الأتمتة الذكية بدون طيار للرافعات المتعددة – دراسة حالة شينجيانغ زيجين

نظرة عامة على المشروع

تقع شركة Xinjiang Zijin Nonferrous Metals Co., Ltd. في منطقة التنمية الصناعية في مقاطعة Wuqia، في شينجيانغ، على ارتفاع حوالي 2200 متر. وتشهد المنطقة فصول شتاء قاسية مع انخفاض درجات الحرارة القصوى إلى -29.9 درجة مئوية، والعواصف الرملية المستمرة، والضغط الجوي المنخفض.

يحافظ حوض الخبث المروي بالماء في ورشة الفرن الدوار على درجات حرارة عالية للمياه، مما يخلق ضبابًا كثيفًا على مدار العام يعوق رؤية مشغل الرافعة اليدوية، مما يقلل من كفاءة إزالة الخبث ويخلق مخاطر على السلامة. في ورشة التحميص، تولد تغذية المواد الخام غبارًا ثقيلًا من الخام، مما يعيق رؤية المقصورة ويؤثر على دقة الخلط وصحة المشغل.

احتاجت الرافعات الحالية إلى تحديد موضع محور XYZ بدقة والإمساك والنقل والتفريغ الآلي، مع ثلاثة أوضاع تشغيل - أوتوماتيكية بالكامل، ودليل عن بعد، وتحكم عن بعد - بالإضافة إلى حماية السلامة متعددة المستويات، وإدارة المستودعات الذكية ثلاثية الأبعاد، والاتصالات اللاسلكية الموثوقة في ظل الظروف القاسية.

تولت شركة Wuhan Forward Technology التصميم والتوريد والتركيب والتشغيل الكامل للأنظمة الذكية على أساس تسليم المفتاح.

الحلول

1. نظام تحديد المواقع المتكامل متعدد المصادر

بالنسبة لمحطة الاسترداد الشامل، حيث يمثل الضباب مشكلة كبيرة، استخدمنا نظام تحديد موضع ناقل الرمز الرمادي للمحاور X/Y. توفر دقة تبلغ ±2 مم مع تحديد الموقع المطلق - دون الحاجة إلى توجيه موجه - ولا تتأثر بالضباب أو الغبار. بالنسبة للمحور Z (الرفع والإغلاق)، استخدمنا أجهزة التشفير المطلقة KUBLER متعددة الدورات مع واجهة PROFINET، والتي تحتفظ بالبيانات من خلال انقطاع التيار الكهربائي. تستخدم ورشة التحميص أجهزة تحديد المدى بالليزر بدلاً من ذلك.

تجمع خوارزمية دمج البيانات متعددة المصادر لدينا بين إشارات ناقل الرمز الرمادي، وجهاز التشفير، وإشارات محدد المدى بالليزر في الوقت الفعلي لتقديم تعليقات إحداثيات مطلقة دقيقة عبر نطاق السفر الكامل.

2. التحكم في مقاومة التأثير

قمنا ببناء وحدة تحكم مضادة للتأثير تحسب طول حبل التحميل في الوقت الفعلي وتضبط سرعات الجسر والعربة وفقًا لذلك. تُظهر القياسات الميدانية انحرافًا في تحديد الموضع في حدود ±25 مم وإزالة التأرجح فوق 95%، مما يقلل من وقت الانتظار حتى يستقر الحمل.

3. التحكم الذكي في الاستيلاء

لقد قمنا بتطوير ميزتين على جانب التحكم في الإمساك.

الحفر العميق: عندما يتم إغلاق المسكة، يتحول النظام إلى وضع عزم الدوران بحيث يستمر المسكة في الانخفاض دون أن تتراخى الكابلات، وتصل إلى مواد أعمق، وتحسن عامل التعبئة.

منع الركود والتشابك: يكتشف جهاز مراقبة شد الكابل في الوقت الفعلي الركود ويقطع الهبوط تلقائيًا أو يضبط السرعة لمنع الإمساك من الانقلاب أو إزاحة الكابلات.

4. المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد والنمذجة في الوقت الحقيقي

تحمل الرافعة رادارًا ليزريًا مزودًا بوحدة قابلة للإمالة. بالاشتراك مع نظام تحديد موضع الرافعة، يقوم برنامج المعالجة السحابية النقطية الخاص بنا ببناء نموذج ثلاثي الأبعاد لساحة المواد، وتقسيم حدود المخزون، وحساب الحجم والوزن وأعلى/أدنى النقاط، وإنشاء أوامر عمل الاستيلاء والنقل والتجديد بناءً على نوع المادة وقواعد التراص.

يقوم الرادار أيضًا بمسح العوائق أمامك ويرسل تلك البيانات إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) لتجنب الاصطدام بشكل فعال.

5. حماية السلامة متعددة المستويات

قمنا بإعداد مناطق التباطؤ والتوقف الافتراضية باستخدام إحداثيات تحديد المواقع المطلقة. تعمل أجهزة تحديد المدى بالليزر الموجودة على طرفي كل رافعة على تشغيل فرملة الطوارئ عندما تقترب الرافعات المجاورة أو عوائق المسار كثيرًا. تعمل مفاتيح الحد الميكانيكية كنسخة احتياطية نهائية.

يتحقق النظام أيضًا من تكرار البيانات ويراقب الاتصالات - إذا انقطع الارتباط أو تباطأ كثيرًا، فسيتم إغلاقه وإطلاق الإنذارات. يتم التحكم في وصول المشغل من خلال ترخيص كلمة المرور المتدرجة.

6. اتصالات لاسلكية عالية الموثوقية

يستخدم الاتصال اللاسلكي جسورًا صناعية بتردد 5.8 جيجاهرتز، مع وصلات منفصلة للتحكم (300 ميجابت في الثانية) والفيديو (866 ميجابت في الثانية). وهي تدعم TDMA، وDFS، ومكافحة التداخل، مع حماية IP68، ونطاق التشغيل -40 ~ 75 درجة مئوية، والتجوال السلس.

7. منصة ذكية لإدارة المستودعات

تقوم المنصة بإعادة بناء الساحة بشكل ثلاثي الأبعاد من البيانات السحابية النقطية في الوقت الفعلي، مع عرض مواقع المعدات وتغييرات المخزون. يتفاعل محرك أمر العمل مع ERP/MES لتقسيم وإرسال الخطط المجمعة والنقل والواردة/الصادرة.

تقوم وحدة الصندوق الأسود بتسجيل جميع بيانات المستشعر وبيانات PLC قبل الأخطاء وبعدها لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها بسرعة. يتم إنشاء تقارير عن حجم العمل والمخزون وحالة المعدات تلقائيًا.

8. أجهزة غرفة التحكم والمراقبة بالفيديو

تشتمل غرفة التحكم على خوادم حامل من HPE وأجهزة كمبيوتر صناعية من Dell وشاشات عرض مزدوجة مقاس 27 بوصة وخزانة شبكة مكونة من 32 وحدة مزودة بوحدة UPS بقدرة 2 كيلو فولت أمبير (توفر أكثر من 30 دقيقة من النسخ الاحتياطي). أربع كاميرات بدقة 4 ميجابكسل مثبتة على الرافعة وثلاث على الأرض تغطي المنطقة بأكملها، مع تخزين الفيديو لأكثر من ستة أشهر.

نتائج التنفيذ

بمجرد تشغيل النظام، تم الحفاظ على دقة تحديد الموقع في حدود ±25 مم، مما يلبي متطلبات الاستيلاء والتفريغ الآلي. مع إزالة التأثير بنسبة تزيد عن 95%، انخفض وقت الدورة الواحدة بحوالي 40% مقارنة بالتشغيل اليدوي.

ارتفع عامل تعبئة المسكة من 70% تقريبًا قبل التعديل التحديثي إلى أكثر من 95%. تعمل محركات التردد المتغير وتحسين المسار على خفض استهلاك الطاقة بحوالي 15% لكل رافعة.

منذ بدء التشغيل، لم تكن هناك أي تصادمات، أو حوادث السفر الزائد، أو حوادث الانقلاب. أدت تشخيصات الصندوق الأسود إلى تقليل متوسط ​​وقت تحديد موقع الخطأ من حوالي أربع ساعات إلى أقل من 1.5 ساعة.

يتعامل الوضع التلقائي بالكامل الآن مع حوالي 90% من عبء العمل اليومي، مع الاحتفاظ بوحدة التحكم عن بعد والأوضاع اليدوية كنسخ احتياطي.