶升故障报警单元发出重大紧 急报警； 其中，顶升逻辑加法器为逻辑和门加法器SH的计算公式为： SH = SB+SBL+SBE 公式（14)。
【文档编号】G05D1/02GK104122893SQ201410333289
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】顾伟, 张耀周, 黄细霞, 张小杰 申请人:上海海事大学