焦炉车辆无人值守控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种焦炉车辆无人值守控制系统及方法，涉及大型移动装备无人驾驶技术领域，系统包括：中央多车无人协同控制单元、大吨位高精度自动对位控制单元、环境感知安全保护单元、大数据分析及故障预诊断单元和5G通讯单元。中央多车无人协同控制单元包括：中央冗余PLC控制器、四套单车PLC控制器、5G数据通讯模组、5G地面数据基站、中央数据交换机和中央操作工作站；5G数据通讯模组设置于4套单车上；5G地面数据基站设置于地面；中央冗余PLC控制器通过中央数据交换机、5G地面数据基站、5G数据通讯模组与四套单车PLC控制器进行双向信息交互。本系统可对作业区内，四大车焦炉车辆的协同生产、设备安全，实现焦炉车辆的无人值守。实现焦炉车辆的无人值守。实现焦炉车辆的无人值守。

【技术实现步骤摘要】
焦炉车辆无人值守控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及大型移动装备无人驾驶
，特别是涉及焦炉车辆无人值守控制系统及方法。

技术介绍

[0002]用于焦炭炼制的关键配套设备焦炉车辆，具有操作环境恶劣、配套车辆操作人员众多、机构复杂、作业频繁、集群式安全联动要求严谨等生产工艺特点。
[0003]而目前，行业整体控制水平，大多停留在有人操作的手动或单元自动运行模式，造成了有人操作模式下，现场操作人员工作环境恶劣、设备安全及可靠性差、人为操作事故频发、大量操作人员引起的操作效率低等问题尤为突出。
[0004]特别是随着焦化行业招工难的矛盾日益突出，市场对焦炉车辆设备，无需现场操作人员，同时具备安全、绿色、环保、决策分析功能的无人值守焦炉车辆技术的需求意向不断增强，焦炉车辆无人值守技术也越来越受到行业的青睐。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术攻克了焦炉机械设备的人机防碰、故障预诊断、wifi无线通讯数据延时、5G视频自动追踪等核心技术，专利技术了焦炉车辆无人值守控制系统及方法。本专利技术取消了操作岗位人员，解决了操作人员岗位短缺困境，同时保障了同时段协调多台设备安全、可靠生产运行，也彻底解决了人工操作效率低、污染排放物高、人工误操作概率高等行业弊端，彻底改变了行业操作习惯，真正开启了焦炉机械智慧、绿色、大数据的新时代，为行业操作模式向无人值守迈进，提供了坚实的基础。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种焦炉车辆无人值守控制系统，包括：中央冗余PLC控制器、四套单车PLC控制器、5G数据通讯模组、5G地面数据基站、中央数据交换机和中央操作工作站；其中：
[0008]所述四套单车PLC控制器包括推焦车PLC控制器、装煤车PLC控制器、导焦车PLC控制器和电机车PLC控制器；
[0009]所述5G数据通讯模组设置于四套单车上；
[0010]所述5G地面数据基站设置于地面，与所述5G数据通讯模组进行数据通讯；
[0011]所述中央数据交换机设置于中央控制室，与所述5G地面数据基站进行数据通讯；
[0012]所述中央冗余PLC控制器设置于中央控制室，通过所述中央数据交换机与四套单车PLC控制器进行双向信息交互；
[0013]所述中央操作工作站设置于中央控制室，通过所述中央数据交换机与所述中央冗余PLC控制器进行数据交换，用于完成四套焦炉车辆的中央运行信息显示，同时在获得指挥权的情况下，将中央操作权无人值守的“一键循环开始”指令下发给四套单车PLC控制器，四套单车PLC控制器综合所述中央冗余PLC控制器的生产计划调度、运行许可、设备本体安全
联锁关联数据，触发有效的车辆设备的无人驾驶路径规划指令，到达指定目标位置，完成一系列生产必须工艺动作。
[0014]进一步地，所述控制系统还包括：感知车辆运行过程中的环境信息，并基于所述环境信息避免车辆发生碰撞的环境感知安全保护单元。
[0015]进一步地，所述环境感知安全保护单元设置在车辆本体上，包括：
[0016]采集车辆运行区域内三维点云数据的激光扫描仪；
[0017]采集车辆运行区域内图像数据的摄像头；
[0018]对所述激光扫描仪采集的点云数据和所述摄像头采集的图像数据进行融合，基于融合数据对运行车辆的外部环境进行感知的感知控制器；
[0019]所述感知控制器与车辆PLC控制器进行数据通讯的协议网关。
[0020]进一步地，所述控制系统还包括：设置在车辆本体上实现车辆自动对位的大吨位高精度自动对位控制单元；
[0021]所述大吨位高精度自动对位控制单元包括：电机、变频器、测距增量编码器、运动模型和测速编码器；其中，测距增量传感器进行测距，车辆PLC控制器基于测距结果利用运动模型对变频器进行控制，变频器驱动电机使车辆停止在目标位置，完成自动对位；电机的转速经由测速编码器反馈至运动模型，形成闭环控制。
[0022]进一步地，所述大吨位高精度自动对位控制单元还包括：设置在车辆上的RFID编码识别器和设置在目标位置的RFID感应磁头；所述RFID编码识别器通过RFID感应磁头所在区域时，激活编码识别功能，并经过车辆PLC控制器识别出具体炉号；车辆PLC控制器将识别出的炉号与所述中央冗余PLC控制器路径规划要求的目标位置进行比对，若识别出的炉号符合所述中央冗余PLC控制器的路径规划目的炉号，即可用车辆PLC控制器内预置的目标位置的绝对距离对应值，修正测距增量编码器的对应值，消除编码器累计误差。
[0023]进一步地，所述控制系统还包括：5G视频通讯单元；
[0024]所述5G视频通讯单元包括：设置于四套单车上的5G视频通讯模块、设置于地面的5G地面视频基站、与所述5G地面视频基站进行通信的中央视频交换机和通过所述中央视频交换机获取四套焦炉车辆的运行视频数据的中央视频服务器；所述中央视频服务器还用于将四套焦炉车辆的运行视频数据显示在中央控制室大屏上。
[0025]进一步地，所述5G视频通讯单元还包括：自动追踪视频控制器；
[0026]所述自动追踪视频控制器根据焦炉车辆四大车实际动作的执行情况，自动接收所述中央冗余PLC控制器的动作信息，调取中央视频服务器相应动作界面，通过视频解码器软件，自动投放到中央控制室大屏相应分割区。
[0027]进一步地，所述控制系统还包括：对焦炉车辆运行过程中的故障进行诊断的大数据分析及故障预诊断单元；
[0028]所述大数据分析及故障预诊断单元包括：设置在推焦车上的推焦传动部件振动传感器、挠度传感器及设置在中央控制室的中央数据服务器和中央大数据工作站；
[0029]所述振动传感器和挠度传感器测量出的振动、挠度数据通过以太网传送至所述中央冗余PLC控制器；所述中央数据服务器与所述中央数据交换机进行数据通讯，获取所述中央冗余PLC控制器中焦炉车辆运行的振动、挠度数据和视频信息，并传输至所述中央大数据工作站；所述中央大数据工作站获取所述中央数据服务器内的焦炉车辆运行的振动、挠度
数据和视频信息，基于不同炉号的同行程，分为炉前段与焦饼接触段的不同模型电流趋势分析，智能诊断推焦生产过程中异常原因和故障点。
[0030]又一方面，本专利技术还提供了一种焦炉车辆无人值守控制方法，应用于上述焦炉车辆无人值守控制系统，所述方法包括：
[0031]中央操作工作站通过中央冗余PLC控制器下发“一键循环开始”指令；
[0032]四套单车PLC控制器在接收到“一键循环开始”指令之后，控制车辆开始运行；
[0033]设备大吨位自动对位控制单元进行自动对位控制；
[0034]环境感知安全保护单元进行驾驶环境感知安全保护；
[0035]在车辆运行过程中，大数据分析及故障预诊断单元会持续判断是否有故障，5G视频通讯单元将行驶方向视频图像传输至中央控制室；
[0036]当到达工作目标位置且大数据分析及故本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦炉车辆无人值守控制系统，其特征在于，包括：中央冗余PLC控制器(1)、四套单车PLC控制器(2)、5G数据通讯模组(3)、5G地面数据基站(4)、中央数据交换机(5)和中央操作工作站(6)；其中：所述四套单车PLC控制器(2)包括推焦车PLC控制器、装煤车PLC控制器、导焦车PLC控制器和电机车PLC控制器；所述5G数据通讯模组(3)设置于四套单车上；所述5G地面数据基站(4)设置于地面，与所述5G数据通讯模组(3)进行数据通讯；所述中央数据交换机(5)设置于中央控制室，与所述5G地面数据基站(4)进行数据通讯；所述中央冗余PLC控制器(1)设置于中央控制室，通过所述中央数据交换机(5)与四套单车PLC控制器(2)进行双向信息交互；所述中央操作工作站(6)设置于中央控制室，通过所述中央数据交换机(5)与所述中央冗余PLC控制器(1)进行数据交换，用于完成四套焦炉车辆的中央运行信息显示，同时在获得指挥权的情况下，将中央操作权无人值守的“一键循环开始”指令下发给四套单车PLC控制器(2)，四套单车PLC控制器(2)综合所述中央冗余PLC控制器(1)的生产计划调度、运行许可、设备本体安全联锁关联数据，触发有效的车辆设备的无人驾驶路径规划指令，到达指定目标位置，完成炼焦生产工艺动作。2.根据权利要求1所述的一种焦炉车辆无人值守控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：感知车辆运行过程中的环境信息，并基于所述环境信息避免车辆发生碰撞的环境感知安全保护单元。3.根据权利要求2所述的一种焦炉车辆无人值守控制系统，其特征在于，所述环境感知安全保护单元设置在车辆本体上，包括：采集车辆运行区域内三维点云数据的激光扫描仪(21)；采集车辆运行区域内图像数据的摄像头(22)；对所述激光扫描仪(21)采集的点云数据和所述摄像头(22)采集的图像数据进行融合，基于融合数据对运行车辆的外部环境进行感知的感知控制器(20)；所述感知控制器(20)与车辆PLC控制器进行数据通讯的协议网关(23)。4.根据权利要求1所述的一种焦炉车辆无人值守控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：设置在车辆本体上实现车辆自动对位的大吨位高精度自动对位控制单元；所述大吨位高精度自动对位控制单元包括：电机、变频器(14)、测距增量编码器(17)、运动模型(18)和测速编码器(19)；其中，测距增量传感器(17)进行测距，车辆PLC控制器基于测距结果利用运动模型(18)对变频器(14)进行控制，变频器(14)驱动电机使车辆停止在目标位置，完成自动对位；电机的转速经由测速编码器(19)反馈至运动模型(18)，形成闭环控制。5.根据权利要求4所述的一种焦炉车辆无人值守控制系统，其特征在于，所述大吨位高精度自动对位控制单元还包括：设置在车辆上的RFID编码识别器(15)和设置在目标位置的RFID感应磁头(16)；所述RFID编码识别器(15)通过RFID感应磁头(16)所在区域时，激活编码识别功能，并经过车辆PLC控制器识别出具体炉号；车辆PLC控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙元华，袁浩杰，顾维，陈宏宇，张静，柯林，李全海，项智荣，袁经辉，覃学飞，
申请(专利权)人：大连华锐重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：