發(fā)布時間:2025-04-28 來源:中國建材機械工業(yè)協(xié)會
企業(yè)概況 主要措施 傳統(tǒng)的行車效率低、能耗高,噪音大,系統(tǒng)復雜,自動化程度低,其定位準確度完全依賴駕駛員的熟練程度。這種起重機的性能顯然已無法滿足生產和安全要求,尤其是在聯(lián)合儲庫復雜無序的工藝環(huán)境中,智慧庫區(qū)起重機自動控制系統(tǒng)的研制更是勢在必行。 “智慧庫區(qū)起重機自動控制系統(tǒng)關鍵技術研究與應用”擬解決四個方面的問題:一是降低生產成本,二是提高生產效率,三是穩(wěn)定產品質量,四是加速數(shù)智化轉型。 發(fā)現(xiàn)、發(fā)明及創(chuàng)新點: 起重機無人駕駛系統(tǒng)構架 1.深度融合先進的平臺軟件、傳感技術、無線通訊技術、傳動技術、PLC處理技術以及物聯(lián)網(wǎng)技術,集成生產DCS系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、抓斗防搖系統(tǒng)、大車防撞系統(tǒng)、鋼絲繩防脫槽裝置、物料配料系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)等,開發(fā)了一套集全自動、半自動、手動一體的聯(lián)合儲庫起重機無人駕駛系統(tǒng),實現(xiàn)庫區(qū)無人化生產。 智慧庫區(qū)起重機自動控制系統(tǒng)以ICCS軟件系統(tǒng)為核心,向上可對接生產DCS系統(tǒng)(含配料系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng))、中控集中監(jiān)控系統(tǒng),向下可對接庫區(qū)地面IO分站和起重機自動控制系統(tǒng),同時ICCS軟件系統(tǒng)可對接視頻存儲和中控室PLC,實現(xiàn)視頻聯(lián)動及與PLC系統(tǒng)的交互。 起重機無人駕駛系統(tǒng)軟件界面 起重機駕駛模式包括全自動模式、半自動模式、手動模式,全自動模式由物流系統(tǒng)或生產DCS系統(tǒng)(配料系統(tǒng))發(fā)送卸料與供料信號,結合庫區(qū)四維模型通過AI算法,在作業(yè)距離、滿斗率、作業(yè)安全等多個維度取得最佳作業(yè)起重機、最佳抓料點與投料點,調度起重機自動從泊車位置啟動、移向抓取點、下降抓斗、抓取物料、提升抓斗、移向放料倉、投料,然后返回泊車位置或重復動作,實現(xiàn)無人操控,該模式為正常生產模式;半自動模式由操作員判斷生產需求、物料狀態(tài)及料位,選擇抓取和投放位置并輸入重復的次數(shù),起重機自動從泊車位置啟動、移向抓取點,下降抓斗、抓取物料,提升抓斗、移向進料口、稱重計量、投料、返回泊車位置或重復動作,實現(xiàn)半自動操控,該模式主要用于軟件系統(tǒng)或傳感器故障時生產;手動模式由操作員通過聯(lián)動臺或無線遙控器操縱起重機完成移動、抓斗升降、抓取、投料等動作,該模式主要用于檢修作業(yè)。 2.研究開發(fā)了適用于聯(lián)合儲庫環(huán)境的起重機自動定位裝置、防搖擺技術、4D成像建模技術,為起重機自動調度提供了數(shù)據(jù)基礎。 (1)研究開發(fā)了適用于聯(lián)合儲庫環(huán)境的起重機自動定位裝置與防搖擺系統(tǒng)。自動定位裝置實時為系統(tǒng)提供起重機位置坐標,包括大車、小車以及抓斗三大機構的定位。 三大機構使用絕對坐標與相對坐標形成初精結合的定位方式,消除累計誤差,實現(xiàn)精準定位。 聯(lián)合儲庫4D模型 (2)首次將基于視覺SLAM的三維形貌重建技術應用于建材聯(lián)合儲庫,通過與物流系統(tǒng)通訊,賦予三維模型時間信息,形成庫區(qū)物料4D模型,為起重機自動調度提供了數(shù)據(jù)基礎。 實時模擬物料輪廓形貌,起重機作業(yè)時,接收生產DCS系統(tǒng)生產指令,自動在作業(yè)距離、滿斗率、原材料成分、作業(yè)安全等多個維度取得最佳抓料點與卸料點,提高生產效率,穩(wěn)定產品質量。 3.采用三機構聯(lián)動和多機協(xié)同技術實現(xiàn)起重機自動調度和智能路徑規(guī)劃,大幅度提高了庫區(qū)物料的轉運效率。 根據(jù)生產指令合理規(guī)劃抓斗運行路徑,大車、小車、抓斗三機構同步運行,有效提升了單機效率,每作業(yè)循環(huán)縮短6-8秒;同時按最優(yōu)方式規(guī)劃作業(yè)任務,合理分配起重機,實現(xiàn)庫區(qū)內對每臺起重機的最優(yōu)協(xié)同作業(yè),比無多機協(xié)同最大可提升35%的極限效率。 實施效果 項目成果在葛洲壩宜城水泥混合材聯(lián)合儲庫成功應用,并在葛洲壩荊門水泥公司混合材聯(lián)合儲庫及原煤儲庫推廣應用,后續(xù)計劃推廣至葛洲壩水泥公司其它窯線企業(yè),并積極凝練成果,根據(jù)內部實踐經驗,嘗試在其它水泥企業(yè)、電力、化工等行業(yè)推廣應用。 1.經濟效益 智慧庫區(qū)起重機自動控制系統(tǒng)的應用解放勞動力,每臺起重機減少起重機駕駛員2人,宜城公司混合材聯(lián)合儲庫減少4名駕駛員,荊門公司混合材與原煤聯(lián)合儲庫減少6名駕駛員,減少人工成本約8.5萬元/人/年,合計節(jié)約人工成本4*8.5*2+6*8.5=119萬元。 大車、小車、抓斗三大運行機構采用變頻傳動技術降低了生產能耗,無人駕駛系統(tǒng)減少了不合規(guī)操作導致的異常損耗,通過遠程實時監(jiān)控設備健康狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)故障隱患,降低了設備的運行與維護成本,其中每臺起重機約減少運行維護成本6萬元/年,合計節(jié)約運行維護成本6*2*2+6*3=42萬元。 通過合理搭配原燃材料,每臺起重機抓取的低品位原燃材料摻入量增加1%,避免了資源浪費,節(jié)約原材料采購成本約6萬元/臺/年,合計節(jié)約原材料成本6*2*2+6*3=42萬元。 以上合計節(jié)約成本203萬元。 2.社會效益 項目實現(xiàn)水泥廠聯(lián)合儲庫起重機無人化作業(yè),降低了企業(yè)生產成本,提高了生產效率,穩(wěn)定了產品質量,推動了智能化發(fā)展。該項目入選國家工業(yè)和信息化部原材料工業(yè)司發(fā)布的2022年60個建材工業(yè)智能制造數(shù)字轉型典型案例,提升了水泥產品附加值及企業(yè)形象,推動品牌價值高端化,為行業(yè)數(shù)字化倉儲及未來工廠理論發(fā)展積累了寶貴的實踐經驗,對企業(yè)數(shù)字化轉型及智能工廠建設具有重要意義。