RTG作業(yè)區(qū)集卡安全通行智能指示系統(tǒng)研究與設(shè)計

孫謙等

摘要：文章針對集裝箱堆場作業(yè)過程中集卡車在RTG車道安全通行的問題，設(shè)計出一套簡單可靠的智能指示系統(tǒng)，提供給集卡車司機能否安全通行的信息，有效避免集卡車剮蹭、拖拽RTG吊具事故的發(fā)生。系統(tǒng)對不同集卡車、集裝箱類型及不同RTG工況下集卡能否安全通行進行智能判定，輸出結(jié)果以“紅燈停、綠燈行”的基本交通規(guī)則顯示給集卡司機。

關(guān)鍵詞：RTG作業(yè)區(qū)；集卡車；安全通行智能指示系統(tǒng)；PLC控制；智能判斷 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U491 文章編號：1009-2374（2015）18-0020-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.011

1 研究背景

集卡車在堆場內(nèi)提落箱或穿行RTG集卡通道過程中，因無地面指揮人員，如果雙方溝通出現(xiàn)失誤，極易發(fā)生集卡車剮蹭、拖拽吊具事故。目前RTG與集卡的溝通主要是RTG司機鳴笛或向集卡車喊話的方式，存在以下弊端：完全由人工判斷能否安全通行存在較多不可控因素，與司機操作經(jīng)驗、溝通方式等多種因素有關(guān)；對于港內(nèi)集卡司機來說，因熟悉作業(yè)場地與RTG作業(yè)方式，容易識別RTG發(fā)出的各種信號，但對于港外集卡司機來說，信號識別存在較大困難。為此，本文研究設(shè)計一套可靠、簡單、智能的指示系統(tǒng)，消除人工判斷造成的失誤，給集卡車提供簡單可靠的通行信號。

本文要解決的問題主要有以下三個方面：（1）可靠性：提供給集卡司機的通行信號必須抗干擾性強、糾錯能力高、可靠性好；（2）簡單化：因集卡司機對堆場狀況及RTG工況熟悉程度不一，提供給集卡司機的通行信號必須容易識別，越簡單越好；（3）智能化：因集卡車與集裝箱型號多、高度不同，為兼顧安全與效率，判斷通行的標(biāo)準(zhǔn)不能一概而論，要實現(xiàn)系統(tǒng)的智能判斷。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過實時獲取RTG小車、起升機構(gòu)的狀態(tài)信息，PLC經(jīng)過內(nèi)部智能判斷，給出當(dāng)前時刻集卡車能否安全通行的信號，經(jīng)過系統(tǒng)前端直觀地顯示給集卡車。本系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)實時獲取、PLC智能判斷、系統(tǒng)前端顯示三部分，其中智能判斷部分是系統(tǒng)設(shè)計的核心，各部分的功能如下：

數(shù)據(jù)獲取：小車位置信號、吊具起升狀況、吊具開閉鎖信號、吊具高度信息。

智能判斷：小車位置是否在安全區(qū)、吊具是否在下降過程中、開閉鎖信號是否觸發(fā)、吊具是否在安全

高度。

信號顯示：利用簡單、直觀的方式將集卡車能否通行信號顯示出來。

系統(tǒng)功能通過軟件、硬件兩部分共同實現(xiàn)。軟件部分完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時獲取及數(shù)據(jù)智能判斷，是本系統(tǒng)設(shè)計的核心。硬件部分完成系統(tǒng)信號的傳輸及前端顯示功能，其中信號傳輸通過RTG主控系統(tǒng)的備用線路

完成。

本系統(tǒng)RTG主控PLC為YASKAWA CP-316H，起升機構(gòu)采用YASKAWA PLG MSK-510-1024 1024P/R型增量編碼器，小車機構(gòu)采用YASKAWA PLG LF-60B-S89 600P/R型增量編碼器。本文軟硬件部分均基于該RTG控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。

2.2 軟件設(shè)計

RTG起升和小車機構(gòu)電機一般配普通增量型編碼器，PLC無法直接讀取小車和起升機構(gòu)的狀態(tài)信息，系統(tǒng)通過讀取編碼器脈沖及掃描時間實時運算起升及小車位置（可精確至厘米），完成數(shù)據(jù)的實時采集。

數(shù)據(jù)的智能判斷是系統(tǒng)軟件設(shè)計的核心，也是整個系統(tǒng)功能的核心。通過智能判斷，系統(tǒng)可綜合RTG作業(yè)狀態(tài)、集卡車及待提落箱型號信息，給出最終的指示信號。實現(xiàn)原理如下：

啟動條件：系統(tǒng)檢測RTG是否在作業(yè)狀態(tài)，RTG作業(yè)時本系統(tǒng)啟動。

RTG起升和小車安全位置設(shè)定：小車安全位置設(shè)定為離開集卡通道上方，本系統(tǒng)設(shè)置小車位置大于3m。在每一個作業(yè)循環(huán)內(nèi)，系統(tǒng)對吊具安全高度進行初始化，當(dāng)RTG進入工作狀態(tài)后根據(jù)集卡和箱型智能設(shè)定，本系統(tǒng)中安全高度初始值設(shè)定6m。

系統(tǒng)智能判定原則：當(dāng)小車處于集卡通道上方時只要吊具下降則認(rèn)為此時通道上方為危險狀態(tài)，指示燈顯示集卡禁止通行。當(dāng)空吊具落到集卡箱子上或者帶著箱子的吊具落到集卡托盤上完成開閉鎖動作后記憶當(dāng)時的起升高度并存儲，當(dāng)?shù)蹙咂鹕髮崟r檢測吊具高度與記憶高度的間距，當(dāng)大于導(dǎo)板高度（本文設(shè)置50cm）后則認(rèn)為吊具與集卡安全分離，指示燈顯示集卡可安全通行。當(dāng)小車向前超過3m即認(rèn)為離開集卡通道上方，此時不論何種情況，指示燈都亮綠燈。當(dāng)小車下一次進入集卡通道上方自動觸發(fā)吊具安全高度初始化，重新設(shè)定初始值。

特殊工況處理：系統(tǒng)以吊具開鎖或閉鎖動作完成為條件，智能計算當(dāng)前狀態(tài)下吊具安全高度，當(dāng)?shù)蹙咭淮沃浠蚵湎湮闯晒r，因系統(tǒng)未收到開鎖或閉鎖反饋信號，此時默認(rèn)設(shè)定的初始值為吊具安全高度。在RTG作業(yè)間隙，按照操作規(guī)程吊具升至安全高度（大于6m），根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定，系統(tǒng)不啟動或輸出安全通行信號。

為實現(xiàn)程序控制的獨立性、模塊化，本系統(tǒng)軟件設(shè)計部分新建子圖程序，軟件實現(xiàn)部分見圖1所示：

2.3 硬件設(shè)計

為實現(xiàn)簡單、直觀顯示的效果，本系統(tǒng)前端顯示部分通過在RTG登機口附近安裝一個LED指示燈，集卡司機可以通過后視鏡觀察指示燈顏色變化。利用“紅燈停、綠燈行”最基本的交通規(guī)則，綠燈表示吊具已離開安全距離，可以安全通行；紅燈表示吊具未離開安全距離，禁止通行。雙色燈由RTG PLC輸出2個備用中繼控制，一個紅燈（OB2D36，K244R6），一個綠燈（OB2D37，K244R7），220V電源取電氣房R31、T31，電氣房至登機口儀表箱備用線355#（10#，11#）兩根線及儀表箱內(nèi)原有的T31。

244R6常開點一端在電氣房進R31，一端通過355（10#）線進登機口儀表箱再接紅燈控制線。244R7常開點一端在電氣房進R31，一端通過355（11#）線進登機口儀表箱再接綠燈控制線，兩只燈的公共線進登機口儀表箱的T31，形成220V控制回路。指示燈電氣回路及控制回路原理圖見圖2所示：

3 效果

系統(tǒng)前端顯示采用“紅叉綠箭”式400mm雨棚燈，安裝在上機側(cè)鞍梁內(nèi)側(cè)。集卡司機通過后視鏡觀察指示燈信號變化，按照“紅燈停、綠燈行”的交通規(guī)則，安全通過RTG吊具下方通道。公司通過閘口向所有集卡發(fā)放信號燈使用說明書，集卡司機可以很容易的掌握信號燈使用方法。該系統(tǒng)安裝一年來，未發(fā)生集卡拖拽、刮蹭吊具事故，有效地提高了集卡車在場地內(nèi)尤其RTG作業(yè)區(qū)內(nèi)的運行安全。

4 結(jié)語

RTG作業(yè)區(qū)集卡通行智能指示系統(tǒng)通過PLC智能判斷給出當(dāng)前時刻集卡車能否安全通行的信號，并且簡單直觀地顯示出來。只要集卡司機嚴(yán)格按照指示燈“紅燈停、綠燈行”的交通規(guī)則在堆場內(nèi)行駛，可最大限度避免剮蹭、拖拽吊具等事故的發(fā)生。系統(tǒng)具有成本低、可靠性高、通用性好等優(yōu)點，硬件安裝簡單、軟件程序可方便地移植到其他集裝箱堆場設(shè)備上，具有較強的推

廣性。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：周 瓊）