CN107934705A - 一种适用于自动化车间的电梯及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于自动化车间的电梯及其运行方法，在原有的普通电梯基础上，增加了轿厢内外接近开关、无线呼梯装置、光电传感器和无线操纵箱；能够在不改动普通电梯电气结构的情况下，通过电梯和AGV的通信实现自动调度，使自动化车间中的AGV能够高效有序的使用电梯进行跨楼层运输，提升运输效率。

Description

一种适用于自动化车间的电梯及其运行方法

技术领域

本发明属于电梯技术领域，特别涉及一种适用于自动化车间的电梯及其运行方法。

背景技术

为了厂房面积的高效利用和货物的运输便利，电梯早已成为工厂里标配的运输设备，可载人也可以运送货物。随着工业自动化的发展，工厂内的物流配送系统广泛应用了AGV小车作为运输工具。进一步的，需要将电梯纳入工厂自动物流配送的一部分，让AGV自主搭乘电梯，实现AGV的跨楼层配送。

然而，在现有自动化车间内，由于物料的运输需求，AGV小车是多点网络式分布持续运转的，电梯设备不属于AGV系统统一操作的部分。同时，当出现多台AGV同时有跨楼层运输需求且需要搭乘同一部电梯的情况时，也无法合理应对。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种适用于自动化车间的电梯，能够在不改动普通电梯电气结构的情况下，通过电梯和AGV的通信实现自动调度，使自动化车间中的AGV能够高效有序的使用电梯进行跨楼层运输，提升运输效率。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述电梯的运行方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种适用于自动化车间的电梯，在原有的普通电梯基础上，增加了轿厢内外接近开关、无线呼梯装置、光电传感器和无线操纵箱；

接近开关设置在各层的电梯轿门外侧以及电梯轿厢内，用于检测AGV的到达侯梯区域以及到达轿厢内情况，检测到AGV接近电梯层门并停留后，激活无线呼梯装置；

无线呼梯装置安装在普通电梯的各楼层召唤箱旁或召唤箱内；无线呼梯装置与电梯主控制器通过CAN总线连接，所述无线呼梯装置与原电梯召唤箱呼梯优先级一致，在所述接近开关动作前处于待机状态；所述无线呼梯装置通过低功耗无线网络与AGV通讯，其通讯方式可采用无线通信技术，包括Zigbee、wifi、射频技术；

光电传感器设置在各层的电梯层门外，用于检测电梯门的开合情况和电梯开门是否到位；

无线操纵箱安装在电梯的轿厢操纵箱内或操纵箱一侧，位于轿厢内的接近开关检测到AGV进入轿厢后，激活无线操纵箱；所述无线操纵箱与电梯主控制器通过CAN总线连接，无线操纵箱的优先级与原电梯操纵箱一致，在轿厢内接近开关动作激活前处于待机状态；无线操纵箱能够与AGV通过无线网络通讯，其通讯方式与无线呼梯装置相同；无线操纵箱具有楼层信号输入、开关门信号输入和报警信号输入的功能，通过CAN总线发送给电梯主控制器，其基本功能与电梯操纵箱相同；电梯主控制器通过CAN总线向无线操纵箱发送开关门到位信号以及电梯到达平层信号。

优选的，若AGV采用磁道航、激光导航和RFID定位其中的一种或多种的导航方式实现AGV小车的自动行驶，所述电梯还需按实际需求在轿厢内铺设磁条或在轿门处、轿厢内设置激光反射板、RFID读写设备，具体情况视导航方式决定。

优选的，RFID读写设备除具备定位功能以外，还用于识别侯梯AGV的类别；所述RFID读写设备通过标准接口RS232与所述无线呼梯装置连接；所述RFID读写器在射频区域内可同时查询多个标签，并能正确区分各个标签。

一种基于上述电梯的运行方法，包括以下步骤：

1、若在电梯到达呼梯层之前，AGV侯梯区域有一台AGV等候，无线呼梯装置激活后，向AGV小车的无线收发模块发送询问指令；

2、AGV小车无线通讯模块与AGV控制单元相连，若AGV无楼层移动需求，AGV无线通信模块对于电梯无线呼梯装置的询问指令不予响应，无线呼梯装置回到待机状态；若AGV有楼层移动需求，AGV控制单元通过AGV无线通信模块向所述电梯无线呼梯装置发送请求电梯的指令；指令内容为呼梯上行或呼梯下行；

3、电梯无线呼梯装置接收到的AGV呼梯信号符合所使用的无线通信方式的无线网络协议的信号，无线呼梯装置将呼梯信号发送至无线呼梯装置的协议转换器；协议转换器将呼梯信号转换为符合电梯协议的信号，并将所述信号输至电梯主控制器；

4、电梯主控制器接收并识别上述符合电梯协议的信号，然后根据指令运行电梯至呼梯楼层；

5、电梯到达AGV所在楼层，电梯门打开，光电传感器将电梯门打开信号以及电梯运行状态信号发送给无线呼梯装置，无线呼梯装置判断到达电梯是否与侯梯AGV呼梯请求方向一致，若一致，将电梯门打开的信号反馈给AGV，AGV收到电梯门打开的信号后启动并开始进入电梯；

6、置于电梯轿厢内接近开关检测到AGV进入轿厢，触发无线操纵箱；AGV小车进入轿厢后停留在合适位置，AGV发出已进入电梯指令至电梯无线操纵箱，所述无线操纵箱发送关门指令至电梯主控制器；

7、AGV控制单元通过AGV无线通信模块向所述电梯无线操纵箱发送楼层指令，指令内容为目的地楼层；

8、无线操纵箱将接收到的呼梯信号发送至所述无线操纵箱内的协议转换器；所述协议转换器将所述楼层选择信号转换为符合电梯协议的信号，并将所述信号输至电梯主控制器；电梯主控制器接收并识别上述符合电梯协议的信号，然后根据指令运行电梯至指定楼层；

9、电梯到达目标楼层后，电梯主控制器将电梯运行状态输出至无线操纵箱，所述无线操纵箱通过协议转换器将符合电梯协议的电梯状态信号转换成无线通信信号，输出至AGV的无线通讯模块；AGV接收到到达目的层信息，电梯门打开，轿厢内设置的光电传感器将电梯门打开信号发送给无线操纵箱，无线操纵箱将电梯门打开的信号反馈给AGV，AGV小车检测到轿门开启后，启动并离开电梯。

优选的，AGV侯梯区域有多台AGV等候时，在侯梯区域按先后到达顺序排列；RFID读写设备同时读取到多台AGV的身份信息，所读身份信息发送至无线呼梯装置，无线呼梯装置判别侯梯AGV尺寸是否符合同时乘梯需求，若符合系统预设的同乘需求，则分别向AGV小车无线收发模块发送询问指令。

优选的，若AGV对无线呼梯装置的询问指令均不予响应，且AGV处于静止状态，所述无线呼梯装置发送状态异常信号至所述电梯主控制器，报值班室等待人工处理。

优选的，若出现两台AGV同时搭乘电梯需求，无线呼梯装置将电梯门打开的信号按到达侯梯区域的先后顺序反馈给AGV，AGV收到电梯门打开的信号后先后启动，并分别开始沿指定路线进入电梯；若两台AGV呼梯需求方向相反，无线呼梯装置通过逻辑判断将电梯门开门信号反馈给相对应的AGV，对应AGV收到电梯门打开的信号后启动并开始进入电梯；电梯光幕在检测到光束被阻挡时轿门开启，当AGV完全进入电梯前电梯门不会关闭。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明提出的电梯不需要改变电梯原本的控制方式，只需要增加提供给AGV通信的无线召唤箱和无线操纵箱，两者与电梯控制主机的通信类似电梯的副召唤箱和副操纵箱，且具备基本的呼梯，控制开关门，选择楼层的功能，使电梯能够适用于人机混用的工厂环境。

附图说明

图1是实施例无线呼梯装置控制示意图。

图2是实施例无线操纵箱控制示意图。

图3是本实施例的无线呼梯装置/无线操纵箱的结构框图。

图4是实施例电梯控制流程图。

图5是实施例电梯的轿底板示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

所述工厂专用电梯，在原有的普通电梯基础上，增加了无线呼梯装置，轿厢内外接近开关，光电传感器，无线操纵箱，并在AGV操作运行模式下启动开门延时功能，开门时间延时5s。若AGV采用磁道航，激光导航，RFID定位等导航方式实现AGV小车的自动行驶，所述工厂专用电梯还需按实际需求在轿厢内铺设磁条，或轿门处、轿厢内设置激光反射板，RFID读写设备等，具体情况视导航方式决定。所述接近开关设置在各层的电梯轿门一侧，以及电梯轿厢内，用于检测AGV的到达轿厢内以及到达侯梯区域情况，检测到AGV接近电梯层门并停留后，激活无线呼梯装置。所述无线呼梯装置安装在所述普通电梯的各楼层召唤箱旁或召唤箱内。所述无线呼梯装置与电梯主控制器通过CAN总线连接，所述无线呼梯装置与原电梯召唤箱呼梯优先级一致，在所述接近开关动作前处于待机状态。所述无线呼梯装置通过低功耗无线网络与AGV通讯，其通讯方式可采用包括且不限于Zigbee，wifi，射频技术等无线通信技术。所述光电传感器设置在各层的电梯层门外，用于检测电梯门的开合情况，和电梯开门是否到位。所述无线操纵箱安装在所述电梯的轿厢操纵箱内或操纵箱一侧，上述位于轿厢内的接近开关检测到AGV进入轿厢后，激活无线操纵箱。所述无线操纵箱与电梯主控制器通过CAN总线连接，所述无线操纵箱的优先级与原电梯操纵箱一致，在所述轿厢内接近开关动作激活前处于待机状态。无线操纵箱能够与AGV通过无线网络通讯，其通讯方式与上述无线呼梯装置相同。无线操纵箱具有楼层信号输入，开关门信号输入，报警信号输入的功能，通过CAN总线发送给电梯主控制器，其基本功能与电梯操纵箱相同。电梯主控制器通过CAN总线向无线操纵箱发送开关门到位信号以及电梯到达平层信号。

所述RFID读写设备除具备定位功能以外，主要用于识别侯梯AGV的类别。所述RFID读写设备通过标准接口RS232与所述无线呼梯装置连接。由于同一个工厂、车间中由于运输需求会采用不同尺寸的AGV小车，为了区分各个尺寸的AGV小车，可在使用前在AGV合理位置上贴附电子标签(所述电子标签采用无源背贴式电子标签，标签内储存所标识AGV的型号和尺寸信息)，作为AGV色身份识别。所述RFID读写器在射频区域内可同时查询多个标签，并能正确区分各个标签。其作用为，通过读取储存在电子标签内的侯梯AGV身份信息发送至无线呼梯装置。根据所述轿厢深度，如所述轿厢在AGV不需要转弯的前提下能够容纳多台AGV同时搭乘，无线呼梯装置系统内预设能够容纳的AGV台数和组合方式，同一轿厢内同时乘梯AGV数量不应超过两台。若侯梯的AGV的规格符合预设的多台AGV同时搭乘电梯，并且在电梯到达前同时处于侯梯位置。在电梯到平层开门后，按顺序依次进入轿厢。

参见图1-图3，本发明的工厂专用电梯配备与AVG独立通信功能模块，除了行使正常电梯功能外，适用于配备无线收发模块的AGV小车，使其能在无人工干预情况下自助操控电梯进行楼层移动。所述无线呼梯装置设置在所述电梯各楼层电梯召唤箱内，所述电梯无线呼梯装置在AGV小车接近厅门处接近开关时触发。所述RFID读写设备与所述电梯无线呼梯装置通过标准接口RS232连接，RFID读写设备通过扫描侯梯区域的AGV上附着的电子标签并将AGV的身份信息，在AGV的侯梯区域设有专用侯梯导轨、磁条或其他定位方式引导的专用区域，所述接近开关设置在电梯外侧厅门旁，具体位置因环境进行调整。接近开关的检测范围可按需求情况调整。图5为本发明专用电梯的轿底板部分示意图，包括AGV侯梯区域1，导轨/磁条2，轿底板3。图示导轨/磁条2在进入轿厢前有三个分支，分别为分支A，分支B，分支C。

若在电梯到达呼梯层之前，AGV侯梯区域有一台AGV等候，所述无线呼梯装置激活后，向AGV小车的无线收发模块发送询问指令。AGV小车无线通讯模块与AGV控制单元相连，若AGV无楼层移动需求，AGV无线通信模块对于所述电梯无线呼梯装置的询问指令不予响应，无线呼梯装置回到待机状态。若AGV有楼层移动需求，AGV控制单元通过AGV无线通信模块向所述电梯无线呼梯装置发送请求电梯的指令。指令内容为呼梯上行或呼梯下行。

AGV侯梯区域有多台AGV等候时，在侯梯区域1沿导轨/磁条按先后到达顺序排列。所述RFID读写设备(RFID读写设备可以通过调节射频发射功率调整读写范围，其读写范围控制在最大半径不超过两台AGV的长度总和的1.2倍，具体视场景运行需求决定)同时读取到多台AGV的身份信息(不大于两台)，所读身份信息发送至所述无线呼梯装置，无线呼梯装置判别侯梯AGV尺寸是否符合同时乘梯需求，若符合系统预设的同乘需求，则分别向AGV小车无线收发模块发送询问指令。

若AGV对无线呼梯装置的询问指令均不予响应，且AGV处于静止状态，所述无线呼梯装置发送状态异常信号至所述电梯主控制器，报值班室等待人工处理。若AGV响应对无线呼梯装置询问指令并发送请求电梯指令。指令内容为呼梯上行或呼梯下行。

所述电梯无线呼梯装置与电梯主控制器通过CAN总线连接，接收到的所述AGV呼梯信号符合所使用的无线通信方式的无线网络协议的信号(其通讯方式可采用包括且不限于Zigbee，wifi，射频技术等无线通信技术)，无线呼梯装置将所述呼梯信号发送至所述无线呼梯装置的协议转换器。所述协议转换器将所述呼梯信号转换为符合电梯协议的信号，并将所述信号输至电梯主控制器。

电梯主控制器接收并识别上述符合电梯协议的信号，然后根据指令运行电梯至呼梯楼层。电梯到达AGV所在楼层，电梯门打开，光电传感器将电梯门打开信号以及电梯运行状态信号(上行/下行)发送给无线呼梯装置，无线呼梯装置判断到达电梯是否与侯梯AGV呼梯请求方向一致，若一致，将电梯门打开的信号反馈给AGV，AGV收到电梯门打开的信号后启动并开始进入电梯。单台AGV乘坐电梯时，沿导轨/磁条B进入电梯。若出现两台AGV同时搭乘电梯需求(两台AGV发送的请求电梯指令均为呼梯上行或下行)，无线呼梯装置将电梯门打开的信号按到达侯梯区域的先后顺序反馈给AGV，AGV收到电梯门打开的信号后先后启动，并分别开始沿导轨/磁条A，导轨/磁条C进入电梯。若两台AGV呼梯需求方向相反，无线呼梯装置通过逻辑判断将电梯门开门信号反馈给相对应的AGV，对应AGV收到电梯门打开的信号后启动并开始进入电梯。电梯光幕在检测到光束被阻挡时轿门开启，当AGV完全进入电梯前电梯门不会关闭。

置于电梯轿厢内接近开关检测到AGV进入轿厢，触发无线操纵箱。AGV小车需配备距离/位置检测装置，确保进入轿厢后停留在合适位置，当检测到轿厢内的墙壁距离小于指定距离时，AGV发出已进入电梯指令至电梯无线操纵箱，所述无线操纵箱发送关门指令至电梯主控制器。

所述电梯无线操纵箱向AGV小车发送询问指令，若AGV无应答，则发送开门指令至电梯主控制器，电梯门打开，等待人工操作。若AGV响应，AGV无线通信模块随后向所述电梯无线操纵箱发送关门指令。AGV控制单元通过AGV无线通信模块向所述电梯无线操纵箱发送楼层指令，指令内容为目的地楼层。

无线操纵箱将接收到的呼梯信号发送至所述无线操纵箱内的协议转换器。所述协议转换器将所述楼层选择信号转换为符合电梯协议的信号，并将所述信号输至电梯主控制器。

电梯主控制器接收并识别上述符合电梯协议的信号，然后根据指令运行电梯至指定楼层。电梯到达目标楼层后，电梯主控制器将电梯运行状态输出至无线操纵箱，所述无线操纵箱通过协议转换器将符合电梯协议的电梯状态信号转换成无线通信信号，输出至AGV的无线通讯模块。

AGV接收到到达目的层信息，电梯门打开，轿厢内设置的光电传感器将电梯门打开信号发送给无线操纵箱，无线操纵箱将电梯门打开的信号反馈给AGV，AGV小车检测到轿门开启后，启动并离开电梯。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于自动化车间的电梯，其特征在于，在原有的普通电梯基础上，增加了轿厢内外接近开关、无线呼梯装置、光电传感器和无线操纵箱；

接近开关设置在各层的电梯轿门外侧以及电梯轿厢内，用于检测AGV的到达侯梯区域以及到达轿厢内情况，检测到AGV接近电梯层门并停留后，激活无线呼梯装置；

无线呼梯装置安装在普通电梯的各楼层召唤箱旁或召唤箱内；无线呼梯装置与电梯主控制器通过CAN总线连接，所述无线呼梯装置与原电梯召唤箱呼梯优先级一致，在所述接近开关动作前处于待机状态；所述无线呼梯装置通过低功耗无线网络与AGV通讯，其通讯方式可采用无线通信技术，包括Zigbee、wifi、射频技术；

光电传感器设置在各层的电梯层门外，用于检测电梯门的开合情况和电梯开门是否到位；

无线操纵箱安装在电梯的轿厢操纵箱内或操纵箱一侧，位于轿厢内的接近开关检测到AGV进入轿厢后，激活无线操纵箱；所述无线操纵箱与电梯主控制器通过CAN总线连接，无线操纵箱的优先级与原电梯操纵箱一致，在轿厢内接近开关动作激活前处于待机状态；无线操纵箱能够与AGV通过无线网络通讯，其通讯方式与无线呼梯装置相同；无线操纵箱具有楼层信号输入、开关门信号输入和报警信号输入的功能，通过CAN总线发送给电梯主控制器，其基本功能与电梯操纵箱相同；电梯主控制器通过CAN总线向无线操纵箱发送开关门到位信号以及电梯到达平层信号。

2.根据权利要求1所述的适用于自动化车间的电梯，其特征在于，若AGV采用磁道航、激光导航和RFID定位其中的一种或多种的导航方式实现AGV小车的自动行驶，所述电梯还需按实际需求在轿厢内铺设磁条或在轿门处、轿厢内设置激光反射板、RFID读写设备，具体情况视导航方式决定。

3.根据权利要求1所述的适用于自动化车间的电梯，其特征在于，RFID读写设备除具备定位功能以外，还用于识别侯梯AGV的类别；所述RFID读写设备通过标准接口RS232与所述无线呼梯装置连接；所述RFID读写器在射频区域内可同时查询多个标签，并能正确区分各个标签。

4.一种基于权利要求1所述电梯的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、若在电梯到达呼梯层之前，AGV侯梯区域有一台AGV等候，无线呼梯装置激活后，向AGV小车的无线收发模块发送询问指令；

S2、AGV小车无线通讯模块与AGV控制单元相连，若AGV无楼层移动需求，AGV无线通信模块对于电梯无线呼梯装置的询问指令不予响应，无线呼梯装置回到待机状态；若AGV有楼层移动需求，AGV控制单元通过AGV无线通信模块向所述电梯无线呼梯装置发送请求电梯的指令；指令内容为呼梯上行或呼梯下行；

S3、电梯无线呼梯装置接收到的AGV呼梯信号符合所使用的无线通信方式的无线网络协议的信号，无线呼梯装置将呼梯信号发送至无线呼梯装置的协议转换器；协议转换器将呼梯信号转换为符合电梯协议的信号，并将所述信号输至电梯主控制器；

S4、电梯主控制器接收并识别上述符合电梯协议的信号，然后根据指令运行电梯至呼梯楼层；

S5、电梯到达AGV所在楼层，电梯门打开，光电传感器将电梯门打开信号以及电梯运行状态信号发送给无线呼梯装置，无线呼梯装置判断到达电梯是否与侯梯AGV呼梯请求方向一致，若一致，将电梯门打开的信号反馈给AGV，AGV收到电梯门打开的信号后启动并开始进入电梯；

S6、置于电梯轿厢内接近开关检测到AGV进入轿厢，触发无线操纵箱；AGV小车进入轿厢后停留在合适位置，AGV发出已进入电梯指令至电梯无线操纵箱，所述无线操纵箱发送关门指令至电梯主控制器；

S7、AGV控制单元通过AGV无线通信模块向所述电梯无线操纵箱发送楼层指令，指令内容为目的地楼层；

S8、无线操纵箱将接收到的呼梯信号发送至所述无线操纵箱内的协议转换器；所述协议转换器将所述楼层选择信号转换为符合电梯协议的信号，并将所述信号输至电梯主控制器；电梯主控制器接收并识别上述符合电梯协议的信号，然后根据指令运行电梯至指定楼层；

S9、电梯到达目标楼层后，电梯主控制器将电梯运行状态输出至无线操纵箱，所述无线操纵箱通过协议转换器将符合电梯协议的电梯状态信号转换成无线通信信号，输出至AGV的无线通讯模块；AGV接收到到达目的层信息，电梯门打开，轿厢内设置的光电传感器将电梯门打开信号发送给无线操纵箱，无线操纵箱将电梯门打开的信号反馈给AGV，AGV小车检测到轿门开启后，启动并离开电梯。

5.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，AGV侯梯区域有多台AGV等候时，在侯梯区域按先后到达顺序排列；RFID读写设备同时读取到多台AGV的身份信息，所读身份信息发送至无线呼梯装置，无线呼梯装置判别侯梯AGV尺寸是否符合同时乘梯需求，若符合系统预设的同乘需求，则分别向AGV小车无线收发模块发送询问指令。

6.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，若AGV对无线呼梯装置的询问指令均不予响应，且AGV处于静止状态，所述无线呼梯装置发送状态异常信号至所述电梯主控制器，报值班室等待人工处理。

7.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，若出现两台AGV同时搭乘电梯需求，无线呼梯装置将电梯门打开的信号按到达侯梯区域的先后顺序反馈给AGV，AGV收到电梯门打开的信号后先后启动，并分别开始沿指定路线进入电梯；若两台AGV呼梯需求方向相反，无线呼梯装置通过逻辑判断将电梯门开门信号反馈给相对应的AGV，对应AGV收到电梯门打开的信号后启动并开始进入电梯；电梯光幕在检测到光束被阻挡时轿门开启，当AGV完全进入电梯前电梯门不会关闭。