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摘要：介绍了无人化行车自动控制系统的架构以及控制逻辑。无人行车自动控制系统主要由大车控制系统、小车控制系统、起升控制系统、智能吊具系统、定位系统、行车防撞保护系统、行车排水系统、报警系统构成。
引言
随着科技的不断进步和创新、企业的不断发展。从2002年第一台无人值守行车研发成功并在韩国浦项制铁投产，到2017年宝钢股份1730区域率先实现行车无人化全自动化智能操作。无人化行车降低了人工成本，提高了生产安全系数，由简单的指令操作替代了过去繁琐的人工操作，提高了工作效率。无人行车自动控制系统是无人行车全自动仓库系统的重要组成部分，是实现行车无人化控制的关键因素。
1.自动控制系统与WMS系统
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2.大车控制系统
当起升装置到达防摇高度后，WMS系统向自动控制系统发送大车目标位置坐标值，自动控制系统根据大车当前坐标值与目的位置坐标值控制大车运行的方向，如果目标位置坐标大于当前位置坐标，大车正向运行。如果目标位置坐标小于当前位置坐标，大车反向运行，当大车到达目标位置后，再向WMS请求下一步指令。
3.小车控制系统
当起升装置到达防摇高度后，WMS系统向自动控制系统发送小车目标位置坐标值，自动控制系统根据小车当前坐标值与目的位置坐标值控制小车运行的方向，如果目标位置坐标大于当前位置坐标，小车正向运行。如果目标位置坐标小于当前位置坐标，小车反向运行，当行车到达目标位置后，再向WMS请求下一步指令。
4.起升控制系统
（1）起升系统下降时在不同高度运行速度不一致。当大小车到达WMS发送的取卷目标位置时，WMS系统向自动控制系统发送起升目标位置坐标，起升系统开始下降至目标高度吊取钢卷。起升开始加速下降，当高度接近钢卷顶部，夹钳开始减速，避免速度过快夹钳撞击卷面造成不必要的损失，当夹钳下对中传感器被钢卷遮挡时，起升继续减速，到达目标位置夹钳开始动作夹紧钢卷。当夹钳夹紧信号，载荷信号动作，夹钳不再动作，完成取卷指令。
（2）起升系统进行带载上升作业，起升系统开始逐步加速，接近防摇高度开始慢慢减速，避免速度过快冲过防摇高度。
（3）大小车到达WMS发送的落卷目标位置时，WMS系统向自动控制系统发送起升落卷位置坐标，起升系统开始落关下降，逐级加速，当前高度小于目的位置加上700mm，开始减速变为三挡，继续下降200mm减速变为二挡，接着下降100mm减速变为一档，当载荷信号消失记录当前高度坐标，继续下降50mm，夹钳打开至最大位置，完成落卷指令。
（4）夹钳开始空钩加速上升，接近防摇高度开始慢慢减速，到达防摇高度，向WMS系统请求下一步指令。
5.智能吊具系统
智能吊具系统有7种传感器①顶部防撞传感器，当夹钳下降高度过低时保护夹钳不会损坏钢；②传感器为载荷传感器，检测夹钳上是否有负载；③传感器为钢卷孔洞检测传感器，共有3个传感器分别为前对中传感器，后对中传感器，下对中传感器用于夹钳定位；④⑤为底部防撞传感器，④为模拟量传感器，⑤为开关量传感器，当夹钳下降过低防止撞击地面损坏夹钳；⑥为夹紧传感器，当传感器动作夹钳停止关闭动作，防止钢卷被夹坏；⑦为夹钳开度传感器，测量当前夹钳的开度。
（1）当起升下降取卷，到达一定高度范围内夹钳三个对中传感器，从被遮挡到恢复遮挡时夹钳停止下降，夹钳开始关闭动作，夹紧传感器动作时，夹钳停止关闭，夹钳开始上升，当两个载荷信号动作，判断夹紧，载荷，夹钳开度传感器均动作正常，起升开始加速上升。
（2）起升开始落关放卷，起升高度下降到目标高度，当载荷信号动作，夹钳继续下降50mm，夹钳打开动作，判断夹紧，载荷，夹钳开度传感器均动作正常，夹钳开始上升完成放卷动作。
（3）当夹钳需要旋转吊卷时，WMS系统会发送目标转角，自动控制系统会与当前转角进行比较，当目标转角大于夹钳当前角度，夹钳正向旋转。当目标转角小于当前角度，夹钳反向旋转。夹钳刚开始旋转，自动控制系统输出高频率使其快速旋转，当前角度与目标转角小于15度时，减小旋转速度避免超出目标角度，同时减小夹钳的晃动，使旋转更加平稳。
6.定位系统
（1）大车定位系统
大车定位采用的是格雷母线检测系统，大车坐标由格雷母线检测完成，格雷母线地面部分安装在整跨行车过道扶手旁，天线板安装在大车上，天线连接至地址解码器，地址解码后通过RS232通讯转换为DeviceNet通讯传输给自动控制系统，从而获取大车当前坐标。
（2）小车定位系统
小车激光检测装置安装在大车端梁上，反光板安装在小车上。采集的数据通过EtherNet/IP以太网方式传输给自动控制系统，从而获取小车当前坐标。
（3）起升定位系统
由安装在钢丝绳滚筒后旋转编码器检测完成，编码器测量夹钳起升高度，测量的数据通过EtherNet/IP以太网方式传输给自动控制系统，获取起升当前坐标。
7.行车防撞保护系统
大车防撞激光检测装置安装在大车端梁上，反光板安装在另外一个大车端梁上。信号通过EtherNet/IP以太网方式传输给行车自动控制系统，当激光检测两车距离小于20米，自动控制系统给两台车同时发送减速命令，当两台车距离小于10米时，同时发出急停信号，避免两车相撞。同时可以根据两车格雷母线之间的差值，加上测量格雷母线天线板之间距离与防撞反光板之间距离差值，以同样的方法当两车大车坐标距离过近时，自动控制系统发出减速与停止信号，双重保护确保行车之间的安全运行。
8.行车排水系统
由于行车驾驶室以及电气室里配有空调系统，空调运行一段时间后，集水箱水位超过设定值自动控制系统会向WMS系统发出高水位的报警信号，WMS根据机组生产的节奏在合适的时候发出排水指令，行车将开到就近的排水点，自动控制系统打开排水电磁阀排出集水箱中的水，当完成排水动作后，过10秒钟等电磁阀关闭到位，自动控制系统向WMS发送排水完成信号，向WMS系统请求继续作业指令。
9.报警系统
自动控制系统具备自动报警功能，一旦出现设备故障问题能够及时发送报警信号，避免安全事故的发生，能让故障信息传输更加及时、有效和全面，促使生产作业有序开展。报警系统能把行车作业过程中产生的设备故障，网络故障，危险信号等信息及时迅速的告知操作人员，操作人员通过视频监控系统查看故障行车的状态，通过手动复位故障或者切换遥控器操作行车，节省处理故障时间，保证生产作业有效且高速的进行。
结语
自动控制系统实现了通过可编程逻辑控制器发出的一些简单指令代替了过去繁琐的人工操作，大大提高了生产效率，降低了生产的安全风险，节省了人力资源，延长了设备使用寿命，直观、快捷地反应行车运行状态。
参考文献：
[1]孟帅。无人化行车智能控制技术的研究.[J].自动化应用，2017（7）：48.
作者简介：
汪志彬（1991-），男，本科，主要研究无人化行车，工业自动化