格雷母线在行车定位上的应用.doc

行车位置跟踪系统（CLTS）

武汉利德测控技术股份有限公司

目 录
一、行车定位系统简介 3
二、格雷母线地址检测原理 5
三、格雷母线定位系统特点与组件 6
3.1、产品综合特点 6
3.2、产品组件 7
3.3、格雷母线安装方式 9
四、行车位置跟踪系统（CLTS） 10
4.1、行车位置检测原理图 10
4.2、位置检测网络图 11
五、成功案例 11
六、几种传感器应用比较 12
七、采购指南 12
八、验收及售后服务 13

一、行车定位系统简介
格雷母线定位系统，是武汉利德测控技术股份有限公司在消化吸收世界最先进电磁感应原理的基础上研制生产的新型高可靠定位产品。它一问世就受到冶金、港口、矿山、电力、煤炭、化工等行业的普遍青睐；它是一种比较成熟的位移检测和数据通信传感器,位置检测绝对,定位精度5毫米，可以断续或连续检测，尤其适用于轨道不平整的大车或环形运动机械位移检测，防水、防油、防尘、耐酸碱，理论上无寿命极限。
行车起重机的种类繁多， 从行车起重机自动化程度来分为一般无自动化普通行车、半自动行车和自动化行车三大类。
普通行车：一般普通行车都设有司机室，起重机的操作通过地面指挥人员使用对讲机或叫嘴加手势向司机发布调运命令,司机再操作设备（联动台）进行工作。但客观的讲，在垛位比较密集、堆放物形状基本一样的场合，从十多米高的驾驶室靠人工和垛位标记去准确判断位置是很难完全不出错的，尤其是又有保温坑烟雾干扰，位置判断慢，吊运效率就有限，当然，如果发生吊错的情况就更糟。而且，地面指挥人员的存在始终是一个安全隐患。但是目前，国内大部分企业的确都使用的是这类行车；
半自动行车：装有行车位置跟踪系统（CLTS -Crane Location Track System）的行车，归纳于自动化行车范畴，它是属于半自动行车，其特点是行车上有人，地面无人，司机只需要根据驾驶室画面的位置指示操纵行车，就可以完成所有吊运和与ERP信息交互的动作，效率大大提高，且完全没有安全隐患，不受环境烟雾的干扰，一个有经验的司机还可以使行车运行路径最优。CLTS系统在国外是标准的机电一体化产品，国外主要的大型钢铁企业在钢卷库、板坯库、成品库等场合都使用带行车位置跟踪系统（CLTS）的行车。
全自动行车：从技术角度，只要在CLTS行车的基础上增加少许硬件设备和改动一些相关控制软件，就能成为全自动无人驾驶行车。国外企业在一些环境相对恶劣、运行路径相对单一的起吊场合，全自动无人行车正在逐渐兴起，其特点是无人驾驶，自动起吊和卸货，行车的运行由PLC自动控制，路径相对最优，不仅地面上无人，而且车上的人也省了，当然，需要设置必要的摄像头对整个库场进行监视，行车的运行情况也需要远程监视。但即使是国外知名钢铁企业，全自动行车也尚未进入广泛使用阶段。
天车位置跟踪系统（CLTS）技术方案是针对天车的管理要求所设计，根据多功能天车的上料、倒库和卸料等功能要求，综合考虑天车三维定位、天车智能导航、数据自动采集以及计算机无线通信，形成的全方位的智能化天车格雷母线定位系统。
根据宝钢股份的实际使用经验，1580钢卷库、板坯库、1420热卷库、1550热卷库的CLTS系统投运以来，没有发生过物流和信息错误，有效地保证了生产顺行、员工人身安全以及调度效率。因此，行车采用行车位置跟踪系统（CLTS）是完全必要的。

二、格雷母线地址检测原理
格雷母线位置检测包括地址编码发生器、天线箱、地址解码器、格雷母线、协议转换模块及安装辅件等部分。如下图以一对地址线和一对基准线组成的格雷母线加以说明：

图1信号检测原理
利用最简单的单匝线圈的感应原理,当天线箱线圈中通入交变电流时，在天线箱附近会产生交变磁场。格雷母线近似处在一个交变的、均匀分布的磁场中,每对格雷母线芯线会产生感应电动势。发射单元地址信号通过电磁耦合方式传送到格雷母线的感应环线上。
地址检测单元对接收到的信号进行相位比较。交叉线的信号相位与平行线的信号相位相同，地址为“0”；交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，地址为“1”，这样感应的地址信息是格雷码排列,永不重复，由此确定移动站在格雷母线长度方向上的位置。
三、格雷母线定位系统特点与组件
3.1、产品综合特点
（1）非接触工作方式：非接触工作方式，无滑脱和磨损等故障；
（2）绝对位置检测：能够连续地、高精度地检测绝对地址，位置检测精度达5毫米，可以实现移动机车自动行走和全自动操作；
（3）通信适用范围广：通过电磁耦合来进行通信,不受环境条件限制，接收灵敏度高。例如在隧道内空间电磁波便很难传送 ，格雷母线能实现通信；
（4）不受无管会管制；数据通信的载频为低频，所产生的电磁场只限于几米范围，辐射比工厂使用高频无线电通信系统容许的级别低，不需要向无管会申请即可使用；
（5）兼容性好：位置检测和数据通信可以合用一根格雷母线电缆，施工方便、安装维护简单，占空间小，不影响现场外观，不改变现场设备；
（6）抗干扰能力强：使用交叉扭绞结构及相位检测技术，天线箱与格雷母线两者间隙从30毫米到300毫米均可正常工作，不受环境噪音和接收信号电平波动的影响，能够在诸如铁矿石场等恶劣环境条件中长期可靠的工作；
（7）适用于恶劣的工业环境：安装在室外的格雷母线电缆、天线箱、始端箱、终端箱和段间箱采用非金属材料制作而且采用密封工艺，耐酸、碱腐蚀，防护等级IP54，使用寿命长。
3.2、产品组件
3.2.1格雷母线
A、雷母线外形图

图2 格雷母线外形图
格雷母线标准规格为AFC-ECG01-051每根51.2米；用户可依据现场环境选择格雷母线的长度，如100米即型号为AFC-ECG01-100。
B、安装尺寸图

C、型号：FC-ECG01-051
D、技术参数：
长度： 51.2米
工作温度:－25℃～120℃；
重量：1.5公斤/米；
尺寸：宽147*厚17（mm）；

3.2.2、地址编码发生器
型号：AFC-AGO02-031
技术参数：
工作频率：31 KHz 功率：5w

3.2.3、天线箱
型号：AFC-AGB02-31
技术参数：
位置检测感应距离：水平方向30～300mm;上下方向±50mm；
工作频率：31KHz；工作温度：－25℃～120℃；
天线箱尺寸为：高×宽×深=200*140*30(mm)；安装方式：悬挂式。
安装尺寸

3.2.4、地址解码器
型号：AFC-AGA01-31-B
技术参数：
输出接口：RS232/485；
适应速度：≤200M/min；
位置检测精度≤±5mm；

3.2.5、始端箱和终端箱
置于格雷母线的两端和中间。
型号：AFC-BXS01；AFC-BXZ01

3.3、格雷母线安装方式
格雷母线可铺设在轨道边或磨电道下，可以采用T/L型夹具安装，如图非接触间隙大，水平方向30～300毫米：上下方向0～50毫米。
四、行车位置跟踪系统（CLTS）
4.1、行车位置检测原理图
图（3）行车位置检测原理图
行车位置检测系统实时检测行车吊钩三维位置。
〈1〉行车当前走行位置(X轴) : 采用格雷母线位置检测，天线箱安装在行车侧面，格雷母线安装在轨道护栏上。检测精度±5毫米。
〈2〉行车当前横行位置(Y轴) : 采用格雷母线位置检测，天线箱安装在小车侧面，格雷母线安装在行车大梁上。检测精度±5毫米。
〈3〉行车当前吊钩位置(Z轴) : 采用多圈绝对型旋转编码器AVM58-1212。检测精度：≤±3%（F.S）。（可选，基本上很多现场无需检测Z轴方向的位置）
4.2、位置检测网络图

五、成功案例
<1>、上海宝钢二炼钢板坯库天车定位管理系统
<2>、上海宝钢1880三热轧天车定位管理系统
<3>、上海宝钢2050天车定位管理系统
<4>、辽宁本钢三热轧行车定位定位管理系统
<5>、京唐钢铁联合公司冷轧天车定位管理系统
<6>、京唐钢铁联合公司热轧天车定位管理系统
<7>、武钢三炼钢天车无线数据传输管理系统
<8>、重钢热轧1780钢卷库、板坯库定位管理系统

六、几种传感器应用比较
①、机械碰触开关:安装在料仓皮带架旁边，当卸料小车走过来时就会碰到机械开关，从而产生一个动作送到PLC,说明该机械已到位置。断点检测，会出现误报。
②、接近开关:和机械碰触开关一样。
③、旋转编码器：通过安装在车轮上的旋转编码器检测机车的位置，是一种相对定位的接触工作方式。优点是成本低，测距长。缺点是车轮打滑，定位不精确，维护工作量大，使用一段时间后就要重新改造机械结构。适合用在非接触位移检测的位置，比如天车的吊钩同步高度检测。
④、激光：利用激光传输时间来测量距离的基本原理即通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离，是一种连续非接触位置检测。优点是测量精度高，安装简单。缺点是测距相对短，抗污染能。
七、采购指南
用户可根据现场工况和我公司销售人员进行交流，如：现场有几台卸料小车，小车行程有多少米，要求定位精度多少毫米，信号传输距离，PLC品牌，系统接口方式，控制室是否需要上位机或触摸屏，料仓料位是否需要监测等，需要说明的是一条格雷母线可以供多台小车使用，由此可以节约费用。
八、验收及售后服务
整个系统安装调试完成后，再由用户及有关单位，组织人员对系统按合同要求进行全面测试，系统经双方测试合格后正式运行1个月无故障，即可对整个系统进行验收。
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