1 自動化起重機(jī)特點(diǎn)

（1）自動化起重機(jī)發(fā)展的趨勢

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，應(yīng)用者對于起重設(shè)備的要求也在不斷增加，其中安全性能、質(zhì)量問題等都是需要關(guān)注的重點(diǎn)。并且，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，促使無線通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)等一些基礎(chǔ)性的自動化技術(shù)創(chuàng)新，現(xiàn)代化起重機(jī)設(shè)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(jīng)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(chǎn)環(huán)境質(zhì)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(jī)設(shè)備，則可解決這一問題。

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

專用性：自動起重機(jī)都是為了滿足部分工藝需求而設(shè)計的專用起重機(jī)，工藝的復(fù)雜性決定起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

精細(xì)化：自動起重機(jī)根據(jù)控制工藝的要求不同，對結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)要求不一，配套的相關(guān)機(jī)、電、液設(shè)備對設(shè)備的加工精度、細(xì)節(jié)等要求極為嚴(yán)格。

高精度：精度是自動起重機(jī)的基礎(chǔ)，精度越高，成本越高，配套設(shè)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(jié)構(gòu)決定效率的高低，效率也決定將機(jī)械的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和成本。機(jī)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(jī)尤為重要，合適的吊具一定要配合起重機(jī)對載荷吊的起、抓得住、抓的準(zhǔn)。

（2）智能無人化起重機(jī)的優(yōu)勢

目前國內(nèi)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(nèi)實(shí)現(xiàn)信息的集中管理和共享，提高生產(chǎn)控制的水平和產(chǎn)品質(zhì)量。在智能、無人化起重機(jī)這樣的背景下，無人化自動行車的使用范圍、規(guī)模不斷擴(kuò)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(chǎn)品質(zhì)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(jī)典型架構(gòu)

中控室

庫管系統(tǒng)（服務(wù)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(shè)備接口；中控室操作臺；通訊系統(tǒng)。

車載系統(tǒng)

變頻驅(qū)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(yuǎn)程I/O；安全圍欄管理；人工操作區(qū)域管理；設(shè)備維護(hù)前管理；車輛裝卸區(qū)管理；地面網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。

（4）智能無人化起重機(jī)系統(tǒng)三層架構(gòu)設(shè)計

WMS 系統(tǒng)：計劃管理層

WMS系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)庫區(qū)物料位置的記錄和管理，在庫區(qū)入料和進(jìn)料作業(yè)時，實(shí)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(fù)責(zé)卸料口的分配和管理，當(dāng)檢測到生產(chǎn)線有物料下線時，下發(fā)作業(yè)指令給起重機(jī)執(zhí)行抓取任務(wù)。

ECS系統(tǒng)：設(shè)備管理層

負(fù)責(zé)對設(shè)備的健康度以及無人行車作業(yè)區(qū)的安全進(jìn)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(jī)執(zhí)行相應(yīng)的抓料任務(wù)。在作業(yè)較為繁忙或者設(shè)備故障時，可自動啟動第二臺設(shè)備作業(yè)。

智能無人化起重機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)：設(shè)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(jī)自動運(yùn)行至目標(biāo)位置進(jìn)行抓料任務(wù)，此外行車還帶有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)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(hù)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(jī)關(guān)鍵技術(shù)

物料防搖技術(shù)

普通起重機(jī)在工作時，隨著大、小車的運(yùn)行吊具會發(fā)生晃動，電氣減搖擺對機(jī)械結(jié)構(gòu)沒有影響，減擺率可達(dá)到90%以上，可做到2個擺動周期內(nèi)擺動幅度小于30mm，如配合起重機(jī)定位擺動小于5mm，其調(diào)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(dāng)前速度自動計算所需的減速停止距離，在距離目標(biāo)位置的距離達(dá)到該值時，PLC系統(tǒng)給驅(qū)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(jī)構(gòu)位置定位方法：

起升機(jī)構(gòu)定位：絕對值編碼器

水平運(yùn)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(shù)

通過3D掃描定位待處理物料，并控制起重機(jī)自動定位。

智能吊具

針對不同應(yīng)用場合，使用不同的智能吊具，采用智能檢測技術(shù)實(shí)時檢測吊具狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)從有人到無人轉(zhuǎn)變。

（6）智能無人化起重機(jī)技術(shù)難點(diǎn)

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(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備，需根據(jù)其特性和工藝進(jìn)行設(shè)計，符合其控制的要求。機(jī)械結(jié)構(gòu)的多樣化：基本上每一臺都需要根據(jù)工藝要求進(jìn)行設(shè)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(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素，吊具的種類復(fù)雜，跨的領(lǐng)域較多，而且

是需要根據(jù)客戶的實(shí)際使用效果不斷驗(yàn)證和調(diào)整。

控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度：行業(yè)共識：機(jī)械結(jié)構(gòu)和吊具越簡單的起重機(jī)，控制系統(tǒng)越復(fù)雜，基數(shù)要求越簡單的，風(fēng)險程度越大。即使同一客戶每臺起重機(jī)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(jī)的控制系統(tǒng)都需要根據(jù)工藝需求進(jìn)行變化，沒有標(biāo)準(zhǔn)化的自動起重機(jī)。

（7）智能無人化起重機(jī)的風(fēng)險和機(jī)遇

風(fēng)險

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

智能起重機(jī)沒有完全相同的。

智能無人化起重機(jī)相對普通起重機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)及調(diào)試周期較長。

成本增加。

機(jī)遇

提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度；和工廠設(shè)備配合，可提高競爭力；提高產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)；降低產(chǎn)品

成本。

2 經(jīng)典案例介紹

（1）智能加料起重機(jī)

該起重機(jī)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(yīng)用于鉻合金、錳合金、硅錳

合金、電石等產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)中，為生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

智能加料起重機(jī)主要特點(diǎn)

機(jī)械部分：作為電爐上料的關(guān)鍵設(shè)備，可靠性至關(guān)重要，該機(jī)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(jī)構(gòu)采用2臺電機(jī)+2臺減速機(jī)+1個卷筒的驅(qū)動方式，正常時2個電機(jī)同時出力，單臺驅(qū)動故障時，另外一臺還可以繼續(xù)運(yùn)行。大車采用4臺驅(qū)動機(jī)構(gòu)，小車采用2臺驅(qū)動機(jī)構(gòu)，任意一套出現(xiàn)問題，不影響設(shè)備繼續(xù)運(yùn)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(wǎng)絡(luò)+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(yuǎn)程柜+車間控制室+地面遠(yuǎn)程柜+中控室遠(yuǎn)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(dá)65℃以上，控制系統(tǒng)運(yùn)行至今仍然在繼續(xù)穩(wěn)定、可靠、安全的運(yùn)行。

自動化部分：國內(nèi)首臺自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化起重機(jī)，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(yùn)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(yuǎn)程協(xié)助、遠(yuǎn)程調(diào)試。

智能加料起重機(jī)拓?fù)鋱D

智能加料起重機(jī)使用效果

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

（2）智能提升機(jī)

該提升機(jī)是用于某集團(tuán)組件廠的太陽能光伏組件生產(chǎn)過程中各種貨物的轉(zhuǎn)運(yùn)。該工廠是國內(nèi)首個光伏產(chǎn)業(yè)無人化黑燈工廠，項目建成之后具備從WMS->MES->PLC->機(jī)器的無縫集成。

我司提供的智能提升機(jī)具備接收 MES、A MS(AGV管理系統(tǒng))和流水線等進(jìn)行對接和執(zhí)行的功能。并將各個提升機(jī)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(zhǔn)確、門口間隙小(AGV車輪小)、安全可靠、保護(hù)功能完善、故障率低等特點(diǎn)。

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

智能提升機(jī)主要特點(diǎn)

機(jī)械部分：作為工業(yè)4.0廠房的主要設(shè)備之一，起到了樓層之間貨物中轉(zhuǎn)的作用，因此對設(shè)備的可靠性至關(guān)重要，該機(jī)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(biāo)30mm），AGV進(jìn)出時平層精度≤±5mm，采用1臺電機(jī)+2臺減速機(jī)+2個卷筒的驅(qū)動方式，帶防墜落裝置。

電氣部分：每臺提升機(jī)的控制系統(tǒng)采用匯川AM610系列PLC+H3U系列PLC+CS710變頻器+網(wǎng)絡(luò)組成。系統(tǒng)分為三個部分，分車上電氣柜+轎廂遠(yuǎn)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(yuǎn)程控制模式（無人化運(yùn)行）。

自動化部分：國內(nèi)首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化提升機(jī)，具備如下功能：

（1）設(shè)有HTMS（提升機(jī)管理及調(diào)度系統(tǒng)；（2）和AMS（AGV管理及調(diào)度系統(tǒng)）通訊及控制；（3）和MES通訊及控制；（4）HTMS和AMS采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)通訊；（5）通訊中斷自動恢復(fù)功能；（6）多種操作模式任意切換，不同狀態(tài)安全可靠的運(yùn)行（7）平層精度≤±5mm，門坎間隙≤10m m，重負(fù)載不下沉；（8）遠(yuǎn)程管理、調(diào)試、檢修功能。

車間輸送設(shè)備

智能提升機(jī)使用效果

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