CN206751220U - 一种自动集装箱堆垛机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动集装箱堆垛机控制系统，包括：用于接收来自中控室的操作命令的数据处理中心；与所述数据处理中心通信连接的PLC控制器；用于定位大车机构的大车机构定位装置；用于定位小车机构的小车机构定位装置；设置在所述小车机构上的用于定位集装箱的集装箱定位装置；和设置在起升滚筒的中心轴上的用于检测吊具的起升高度的绝对编码器；大车机构定位装置、小车机构定位装置、绝对编码器和集装箱定位装置均与数据处理中心通信连接，并且根据数据处理中心输出的信号由PLC控制器对应控制大车机构、小车机构和起升机构动作。堆垛机无需配置司机，用于提高集装箱堆垛机的自动化水平，堆垛机无需配置司机，实现全自动，从而提高工作效率。

Description

一种自动集装箱堆垛机控制系统

技术领域

本实用新型属于码头机械设备技术领域，具体涉及一种自动集装箱堆垛机控制系统。

背景技术

集装箱堆垛机是集装箱码头用于抓取/装卸/堆垛集装箱的设备,主要由起升机构、大车机构和小车机构组成。大车机构由前后两片门框和中间横梁组成，大车机构可沿着与岸边垂直的轨道行走，以便调整作业位置和对准箱位；小车机构沿着中间横梁上的轨道用专用吊具吊运集装箱，进行集装箱堆垛作业；通过小车机构车架上的起升电机、减速箱驱动起升滚筒牵引起升钢丝起升吊具，吊运集装箱。

现有模式的集装箱堆垛机都是通过司机在堆垛机司机室进行操作，大致过程如下：首先码头调度中心给出操作指令，司机根据该操作指令在司机室操作联动台上手柄按钮，使得大车机构、小车机构及吊具运行到指定位置，实现抓箱或放箱作业。在整个作业过程中，每台堆垛机均需要一名司机在堆垛机上进行操作，导致自动化水平低，司机劳动强度大，影响工作效率，且因司机操作水平高低不一，导致堆垛机利用率低及堆垛效率低。

实用新型内容

本实用新型提供一种自动集装箱堆垛机控制系统，用于解决现有技术中集装箱堆垛机自动化水平低、司机劳动强度大且工作效率低的缺陷，提高集装箱堆垛机的自动化水平，从而提高工作效率。

为了实现上述技术目的，本实用新型提供如下技术方案予以实现：

一种自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，包括：用于接收来自中控室的操作命令的数据处理中心；PLC控制器，其与所述数据处理中心通信连接；大车机构定位装置，其用于定位大车机构；小车机构定位装置，其用于定位小车机构；集装箱定位装置，其设置在所述小车机构上，用于定位集装箱；和绝对编码器，其设置在起升滚筒的中心轴上，用于检测吊具的起升高度；所述大车机构定位装置、小车机构定位装置、绝对编码器和集装箱定位装置均与所述数据处理中心通信连接，并且根据所述数据处理中心输出的信号由所述PLC控制器对应控制大车机构、小车机构和起升机构动作。

进一步地，所述大车机构定位装置包括多个磁钉和用于读取所述磁钉所处序号的磁钉读取天线；所述多个磁钉均匀间隔设置在大车机构轨道一侧的地面上，所述磁钉读取天线设置在大车机构的车轮架上；所述磁钉读取天线将读取的所述序号发送至所述数据处理中心。

进一步地，所述小车机构定位装置包括磁尺和用于读取其相对于磁尺的位移量的磁头；所述磁尺为多根且沿大车机构的中间横梁间隔布设，所述磁头固设在小车机构上且其长度大于各磁尺的长度；所述磁头与所述数据处理中心通信连接。

进一步地，所述集装箱定位装置包括多个激光扫描仪，其均与所述数据处理中心通信连接。

为了使吊具准确对集装箱进行抓箱，所述激光扫描仪的数量为5个，且所述自动集装箱堆垛机控制系统还包括设置在吊具上的与各激光扫描仪配合的反射板，用于检测吊具的倾斜角和所述吊具所处的与集装箱的尺寸对应的尺寸状态。

为了在吊具倾斜或相对于要抓取的集装箱具有误差距离时方便调整吊具以实现准确抓取，所述自动集装箱堆垛机控制系统还包括设置在吊具架上的多个微动电机，在所述数据处理中心输出表示吊具倾斜或与集装箱存在一定误差距离的信号时所述PLC控制器控制各微动电机动作以调整所述吊具。

为了保护大车机构行进过程中的安全，避免与轨道上的异物或作业人员等障碍物相撞，所述自动集装箱堆垛机控制系统还包括设置在大车机构上的朝向大车机构一行进方向的两个防撞扫描传感器和朝向与所述行进方向相反的另一行进方向的两个防撞扫描传感器，其用于检测大车机构在行进时轨道上的障碍物；所述防撞扫描传感器与所述PLC控制器通信连接。

进一步地，所述自动集装箱堆垛机控制系统还包括设置在前门框或后门框上朝向大车机构行进方向的大车机构防撞扫描仪，所述大车机构防撞扫描仪与所述数据处理中心通信连接。

为了避免在大车机构行进过程中与同一轨道上的其他大车机构相撞，所述自动集装箱堆垛机控制系统还包括设置在前门框或后门框上的与所述大车机构防撞扫描仪配合的反射板，用于检测所述大车机构与另一个大车机构之间的距离。

为了提高整个控制系统中数据通信的可靠性及高效性，所述大车机构定位装置、小车机构定位装置、绝对编码器和集装箱定位装置均通过光纤与所述数据处理中心通讯，所述中控室和PLC控制器均通过光纤与所述数据处理中心通讯，并且所述PLC控制器通过光纤与所述大车机构、小车机构和起升机构通讯。

与现有技术相比，本实用新型提供的自动集装箱堆垛机控制系统的有益效果和优点是：在数据处理中心接收到来自中控室的用于操作堆垛机的操作命令时，数据处理中心将该操作命令处理成大车机构、小车机构和起升机构的动作信息，PLC控制器控制大车机构、小车机构和起升机构动作，以完成由大车机构定位装置定位的大车机构的定位信息、小车机构定位装置定位的小车机构的定位信息和绝对编码器检测的吊具的起升高度，实现对由集装箱的定位装置定位的集装箱的抓取或堆垛，在这个过程中，堆垛机无需配置司机，提升自动化水平，从而提高工作效率；无需人工干预，减少资源浪费，提高堆垛机设备的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型的自动集装箱堆垛机控制系统的一种实施例的框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例涉及一种自动集装箱堆垛机控制系统，包括：用于接收来自中控室1的操作命令的数据处理中心2；PLC控制器3，其与数据处理中心2通信连接；大车机构定位装置4，其用于定位大车机构10；小车机构定位装置5，其用于定位小车机构11；集装箱定位装置7，其设置在小车机构11上，用于定位集装箱；和绝对编码器6，其设置在起升滚筒的中心轴上，用于检测吊具的起升高度；大车机构定位装置4、小车机构定位装置5、绝对编码器6和集装箱定位装置7均与数据处理中心2通信连接，并且根据数据处理中心2输出的信号由PLC控制器3对应控制大车机构10、小车机构11和起升机构12动作，在本实施例中，吊具的上下动作通过起升机构12中的起升电机、减速箱驱动起升滚筒牵引起升钢丝起升吊具。

具体地，在数据处理中心2接收到来自中控室1的操作命令时，数据处理中心2将该操作命令处理成大车机构10、小车机构11和起升机构12的动作信息，并在大车机构10、小车机构11和起升机构12动作时，根据操作命令，数据处理中心2接收并处理来自大车机构定位装置4、小车机构定位装置5、绝对编码器6和集装箱定位装置7的定位信息，从而通过PLC控制器3控制大车机构10、小车机构11和起升机构12到达指定位置，用于实现对集装箱的抓取、放置或堆垛。该过程无需人工参与，自动化水平高。

如图1所示，在本实施例中，大车机构定位装置4包括多个磁钉4-1和用于读取磁钉4-1所处序号的磁钉读取天线4-2。事先将多个磁钉4-1均匀间隔设置在大车机构轨道一侧的地面上且每个磁钉4-1都有标号，在本实施例中，每个磁钉4-1间隔5米，磁钉读取天线4-2设置在大车机构10的车轮架上，跟随大车机构10并对磁钉4-1进行扫描以读取磁钉4-1所处序号，磁钉读取天线4-2将该序号发送至数据处理中心2，由于在数据处理中心2内事先建立了磁钉4-1序号与距离对应的表格，当磁钉读取天线4-2返回序号时，数据处理中心2则可以知道当前大车机构10的行进距离，从而定位大车机构10，其中定位精度可达0.1mm。

本实施例小车机构定位装置5包括磁尺5-1和用于读取其相对于磁尺5-1的位移量的磁头5-2。磁尺5-1为多根且沿大车机构10的中间横梁间隔布设，本实施例中磁尺5-1的数量为18根，磁头5-2固设在小车机构11上且其长度大于各磁尺5-1的长度，用于实时测量小车机构11的位置，并将该位置信息发送至数据处理中心2，其中定位精度可达0.1mm。

在本实施例中，为了实现集装箱定位，在小车机构11上安装有多个激光扫描仪7-1，可从不同的方位检测集装箱的位置，并将该位置信息传输至数据处理中心2，以便准确完成集装箱的抓箱、放箱作业。在吊具由起升机构12实现起升高度时，吊具由于异常情况所处的状态可能不能实现准确抓取集装箱，在吊具上设置有与各激光扫描仪7-1配合使用的反射板（未示出），在本实施例中，吊具上设置有三个反射板，用于配合激光扫描仪7-1实现对吊具倾斜角的检测和吊具所处尺寸（例如，20尺或40尺等）状态的检测，从而可以实现对吊具的调整。在本实施例中，由于堆垛机是大型机械设备，当吊具完成定位后仍与集装箱有一定的误差距离时，不方便移动大车机构10及小车机构11来实现对吊具的调整，在吊具架上设置有四个微动电机13，由PLC控制器3通过变频器（未示出）进行控制，当吊具具有倾斜角或与集装箱有一定的误差距离（例如，200mm）时，通过控制四个微动电机13实现对吊具的微调整，以便使吊具准确抓箱。

在本实施例中，为了保护大车机构10行进过程中的安全，避免与轨道上的异物或作业人员等障碍物相撞，在大车机构10上朝向大车机构10一行进方向设置两个防撞扫描传感器8，用于检测在该行进方向上时轨道上障碍物的情况，并且当大车机构朝向与该行进方向相反的另一行进方向行进时，在大车机构10上朝向大车机构10另一行进方向设置两个防撞扫描传感器8，用于检测在该行进方向上时轨道上的障碍物情况，在检测到轨道上有障碍物时，将检测信息发送至PLC控制器3，PLC控制器3输出控制大车机构10停止前进的信号。

在大风天气时，有可能将处于上层位置的空集装箱刮倾斜，使得有一部分处于高于大车机构10轨道面的上方，从而阻碍大车机构10行进，为了保护大车机构10免受破坏，在大车机构10的前门框或后门框上设置有朝向大车机构10行进方向的大车机构防撞扫描仪9，在扫描到障碍物时，可将该检测信息输出至数据处理中心2，从而可以通过PLC控制器3控制大车机构10停止，同时也可以控制报警装置（例如，显示灯或喇叭）发出响声，以及时提示工作人员检查堆场情况。

一般情况，在同一条轨道上可以行走两辆集装箱堆垛机，为了避免在行进过程中彼此相撞，在每个大车机构10的前门框或后门框上的安装有与大车机构防撞扫描仪9配合使用的反射板（未示出），用于检测彼此之间的距离，例如，在距离小于预定的距离时可以通过PLC控制器同时控制两个大车机构10均停止行进，避免相撞，提高堆垛机运行安全性。在本实施例中，如果在一大车机构的前门框上安装有一大车机构防撞扫描仪和一反射板，且在另一大车机构的前门框上安装有另一大车机构防撞扫描仪和另一反射板，则应使一大车机构防撞扫描仪与另一反射板对应，而另一大车机构防撞扫描仪与一反射板对应。

为了提高整个控制系统中数据通信的可靠性及高效性，堆垛机与中控室1以及整个堆垛机内部通讯（包括PLC控制器3与数据处理中心2之间的通讯以及数据处理中心2与各个定位装置之间通讯）采用光纤通讯技术，提高通讯抗干扰能力、数据传输准确性及整机运行稳定性。

在检测风速高于一定值或中控室1发出使集装箱堆垛机停机的信号时，为了防止大车机构10或小车机构继续行走以确保堆垛机的安全，需要对堆垛机中的大车机构10和小车机构11进行锚定归位操作，在归位位置处设置了大车自动防风锚定装置（未示出）和小车自动防风锚定装置（未示出），从而在堆垛机归位时，自动实现锚定操作。此外，还可以在吊具上安装吊具摄像头以及在小车机构11车架上安装有车架摄像头，方便远程观察堆场情况，便于出现异常情况时，可人工对自动控制系统进行干预，确保堆场环境安全。

本实施例的自动集装箱堆垛机控制系统，在数据处理中心2接收到来自中控室1的用于操作堆垛机的操作命令时，数据处理中心2将该操作命令处理成大车机构10、小车机构11和起升机构12的动作信息，PLC控制器3控制大车机构10、小车机构11和起升机构12动作，以完成由大车机构定位装置4定位的大车机构10的定位信息、小车机构定位装置5定位的小车机构11的定位信息和绝对编码器6检测的吊具的起升高度，实现对由集装箱定位装置7定位的集装箱的抓取或堆垛，在这个过程中，堆垛机无需配置司机参与操作，自动化水平高，工作效率高；无需人工干预，减少资源浪费，提高堆垛机设备的利用率；增设的防撞扫描传感器8和大车机构防撞扫描仪9，确保大车机构10行进安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，包括：

用于接收来自中控室的操作命令的数据处理中心；

PLC控制器，其与所述数据处理中心通信连接；

大车机构定位装置，其用于定位大车机构；

小车机构定位装置，其用于定位小车机构；

集装箱定位装置，其设置在所述小车机构上，用于定位集装箱；和

绝对编码器，其设置在起升滚筒的中心轴上，用于检测吊具的起升高度；

所述大车机构定位装置、小车机构定位装置、绝对编码器和集装箱定位装置均与所述数据处理中心通信连接，并且根据所述数据处理中心输出的信号由所述PLC控制器对应控制大车机构、小车机构和起升机构动作。

2.根据权利要求1所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，所述大车机构定位装置包括多个磁钉和用于读取所述磁钉所处序号的磁钉读取天线；所述多个磁钉均匀间隔设置在大车机构轨道一侧的地面上，所述磁钉读取天线设置在大车机构的车轮架上；所述磁钉读取天线将读取的所述序号发送至所述数据处理中心。

3.根据权利要求1所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，所述小车机构定位装置包括磁尺和用于读取其相对于磁尺的位移量的磁头；所述磁尺为多根且沿大车机构的中间横梁间隔布设，所述磁头固设在小车机构上且其长度大于各磁尺的长度；所述磁头与所述数据处理中心通信连接。

4.根据权利要求1所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，所述集装箱定位装置包括多个激光扫描仪，其均与所述数据处理中心通信连接。

5.根据权利要求4所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，所述激光扫描仪的数量为5个，并且还包括设置在吊具上的与各激光扫描仪配合的反射板，用于检测吊具的倾斜角和所述吊具所处的与集装箱的尺寸对应的尺寸状态。

6.根据权利要求5所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，还包括设置在吊具架上的多个微动电机，在所述数据处理中心输出表示吊具倾斜或与集装箱存在一定误差距离的信号时所述PLC控制器控制各微动电机动作以调整所述吊具。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，还包括设置在大车机构上的朝向大车机构一行进方向的两个防撞扫描传感器和朝向与所述行进方向相反的另一行进方向的两个防撞扫描传感器，其用于检测大车机构在行进时轨道上的障碍物；所述防撞扫描传感器与所述PLC控制器通信连接。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，还包括设置在前门框或后门框上朝向大车机构行进方向的大车机构防撞扫描仪，所述大车机构防撞扫描仪与所述数据处理中心通信连接。

9.根据权利要求8所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，还包括设置在前门框或后门框上的与所述大车机构防撞扫描仪配合的反射板，用于检测所述大车机构与另一个大车机构之间的距离。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的自动集装箱堆垛机控制系统，其特征在于，所述大车机构定位装置、小车机构定位装置、绝对编码器和集装箱定位装置均通过光纤与所述数据处理中心通讯，所述中控室和PLC控制器均通过光纤与所述数据处理中心通讯，并且所述PLC控制器通过光纤与所述大车机构、小车机构和起升机构通讯。