CN113772350A - 一种电力轨道式无线长距离物流输送装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力轨道式无线长距离物流输送装备及方法，所述装备包括：电力轨道、从电力轨道获取电力的龙头盘、从动盘、下位机；其中所述龙头盘、从动盘分别与所述电力轨道连接；其中所述下位机安装在所述龙头盘上，从外部仓储控制系统接收控制命令，以控制所述龙头盘的启动、断电和刹车，完成物流运输。所述龙头盘包括互相连接的电机和金属轮，所述电机包括电机控制模块，所述电机控制模块通过控制所述电机的通断完成所述金属轮的启动、断电。本发明提高了工作效率，降低了生产成本。

Description

一种电力轨道式无线长距离物流输送装备及方法

技术领域

本发明涉及电控和通讯领域，尤其涉及一种电力轨道式无线长距离物流输送装备及方法。

背景技术

随着物流成本的提高，传统物流行业在寻求着改变，建设智能工厂和智能制造产业已经成为各工厂的共识。在传统物流行业，涉及到各种各样的硬件成本，例如搭建大规模传送带等。这类应用的共同特点是使用的电机十分多。通常这种带有高重量负载的传送带模块，每一段传送带都需要配备一个大功率电机，而每个电机都需要数条长达几十米的大型电缆连接在给工厂增加巨大的人工成本和管理成本的同时，维修和部署成本十分高昂，已越来越不能满足生产的需要。在新兴物流行业，物联网智能工厂已经是未来物流发展的重要方向。这类应用的共同特点是使用的通讯电线十分多。通常这种智能工厂由WCS(仓储控制系统，Warehouse Control System)下达物流调配命令到PLC等下位机，再由下位机执行命令控制电机按照系统所计算路径运行，每一个下位机都需要配备数条长达几十米的通讯电缆，在给工厂增加巨大的人工成本和管理成本的同时，维修和部署成本十分高昂，已越来越不能满足生产的需要。

目前市场针对不同型号的物流运输线的搭建方法，该方式存在工作效率慢、耗费大等问题。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种只需要少量电机，且可以无线使用的输送线搭建方法。

根据本发明的第一个方面，提供一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，包括：

电力轨道、从电力轨道获取电力的龙头盘、从动盘、下位机；其中所述龙头盘、从动盘分别与所述电力轨道连接；

所述下位机安装在所述龙头盘上，从外部仓储控制系统接收控制命令，以控制所述龙头盘的启动、断电和刹车，完成物流运输。

进一步地，所述龙头盘包括电机、金属轮、电机控制模块，所述电机控制模块通过控制所述电机的通断完成所述金属轮的启动、断电。

进一步地，所述金属轮包括一对前轮和一对后轮，所述前轮和后轮各自跨接在电力轨道的两条轨道上，由前轮给予下位机、电机控制模块供电，所述电机安装在后轮的驱动轴上；下位机控制电机控制模块，从而控制电机控制模块上的电压是否供给所述电机。

进一步地，所述下位机包括蓝牙模块，通过所述蓝牙模块与外部仓储控制系统交互。

进一步地，所述蓝牙模块进一步包括232转串口模块MAX3232ECPWR。

进一步地，所述电力轨道为双轨道，包括L极和N极；或三轨道，包括U极、V极和W极。

进一步地，所述电机控制模块包括三个光耦可控硅、三个晶闸管可控硅，其中所述三个光耦可控硅、三个晶闸管可控硅一一对应串联；所述光耦可控硅将低压电信号转换为光信号，再使用光信号控制高压电，从而使得下位机在与高压电隔离的情况下控制高压电信号的传输；所述晶闸管可控硅接收光耦传输的小电流高压电信号控制大电流高压电的导通与截止，从而控制电机启动与停止。

进一步地，所述龙头盘包括刹车模块，所述刹车模块也安装在所述后轮的驱动轴上，所述刹车模块包括两个光耦可控硅、两个晶闸管可控硅，其中所述两个光耦可控硅、两个晶闸管可控硅一一对应串联；所述光耦可控硅将低压电信号转换为光信号，再使用光信号控制高压电，从而使得下位机在与高压电隔离的情况下控制高压电信号的传输；所述晶闸管可控硅接收光耦传输的小电流高压电信号控制大电流高压电的导通与截止，从而控制电机启动与停止。

进一步地，所述从动盘与所述电力轨道的连接处装有接近传感器，以反馈连接点状态给下位机。

根据本发明的第二个方面，还提供一种电力轨道式无线长距离物流输送方法，使用如第一方面任一项所述的物流输送装备，包括以下步骤：

(1)当物流输送装备启动时，龙头盘通过是否从金属轮获得电力判断轨道是否搭建成可通行的回路；

(2)获得电力后，龙头盘通过蓝牙模块向外部仓储控制系统请求路径信息；

(3)龙头盘通过传感器检查从动盘的数量，判断是否有能力执行外部仓储控制系统的命令，可以执行则执行，不可执行则回传错误信息给外部仓储控制系统，请求调整；

(4)判断可以执行后，龙头盘将电机的电力获取线路导通，使得电机得电运行，带动龙头盘与从动盘运动；

(5)接近到达目标时，龙头盘断开电机的电力获取线路，使得电机失去电力停止，跟随惯性前进；

(6)到达目标时，龙头盘将刹车模块导通，使得刹车抱闸，精准停车。

本发明的优点在于：本发明的电力轨道式无线长距离物流输送装备及方法，提高了工作效率，降低了生产成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的电力轨道的平面图；

图2为本发明的龙头盘的平面图；

图3为本发明的从动盘的平面图；

图4为本发明的整体的俯视图；

图5为本发明的蓝牙通讯模块的原理图；

图6为本发明的电机控制模块的原理图；

图7为本发明的刹车模块的原理图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明公开了一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，包括电力轨道、从电力轨道获取电力的龙头盘、从动盘、下位机；其中所述龙头盘、从动盘分别与所述电力轨道连接；其中所述下位机安装在所述龙头盘上，从外部仓储控制系统接收控制命令，以控制所述龙头盘的启动、断电和刹车，完成物流运输。

所述龙头盘包括互相连接的电机和金属轮，所述电机包括电机控制模块，所述电机控制模块通过控制所述电机的通断完成所述金属轮的启动、断电。

所述下位机为任意支持232通讯的WCS下位机如PLC、单片机、PC等，并通过蓝牙与WCS系统交互，将WCS的命令转发给下位机。

图1为本发明的电力轨道，其由两个带电不联通的导轨组成。作为本发明的进一步改进，所述电力轨道兼任轨道与电力输送，双轨型号一轨为L极，一轨为N极，可以代替220V电线，节约电线成本。作为本发明的进一步改进，所述电力轨道兼任轨道与电力输送，三轨型号一轨为U极，一轨为V极，一轨为W极,可以代替380V电线，节约电线成本。

图2为本发明的龙头盘，金属轮与图4的电机输入端相联通，通过图5所示的电机控制模块控制是否将电力轨道的电导通给电机。作为本发明的进一步改进，本发明的双轨道物流运输托盘包括龙头盘和从动盘，为火车式单动力源结构，由为首的龙头盘托盘下方的电机从双轨道获取220V电，带动后方的从动托盘进行物流运输，从而只需要一个电机即可代替传统传送带物流线所有传送带的电机，节约电机成本。

作为本发明的进一步改进，所述三轨道物流运输托盘为火车式单动力源结构，由为首的龙头盘托盘下方的电机从三轨道获取380V电，带动后方的从动托盘进行物流运输，从而只需要一个电机即可代替传统传送带物流线所有传送带的电机，节约电机成本。

图3为本发明的从动盘，在与电力轨道的连接处装有接近传感器，可反馈连接点状态给下位机。

图4为本发明的整体的俯视图，龙头盘包括电机、金属轮、电机控制模块，电机控制模块通过控制电机的通断完成金属轮的启动、断电。金属轮包括一对前轮和一对后轮，前轮和后轮各自跨接在电力轨道的两条轨道上，由前轮给予下位机、电机控制模块供电，电机安装在后轮的驱动轴上；下位机控制电机控制模块，从而控制电机控制模块上的电压是否供给电机。刹车模块也安装在后轮的驱动轴上。

具体的，由前轮给予下位机(默认220V供电，可使用开关电源变压为其他电压)、电机控制模块(与刹车模块做在同一电路板)供电。下位机控制电机控制模块，从而控制电机控制模块上的电压是否供给后轮电机，刹车控制模块是否供给后轮刹车。后轮电机接受电机控制模块的电力运动，其后轮在与电机轴的连接处有绝缘材料，不具备导电功能，不会干扰电机正常运作。

本发明的龙头盘，可以通过自带的蓝牙通讯模块接受WCS的调配从而自主规划路径，而从动盘只需要跟随龙头盘运行，不需要额外部署通讯模块，也不需要部署通讯电线，节约通讯模块与通讯电线成本。图5为本发明的蓝牙通讯模块，可通过将串口转232模块更换为串口转其他通讯格式的模块，列如SP3485EN-L/TR串口转485模块等，从而兼容多种通讯格式。图5中，BT24_SMT为蓝牙模块，配置256Kb空间，遵循V5.0 BLE蓝牙规范。通过TXD与RTXD与下位机进行串口通讯，其主要作用为：1、将下位机发送的串口通讯命令转换为蓝牙透传。2、将上位机发送的蓝牙透传命令转换为串口通讯格式传输给下位机。MAX3232ECPWR为232转串口模块，因为电机的电磁干扰较大，如果直接使用串口通讯可能受到干扰，因而使用该模块将蓝牙模块发送或者接收的串口通讯格式命令转换为抗干扰能力较强232格式再与下位机交互，同时也可以防止因短接而对下位机造成损伤。发明的蓝牙通讯模块，物理上采用了USB接口，具有即插即用，可拆卸等特点。电路上采用了串口通讯，可以兼容多种转换通讯格式的模块从而有更好的兼容性。

图6为电机控制模块的原理图，MOC3803S为光耦可控硅，其作用是将低压电信号转换为光信号，再使用光信号控制高压电。可以让下位机在与高压电隔离的情况下控制高压电信号的传输。JST41Z为晶闸管可控硅，其作用是接收光耦传输的小电流高压电信号控制大电流高压电的导通与截止，从而达到控制电机启动与停止的目的。

本发明的龙头盘进一步具有刹车模块。图7为刹车模块的原理图，MOC3803S为光耦可控硅，其作用是将低压电信号转换为光信号，再使用光信号控制高压电。可以让下位机在与高压电隔离的情况下控制高压电信号的传输。JST41Z为晶闸管可控硅，其作用是接收光耦传输的小电流高压电信号控制大电流高压电的导通与截止，从而达到控制电机刹车抱闸与松闸的目的。

上述种电力轨道式无线长距离物流输送装备及方法，提高了工作效率，降低了生产成本，且无需电线与外部连接。

本发明的一种电力轨道式无线长距离物流输送方法，使用所述的物流装备，包括以下步骤：

(1)当物流装备启动时，龙头盘通过是否从金属轮获得电力判断轨道是否搭建成可通行的回路；

(2)获得电力后，龙头盘通过蓝牙向WCS请求路径信息；

(3)龙头盘通过传感器检查从动盘的数量，判断是否有能力执行WCS的命令，可以执行则执行，不可执行则回传错误信息给WCS，请求调整。

(4)判断可以执行后，龙头盘将电机电力获取线路导通，使得电机得电运行，带动龙头与从动盘运动。

(5)快到达目标时，龙头盘提前断开电机电力获取线路，使得电机失去电力停止，跟随惯性前进。

(6)到达目标时，龙头盘将刹车线路导通，使得刹车抱闸，精准停车。

上述种电力轨道式无线长距离物流输送装备及方法，提高了工作效率，降低了生产成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，包括：

电力轨道、从电力轨道获取电力的龙头盘、从动盘、下位机；其中所述龙头盘、从动盘分别与所述电力轨道连接；

所述下位机安装在所述龙头盘上，从外部仓储控制系统接收控制命令，以控制所述龙头盘的启动、断电和刹车，完成物流运输。

2.根据权利要求1所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述龙头盘包括电机、金属轮、电机控制模块，所述电机控制模块通过控制所述电机的通断完成所述金属轮的启动、断电。

3.根据权利要求2所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述金属轮包括一对前轮和一对后轮，所述前轮和后轮各自跨接在电力轨道的两条轨道上，由前轮给予下位机、电机控制模块供电，所述电机安装在后轮的驱动轴上；下位机控制电机控制模块，从而控制电机控制模块上的电压是否供给所述电机。

4.根据权利要求3所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述下位机包括蓝牙模块，通过所述蓝牙模块与外部仓储控制系统交互。

5.根据权利要求4所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述蓝牙模块进一步包括232转串口模块MAX3232ECPWR。

6.根据权利要求1所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述电力轨道为双轨道，包括L极和N极；或三轨道，包括U极、V极和W极。

7.根据权利要求2所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述电机控制模块包括三个光耦可控硅、三个晶闸管可控硅，其中所述三个光耦可控硅、三个晶闸管可控硅一一对应串联；所述光耦可控硅将低压电信号转换为光信号，再使用光信号控制高压电，从而使得下位机在与高压电隔离的情况下控制高压电信号的传输；所述晶闸管可控硅接收光耦传输的小电流高压电信号控制大电流高压电的导通与截止，从而控制电机启动与停止。

8.根据权利要求2所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述龙头盘包括刹车模块，所述刹车模块也安装在所述后轮的驱动轴上，所述刹车模块包括两个光耦可控硅、两个晶闸管可控硅，其中所述两个光耦可控硅、两个晶闸管可控硅一一对应串联；所述光耦可控硅将低压电信号转换为光信号，再使用光信号控制高压电，从而使得下位机在与高压电隔离的情况下控制高压电信号的传输；所述晶闸管可控硅接收光耦传输的小电流高压电信号控制大电流高压电的导通与截止，从而控制电机启动与停止。

9.根据权利要求1所述的一种电力轨道式无线长距离物流输送装备，其特征在于，

所述从动盘与所述电力轨道的连接处装有接近传感器，以反馈连接点状态给下位机。

10.一种电力轨道式无线长距离物流输送方法，其特征在于，使用如权利要求1-9中任一项所述的物流输送装备，包括以下步骤：

(1)当物流输送装备启动时，龙头盘通过是否从金属轮获得电力判断轨道是否搭建成可通行的回路；

(2)获得电力后，龙头盘通过蓝牙模块向外部仓储控制系统请求路径信息；

(3)龙头盘通过传感器检查从动盘的数量，判断是否有能力执行外部仓储控制系统的命令，可以执行则执行，不可执行则回传错误信息给外部仓储控制系统，请求调整；

(4)判断可以执行后，龙头盘将电机的电力获取线路导通，使得电机得电运行，带动龙头盘与从动盘运动；

(5)接近到达目标时，龙头盘断开电机的电力获取线路，使得电机失去电力停止，跟随惯性前进；

(6)到达目标时，龙头盘将刹车模块导通，使得刹车抱闸，精准停车。

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