1 自動化起重機特點

（1）自動化起重機發(fā)展的趨勢

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，應用者對于起重設備的要求也在不斷增加，其中安全性能、質量問題等都是需要關注的重點。并且，隨著科學技術的不斷創(chuàng)新，促使無線通訊技術、傳感器技術等一些基礎性的自動化技術創(chuàng)新，現(xiàn)代化起重機設備也得到了有效地改善。傳統(tǒng)意義上人工操作的形式已經無法滿足現(xiàn)階段企業(yè)發(fā)展的需求。很多企業(yè)的生產環(huán)境質量較差，安全無法保障、人身易受傷害等情況都是存在的，使得企業(yè)人力資源的成本大，但如果采用無人起重機設備，則可解決這一問題。

智能無人化起重機的發(fā)展越來越受到用戶的青睞，主要體現(xiàn)在一下幾點：

專用性：自動起重機都是為了滿足部分工藝需求而設計的專用起重機，工藝的復雜性決定起重機的結構特點。

精細化：自動起重機根據(jù)控制工藝的要求不同，對結構的特點要求不一，配套的相關機、電、液設備對設備的加工精度、細節(jié)等要求極為嚴格。

高精度：精度是自動起重機的基礎，精度越高，成本越高，配套設施精度要求越高。如：承軌梁、軌道、車體、配套件、裝配等。

高效率：吊具的防搖結構決定效率的高低，效率也決定將機械的結構強度和成本。機械防搖效率較高、電氣防搖效率較低。

專用吊具：專用吊具對于智能無人化起重機尤為重要，合適的吊具一定要配合起重機對載荷吊的起、抓得住、抓的準。

（2）智能無人化起重機的優(yōu)勢

目前國內制造企業(yè)均在信息化和自動化方面大力投入，以便在整個企業(yè)范圍內實現(xiàn)信息的集中管理和共享，提高生產控制的水平和產品質量。在智能、無人化起重機這樣的背景下，無人化自動行車的使用范圍、規(guī)模不斷擴大。

優(yōu)化物流，提高作業(yè)效率；避免人為失誤；杜絕人身安全事故；提高產品質量；節(jié)約人工成本；免于惡劣環(huán)境作業(yè)。

（3）智能無人化起重機典型架構

中控室

庫管系統(tǒng)（服務器，操作站）；庫區(qū)管理PLC，與庫管系統(tǒng)接口，與庫區(qū)地面設備接口；中控室操作臺；通訊系統(tǒng)。

車載系統(tǒng)

變頻驅動系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)；傳感器系統(tǒng)，防搖、防撞、測距、激光掃描等；通訊系統(tǒng)。

庫區(qū)地面

地面控制系統(tǒng) PLC遠程I/O；安全圍欄管理；人工操作區(qū)域管理；設備維護前管理；車輛裝卸區(qū)管理；地面網絡通訊系統(tǒng)。

（4）智能無人化起重機系統(tǒng)三層架構設計

WMS 系統(tǒng)：計劃管理層

WMS系統(tǒng)主要負責庫區(qū)物料位置的記錄和管理，在庫區(qū)入料和進料作業(yè)時，實時記錄所有物料位置和高度等數(shù)據(jù)信息，存入管理系統(tǒng)。同時WMS系統(tǒng)還負責卸料口的分配和管理，當檢測到生產線有物料下線時，下發(fā)作業(yè)指令給起重機執(zhí)行抓取任務。

ECS系統(tǒng)：設備管理層

負責對設備的健康度以及無人行車作業(yè)區(qū)的安全進行診斷和管理，同時基于WMS系統(tǒng)的作業(yè)指令，自動分配起重機執(zhí)行相應的抓料任務。在作業(yè)較為繁忙或者設備故障時，可自動啟動第二臺設備作業(yè)。

智能無人化起重機執(zhí)行系統(tǒng)：設備終端

行車自帶定位檢測裝置和控制系統(tǒng)，可根據(jù)WMS系統(tǒng)的指令，控制起重機自動運行至目標位置進行抓料任務，此外行車還帶有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時將作業(yè)畫面?zhèn)鬟f給中控室監(jiān)控并儲存。同時行車還帶有安全系統(tǒng)，包括且不限于行車的防撞保護功能、鋼絲繩的斷裂檢測功能、定位系統(tǒng)故障等。

（5）智能無人起重機關鍵技術

物料防搖技術

普通起重機在工作時，隨著大、小車的運行吊具會發(fā)生晃動，電氣減搖擺對機械結構沒有影響，減擺率可達到90%以上，可做到2個擺動周期內擺動幅度小于30mm，如配合起重機定位擺動小于5mm，其調節(jié)原理如下：

自動定位

自動行車對定位功能要求較高，且需要防搖功能配合，減速曲線自動生成的位置控制模式，系統(tǒng)根據(jù)當前速度自動計算所需的減速停止距離，在距離目標位置的距離達到該值時，PLC系統(tǒng)給驅動器發(fā)出減速停止的曲線，變頻器按此執(zhí)行，定位精度誤差不大于5mm。

各機構位置定位方法：

起升機構定位：絕對值編碼器

水平運動位置檢測：激光測距儀、直線編碼器（條碼帶、光柵尺、磁尺等）

3D輪廓掃描技術

通過3D掃描定位待處理物料，并控制起重機自動定位。

智能吊具

針對不同應用場合，使用不同的智能吊具，采用智能檢測技術實時檢測吊具狀態(tài)，實現(xiàn)從有人到無人轉變。

（6）智能無人化起重機技術難點

對工藝過程的分析和理解：作為現(xiàn)代企業(yè)重要的物流轉運設備，需根據(jù)其特性和工藝進行設計，符合其控制的要求。機械結構的多樣化：基本上每一臺都需要根據(jù)工藝要求進行設計，難度大，樣式和種類繁多，可借鑒和利用程度低。

吊具的多樣化：吊具是制約自動化起重機發(fā)展的關鍵因素，吊具的種類復雜，跨的領域較多，而且

是需要根據(jù)客戶的實際使用效果不斷驗證和調整。

控制系統(tǒng)的復雜程度：行業(yè)共識：機械結構和吊具越簡單的起重機，控制系統(tǒng)越復雜，基數(shù)要求越簡單的，風險程度越大。即使同一客戶每臺起重機根據(jù)吊裝物的變化、安裝的位置、使用的環(huán)境等不一致，起重機的控制系統(tǒng)都需要根據(jù)工藝需求進行變化，沒有標準化的自動起重機。

（7）智能無人化起重機的風險和機遇

風險

智能無人化起重機基本上需要定制開發(fā)，每一個用戶車間環(huán)境、設備不同、工藝要求不同等原因

智能起重機沒有完全相同的。

智能無人化起重機相對普通起重機設計、生產及調試周期較長。

成本增加。

機遇

提高生產效率，降低勞動強度；和工廠設備配合，可提高競爭力；提高產品質量和品質；降低產品

成本。

2 經典案例介紹

（1）智能加料起重機

該起重機的成功研發(fā)打破了國外壟斷，不但為鎳鐵冶煉行業(yè)，也可以應用于鉻合金、錳合金、硅錳

合金、電石等產業(yè)的生產中，為生產企業(yè)帶來巨大的經濟效益和社會效益。

智能加料起重機主要特點

機械部分：作為電爐上料的關鍵設備，可靠性至關重要，該機具備：工作級別：A8，起重量：32t，自重約79t，起升速度：20m/min，大車速度：78m/min，小車速度：40m/min，各機構采用2臺電機+2臺減速機+1個卷筒的驅動方式，正常時2個電機同時出力，單臺驅動故障時，另外一臺還可以繼續(xù)運行。大車采用4臺驅動機構，小車采用2臺驅動機構，任意一套出現(xiàn)問題，不影響設備繼續(xù)運行。

電氣部分：控制系統(tǒng)采用美國A B公司的1756系列PLC+PF750系列變頻器+Controlnet冗余網絡+2711系列觸摸屏組成。系統(tǒng)分為四個部分，車上電氣室+小車遠程柜+車間控制室+地面遠程柜+中控室遠程柜組成，具備：中控室自動控制+車間控制室自動控制+車間控制室手動控制+現(xiàn)場遙控控制的操作模式。車間夏季最高溫度可達65℃以上，控制系統(tǒng)運行至今仍然在繼續(xù)穩(wěn)定、可靠、安全的運行。

自動化部分：國內首臺自主知識產權的自動化起重機，具備如下功能：

（1）多種操作模式任意切換；（2）不同狀態(tài)安全可靠的運行；（3）自動繞行（避免觸碰電極桶）；（4）單倉、多倉自動加料；（5）精確定位≤±5mm，最高可到≤±2mm；（6）起升同步和載荷自動分配，誤差<3%；（7）遠程協(xié)助、遠程調試。

智能加料起重機拓撲圖

智能加料起重機使用效果

該智能加料起重機投入使用以來，與普通加料起重機相比：生產效率提高83%、人力成本降低58%、能耗降低35%，但設備初期投資增加39%。

（2）智能提升機

該提升機是用于某集團組件廠的太陽能光伏組件生產過程中各種貨物的轉運。該工廠是國內首個光伏產業(yè)無人化黑燈工廠，項目建成之后具備從WMS->MES->PLC->機器的無縫集成。

我司提供的智能提升機具備接收 MES、A MS(AGV管理系統(tǒng))和流水線等進行對接和執(zhí)行的功能。并將各個提升機的狀態(tài)信息反饋給MES、AMS等的功能。具備無人化、自動化、智能化的功能，具備定位精度高(≤±3m m)、平層準確、門口間隙小(AGV車輪小)、安全可靠、保護功能完善、故障率低等特點。

該提升機不但可用于自動化、無人化、智能化的多層建筑的廠房內，而且可以用于重工業(yè)、輕工業(yè)等多種場合。

智能提升機主要特點

機械部分：作為工業(yè)4.0廠房的主要設備之一，起到了樓層之間貨物中轉的作用，因此對設備的可靠性至關重要，該機具備：靜載起重量：2.5t，提升速度：18m/m i n，平層精度≤±5mm，門坎間隙≤10m m（國標30mm），AGV進出時平層精度≤±5mm，采用1臺電機+2臺減速機+2個卷筒的驅動方式，帶防墜落裝置。

電氣部分：每臺提升機的控制系統(tǒng)采用匯川AM610系列PLC+H3U系列PLC+CS710變頻器+網絡組成。系統(tǒng)分為三個部分，分車上電氣柜+轎廂遠程柜+樓層控制盒，具備：檢修模式(手動操作)+自動模式（操作方式和客梯一樣）+遠程控制模式（無人化運行）。

自動化部分：國內首臺具有完全自主知識產權的智能化提升機，具備如下功能：

（1）設有HTMS（提升機管理及調度系統(tǒng)；（2）和AMS（AGV管理及調度系統(tǒng)）通訊及控制；（3）和MES通訊及控制；（4）HTMS和AMS采用標準以太網通訊；（5）通訊中斷自動恢復功能；（6）多種操作模式任意切換，不同狀態(tài)安全可靠的運行（7）平層精度≤±5mm，門坎間隙≤10m m，重負載不下沉；（8）遠程管理、調試、檢修功能。

車間輸送設備

智能提升機使用效果

該智能提升機與傳統(tǒng)提升機相比，生產效率提高95%，人力成本降低39%，能耗降低35%。