CN108931975B - 一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，在保证行车安全距离的前提下，由计算机系统根据行车作业任务的目标位置、行车反馈的实时位置计算分配另一辆行车的起吊区，再根据行车的优先级、任务生成时间、等待时间协调行车的作业执行过程，提高同跨两辆行车配合作业效率。本发明通过动态红线的方法分配行车作业任务，当同跨行车在执行任务出现冲突时根据任务优先级、发出时刻、避让时间等计算出最佳的行车协同作业方案，可以有效解决人工干预行车作业导致的劳动强度高、误操作等不足，有效提高了板坯库行车的作业效率。本发明可在钢铁行业涉及仓储管理中投入使用，具有很大的应用推广价值。

Description

一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法
技术领域
本发明涉及热轧板坯库行车控制技术领域，特别是涉及一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法。
背景技术
目前热轧板坯库的行车作业一般由操作人员选择作业命令后通过库管理系统发送给行车定位系统(CLTS)，行车收到后由行车工手动吊运完成并由CLTS系统把实绩发送给库管理系统。在实际生产过程中行车作业类型多样、优先级不一，而且同跨经常存在着交叉作业的现象，由于班组操作人为因素占主导因此往往行车命令得不到合理的分配，执行时也存在着调度不合理的问题，导致行车执行效率低最终影响上料节奏。以上海某钢厂的板坯库为例，在满负荷生产时板坯的上料节奏为320s/块，明显跟不上轧制节奏，这也严重制约了热轧产量的释放。
目前行车之间的协同作业完全靠手动，存在以下缺点：1)人工干预多、强度大，操作人员频繁的指吊干预不但增加了自身的劳动强度，也不利于板坯的精细化管理；2)行车作业效率低，人工协调行车作业不能综合考虑行车作业的优先级、任务时间等因素，因此作出的决策并不是最优的，这也降低了行车的作业效率。
发明内容
本发明为了克服上述热轧板坯库行车之间的手动控制协同作业的缺陷问题，提供一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，该控制方法在保证行车安全距离的前提下，由计算机系统根据行车作业任务的目标位置、行车反馈的实时位置计算分配另一辆行车的起吊区，再根据行车的优先级、任务生成时间、等待时间协调行车的作业执行过程，提高同跨两辆行车配合作业效率。
本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，包括以下步骤：
S1、行车位置测量：为了实现行车位置的精确定位，分别在1号行车、2号行车及板坯库墙体上安装有微波测距仪，1号行车、2号行车在移动或作业时必须始终保持安全距离S；
S2、行车作业任务分配：在跨中设置一根红线s0划分同跨1号行车、2号行车的作业起吊区，红线s0左边起吊任务分配给1号行车，红线s0右边起吊任务分配给2号行车；
S3、行车作业任务执行：计算机给出的行车指令包括移动、抓坯、放坯，根据任务避让时间算法、优先级避让时间算法、指令生成时间算法进行分段计算，并最终发送给行车指令，指示行车进行移动到目标位置进行避让或开展抓坯、放坯作业。
进一步地，所述步骤S1微波测距仪使1号行车、2号行车纵行定位偏差小于50mm。
进一步地，所述步骤S1微波测距仪使1号行车、2号行车横行定位偏差小于30mm。
进一步地，所述步骤S1安全距离S为22米。
进一步地，所述步骤S2行车作业任务分配，2号行车的任务分配是根据1号行车的目标作业位置及其安全距离来计算，如果计算出的分配点在红线s0左边则红线动态扩大到计算出的分配点，如果计算出的分配点在红线s0右侧则还是以红线s0为准。
进一步地，所述分配点为行车的目标作业位置加上安全距离S。
进一步地，所述步骤S3的任务避让时间算法，根据两辆行车的当前位置及作业任务的目标位置计算出行车的当前任务执行时间和先避让后执行任务的时间，任务执行总时间T1＝1号行车的任务完成时间t1+2号行车从避让位置开始到任务完成时间t2，任务执行总时间T2＝2号行车的任务完成时间t3+1号行车从避让位置开始到任务完成时间t4，如果T1<T2，则系统给1号行车发送抓坯或放坯任务指令，同时给2号行车发送移动指令进行避让；如果T1>T2，则系统给2号行发送抓坯或放坯任务执行指令，给1号行车发送移动指令。
进一步地，所述步骤S3的优先级避让时间算法，系统给优先级低的行车发送移动指令进行避让，给优先级高的行车发送执行指令，如果优先级相同则再根据行车任务避让时间算法进行任务执行。
进一步地，所述步骤S3的指令生成时间算法，根据行车作业的任务生成时间进行计算，行车命令生成时间＝系统当前时刻–行车任务生成时刻，行车作业命令生成时间短的行车避让作业命令生成时间长的行车。
进一步地，所述同跨两辆行车命令生成时间小于3分钟，采用任务避让时间算法，时间长的行车进行任务避让，时间短的行车进行任务执行；所述同跨两辆行车的命令生成时间大于等于3分钟且小于8分钟，采用优先级避让算法，优先级低的行车进行任务避让，优先级高的行车进行任务执行；所述同跨两辆行车的命令生成时间大于等于8分钟，采用任务生成时间避让算法，任务生成时间短的行车进行任务避让，任务生成时间长的行车进行任务执行。
本发明的有益效果：一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，正常情况下行车的作业任务分配和执行均由计算机自动控制，只有当行车出现异常故障时才考虑手动介入，从而降低人员劳动强度；计算机在库管理人员红线设定的基础上优化了作业分配，并根据当前行车任务的优先级、指令生成时间等因素协调行车的作业执行，使行车任务高效执行，从而提高行车作业总体效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
图1是本发明控制方法流程图；
图2是动态红线分配示意图；
图3是任务避让时间示意图；
图4是行车任务分配实施例示意图；
图5是行车任务执行实施例示意图。
具体实施方式
为了使本发明技术方案的内容和优势更加清楚明了，下面结合附图对本发明进一步描述。
热轧板坯库的物流极其复杂，既要保证不同来源、不同属性的板坯及时入库又要平衡轧线装钢节奏的要求，因此板坯库管理在热轧的生产组织中起着关键作用，而这其中板坯的堆放合理性是核心。以某钢厂板坯库为例，库区分3个跨(S1、S2、S3)，与主轧线成垂直布置。库区总共配置6台行车，地面设备主要包括M辊道、L辊道、A辊道、3台过跨台车、坯垛运输机(SPC)、1#、2#板坯提升机(SL1、SL2)、1#～4#保温坑、1#～4#保温炉。库区主要堆放5CC、6CC板坯和梅钢板坯，整个库区可存放的板坯量为35000吨。板坯库日常组织生产以HCR、DHCR、CCR三种方式组织生产,其中HCR板坯由L/M辊道或3#过跨台车送入，由相应跨60吨行车吊入保温炉或保温坑，再由行车吊入过跨台车送达SL1/SL2准备上料；DHCR板坯由L辊道送入,L辊道的板坯可以直接送达L6辊道准备上料；CCR板坯由L/M辊道、卡车、3#过跨台车或共管区送入，由相应跨60吨行车吊运入库，再由行车吊入过跨台车送达SL1/SL2或吊入SPC步进梁准备上料。
结合流程图1，一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，包括以下步骤：
S1、行车位置测量：为了实现行车位置的精确定位，分别在1号行车、2号行车及板坯库墙体上安装有微波测距仪，1号行车、2号行车在移动或作业时必须始终保持安全距离S；微波测距仪使1号行车、2号行车纵行定位偏差小于50mm；微波测距仪使1号行车、2号行车横行定位偏差小于30mm；安全距离S是个固定值，由行车的机械特性、刹车性能决定，安全距离S可以为22米。
S2、行车作业任务分配：在跨中设置一根红线s0划分同跨1号行车、2号行车的作业起吊区，红线s0左边起吊任务分配给1号行车，红线s0右边起吊任务分配给2号行车。
用固定红线分配作业任务虽然简单易懂但也有很大的局限性，例如：如果行车作业集中在红线一侧，那么一辆行车可能来不及做而另一辆行车却很空。为了改善这一问题，需要红线在保证行车间安全距离的前提下，具备动态调整的功能。结合图2，图中C1表示1号行车的当前位置，a点表示1号行车的作业目标位置，b点表示1号车在a点作业时必须满足的安全距离。满足这一点之后，2号车原先的任务分配点c(红线位置)就可以拓展到b点了，也就是起吊区范围被动态扩大了。但如果1号行车的目标位置在d点，则还是以原先的c点作为(红线)作为2号行车的任务分配点。2号行车的任务分配是根据1号行车的目标作业位置及其安全距离来计算，如果计算出的分配点在红线s0左边则红线动态扩大到计算出的分配点，如果计算出的分配点在红线s0右侧则还是以红线s0为准。
S3、行车作业任务执行：计算机给出的行车指令包括移动、抓坯、放坯，根据任务避让时间算法、优先级避让时间算法、指令生成时间算法进行分段计算，并最终发送给行车指令，指示行车进行移动到目标位置进行避让或开展抓坯、放坯作业；
S3.1、任务避让时间算法，结合图3，S:最小安全距离，C1：1号行车当前位置，T1：1号行车的目标位置，C2：2号行车当前位置，T2：2号行车目标位置，Y1：1号行车为保持与2号行车目标位置之间的安全距离必须退让的位置，Y2：2号行车为保持与1号行车目标位置之间的安全距离必须退让的位置。根据两辆行车的当前位置及作业任务的目标位置计算出行车的当前任务执行时间和先避让后执行任务的时间，任务执行总时间T1＝1号行车的任务完成时间(t1)+2号行车从避让位置开始到任务完成时间(t2)，任务执行总时间T2＝2号行车的任务完成时间(t3)+1号行车从避让位置开始到任务完成时间(t4)，如果T1<T2，则系统给1号行车发送抓坯或放坯任务指令，同时给2号行车发送移动指令进行避让；如果T1>T2，则系统给2号行发送抓坯或放坯任务执行指令，给1号行车发送移动指令。
S3.2、优先级避让时间算法，系统给优先级低的行车发送移动指令进行避让，给优先级高的行车发送执行指令，如果优先级相同则再根据行车任务避让时间算法进行任务执行。系统参数优先级设定表如下：
行车作业优先级 1跨 2跨 3跨
上料 1 1 1
倒垛 10 10 10
卡车收料 4 4 4
辊道收料 2 2 2
台车收料 3 3 3
卡车出库 5 5 5
回炉收料 7 7 7
S3.3、指令生成时间算法，根据行车作业的任务生成时间进行计算，行车命令生成时间＝系统当前时刻–行车任务生成时刻，行车作业命令生成时间短的行车避让作业命令生成时间长的行车。
同跨两辆行车命令生成时间小于3分钟，采用任务避让时间算法，时间长的行车进行任务避让，时间短的行车进行任务执行；所述同跨两辆行车的命令生成时间大于等于3分钟且小于8分钟，采用优先级避让算法，优先级低的行车进行任务避让，优先级高的行车进行任务执行；所述同跨两辆行车的命令生成时间大于等于8分钟，采用任务生成时间避让算法，任务生成时间短的行车进行任务避让，任务生成时间长的行车进行任务执行。
本发明实施例，已于2016年9月20日在某钢厂板坯库行车无人化改造项目中实施，并取得了明显的效果，行车平均作业任务执行周期从320s提升到了275s。
图4为行车任务分配实施例示意图，假设行车有以下作业任务：
任务 板坯号 任务生成时间 起吊位置 放下位置 优先级
1 A 18:10:10 a c 1
2 B 18:10:20 d e 5
3 C 18:10:30 f c 10
系统对行车的作业任务分配如下：由于最初行车均未分配任务，系统默认按固定红线(按s0为界)分配模式进行分配，任务1起吊位置在a点所以分配给1号行车；当1号行车执行任务1时，其目标位置的安全距离在s1点，因此对于2号行车来说红线也被动态从s0点拓展到了s1点，所以任务2被分配给2号行车；当1号行车执行完任务1时，可能2号行车还没有执行完任务2，这时对于1号行车来说红线被动态从s0点拓展到了s2点，但由于任务3的起吊点f不在范围内所以任务3不分配给1号行车；2号行车执行完任务2时，两辆行车均无任务，这时系统按固定红线分配行车任务，由于任务3在红线的右侧所以分配给2号行车执行。
图5为行车任务执行实施例示意图，假设行车有以下作业任务：
任务 板坯号 任务生成时间 起吊位置 放下位置 优先级 行车号
1 A 18:10:10 a d 1 1
2 B 18:11:20 f c 5 2
系统对行车作业任务执行如下：根据行车作业任务分配方法，系统分配任务1给1号行车，任务2分配给2号行车；假设1号车从b点移动到a点并抓取板坯的所需时间为100秒，2号车从g点移动到f点并抓取板坯的所需时间为80秒，则1号行车抓取A板坯后的时间为18:11:50，2号行车抓取B板坯后的时间为18:12:40；当1号行车抓取完成后系统就进行判断(这时2号行车还未执行完抓取任务)，由于这时任务1和任务2距离任务生成时间均未超过3分钟，因此系统采用行车避让时间管理方法进行计算，即T1＝1号行车从a点移动到d点并放下所需的时间+2号行车从e点移动到c点并放下所需的时间；T2＝2号行车从f点移动到c点并放下所需的时间+1号行车从h点移动到d点并放下所需的时间+2号行车当前抓取作业还需执行的时间(本次实例50s)；本实施例中假设T1<T2，则1号行车抓取完板坯A后移动到d点执行放坯作业，而一旦2号行车抓取完成B板坯后退到e点等待；当1号行车完成放坯作业后，2号车从e点开始执行放坯作业，由于1号车已此时无任务，所以系统协调1号车移动到h点等待2号车执行放坯作业。
本发明通过动态红线的方法分配行车作业任务，当同跨行车在执行任务出现冲突时根据任务优先级、发出时刻、避让时间等计算出最佳的行车协同作业方案。本发明实施例可以有效解决人工干预行车作业导致的劳动强度高、误操作等不足，有效提高了板坯库行车的作业效率。目前板坯库、钢卷库等仓储管理无人化是发展趋势，本发明可在钢铁行业涉及仓储管理中投入使用，具有很大的应用推广价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、行车位置测量：为了实现行车位置的精确定位，分别在1号行车、2号行车及板坯库墙体上安装有微波测距仪，1号行车、2号行车在移动或作业时必须始终保持安全距离S；
S2、行车作业任务分配：在跨中设置一根红线s0划分同跨1号行车、2号行车的作业起吊区，红线s0左边起吊任务分配给1号行车，红线s0右边起吊任务分配给2号行车；
S3、行车作业任务执行：计算机给出的行车指令包括移动、抓坯、放坯，根据任务避让时间算法、优先级避让时间算法、指令生成时间算法进行分段计算，并最终发送给行车指令，指示行车进行移动到目标位置进行避让或开展抓坯、放坯作业，
所述步骤S3的任务避让时间算法，根据两辆行车的当前位置及作业任务的目标位置计算出行车的当前任务执行时间和先避让后执行任务的时间，任务执行总时间T1＝1号行车的任务完成时间t1+2号行车从避让位置开始到任务完成时间t2，任务执行总时间T2＝2号行车的任务完成时间t3+1号行车从避让位置开始到任务完成时间t4，如果T1<T2，则系统给1号行车发送抓坯或放坯任务指令，同时给2号行车发送移动指令进行避让；如果T1>T2，则系统给2号行发送抓坯或放坯任务执行指令，给1号行车发送移动指令。
2.按照权利要求1所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述步骤S1微波测距仪使1号行车、2号行车纵行定位偏差小于50mm。
3.按照权利要求1所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述步骤S1微波测距仪使1号行车、2号行车横行定位偏差小于30mm。
4.按照权利要求1所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述步骤S1安全距离S为22米。
5.按照权利要求1所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述步骤S2行车作业任务分配，2号行车的任务分配是根据1号行车的目标作业位置及其安全距离来计算，如果计算出的分配点在红线s0左边则红线动态扩大到计算出的分配点，如果计算出的分配点在红线s0右侧则还是以红线s0为准。
6.按照权利要求5所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述分配点为行车的目标作业位置加上安全距离S。
7.按照权利要求1所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述步骤S3的优先级避让时间算法，系统给优先级低的行车发送移动指令进行避让，给优先级高的行车发送执行指令，如果优先级相同则再根据行车任务避让时间算法进行任务执行。
8.按照权利要求1所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述步骤S3的指令生成时间算法，根据行车作业的任务生成时间进行计算，行车命令生成时间＝系统当前时刻–行车任务生成时刻，行车作业命令生成时间短的行车避让作业命令生成时间长的行车。
9.按照权利要求8所述的一种热轧板坯库同跨两辆行车自动控制方法，其特征在于：所述同跨两辆行车命令生成时间小于3分钟，采用任务避让时间算法，时间长的行车进行任务避让，时间短的行车进行任务执行；所述同跨两辆行车的命令生成时间大于等于3分钟且小于8分钟，采用优先级避让算法，优先级低的行车进行任务避让，优先级高的行车进行任务执行；所述同跨两辆行车的命令生成时间大于等于8分钟，采用任务生成时间避让算法，任务生成时间短的行车进行任务避让，任务生成时间长的行车进行任务执行。
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