Автоматизация карьерных весов

Автоматизация карьерных весов

Задача:

Имеются карьерные автомобильные весы под полную массу. Необходимо вдохнуть жизнь в этот металл.
Научить их автоматически взвешивать карьерные самосвалы и вести учет перевозимых грузов.

Процесс выполнения практически любого объекта начинается со сбора детальных сведений о решаемой задаче: какие грузопотоки сейчас имеются, как происходит процесс учета, с какими проблемами сталкивается заказчик и как их решает. После сбора информации – перерабатываем ее, формируем детальное техническое задание. Затем согласовываем и приступаем к проектным работам.

В данном случае проект поделили на несколько этапов:

Первый этап – подготовительный:

  • Запроектировали состав и физическое расположение оборудования на объекте заказчика.
  • Запросили недостающие сведения по используемым видам транспорта.
  • Подготовили и отправили документацию для выполнения подготовительных монтажных работ.

Обычно мы договариваемся на выполнение шеф-монтажных работ. При таком способе поставки мы отправляем нашего инженера на объект, где под его чутким контролем, силами сотрудников заказчика, осуществляется монтаж оборудования.

Пример оформления документации, по которой заказчик выполняет подготовку к монтажу оборудования:

На втором этапе заказчик устанавливает опоры необходимые для размещения оборудования. Осуществляет монтаж кабельных трасс и подводит кабели к планируемым местам установки приборов. Пока ведутся строительные работы, мы проектируем шкаф управления. Чертим наши внутренние монтажные схемы:

Вы наверное заметили, что на наших чертежах некоторые интересные детали скрыты. Мы намеренно скрываем некоторые подробности в примерах наших работ.
Заказчику, естественно, мы предоставляем максимально полный объем информации. Причем не менее важная часть этой информации передается в устной форме в процессе общения по телефону. Невозможно передать весь накопленный багаж знаний и нюансов, возникающих при монтаже, в документации. Что-то приходится согласовывать или объяснять устно.

Когда схемы готовы и финальный состав оборудования определен, приступаем к сборке шкафа. Процесс этот отчасти творческий, поскольку шкафы управления не серийного изготовления и практически каждый шкаф имеет различный состав оборудования. Прикидываем наиболее оптимальное расположение оборудования внутри шкафа. Компоновка шкафа должна учитывать:

  • Удобство монтажа
  • Удобство дальнейшего обслуживания и диагностики
  • Тепловой пакет и размещение основных источников тепла
  • Общее эстетическое исполнение шкафа
  • Возможность расширения и замены компонентов
  • Резервирование

Пока решается задача со шкафом, наши программисты и инженеры работают над остальными частями системы.

Система автоматического управления карьерными весами

Принцип работы системы достаточно прост. Карьерные самосвалы оснащаются активными радиочастотными метками. Мы используем промышленные метки с литиевой батареей – ее хватает на 5 лет, после этого срока батарею можно заменить. При помощи меток мы идентифицируем автомобили.

В данном случае применяется схема с двойным взвешиванием, при которой автомобили взвешиваются после каждой операции погрузки/выгрузки. Это позволяет повысить точность собираемой информации и избежать некоторых возможных манипуляций с целью обмана.

Алгоритм обслуживания автомобилей:

  1. Идентификация автомобиля
  2. Запуск его на весы
  3. Фиксация веса
  4. Выпуск с весов
  5. Возврат на шаг №1 ↑

Этот алгоритм обслуживает все автомобили. Для управления потоком мы используем сигнализацию на основе стандартных дорожных светофоров. В данном случае у светофора только две секции: зелёная и красная.

Для отображения информации о весе автомобиля используем светодиодный дисплей:

Если во время взвешивания автомобиля что-то пошло не так, и система не запускает или не выпускает автомобиль с весов, на табло отобразится код, обозначающий возникшую ситуацию.

Чтобы водителю было проще ориентироваться мы подготовили инструкцию, в которой описаны наиболее часто-возникающие нештатные ситуации и способы их решения:

Разработка программного обеспечения

Разработка ПО также происходит поэтапно.

Сначала учим светодиодный дисплей отображать необходимую нам информацию:

Затем экспериментируем с отображением кодов ошибок на дисплее:

Немного о программном обеспечении. Мы реализуем классическую трехуровневую архитектуру:

  1. Клиентский уровень – классическое приложение для Windows, предоставляющее удобный пользовательский интерфейс для взаимодействия с системой.
  2. Слой логики – выполняется в виде приложения не имеющего пользовательского интерфейса (Системная служба Windows или демон Linux). На этом слое работает вся логическая часть отвечающая за автоматические процессы, работу с оборудованием и обслуживание автомобилей.
  3. Слой данных – чаще всего мы используем Microsoft SQL Server в качестве бэкенда для хранения данных. Это вполне может быть бесплатная Express редакция для небольших БД или же полновесный вариант – для серьезных задач.

Основные возможности программы (клиентский уровень):

  • Возможность назначать права доступа на отдельные типы объектов системы. Управление правами доступа осуществляется на основе групп безопасности с возможностью назначить права на чтение/изменение/добавление объектов.
  • Ведение журналов изменения объектов в системе. Например, всегда можно узнать, кто и когда установил некорректное значение тары автомобиля. Или кто присвоил этому автомобилю новую метку и т. д.
  • Ведение журнала автоматического взвешивания.
  • Ведение журнала работы оборудования с возможностью трассировки и диагностирования каждой сессии обслуживания автомобиля. Очень удобно.
  • Отображение подключенных к системе видеокамер.
  • Формирование отчетов по накопленным данным.
    • Возможность печати отчетов.
    • Экспорт отчетов в наиболее популярные форматы PDF/Excel/Word/CSV.
  • Отображение текущего состояния системы и оборудования на мнемосхеме.
  • Возможность интеграции системы с любыми системами учета на предприятии.

После того как разработка программного обеспечения будет завершена, а шкаф управления и сопутствующее оборудование собраны, мы в обязательном порядке выполняем тестирование поставляемой системы в офисе. Для этих целей собирается минимально работающая система, и проводятся живые испытания.

Живое тестирование мы запускаем как можно раньше. За 1-2 недели до момента отгрузки.

Это позволяет обкатать оборудование, убедиться в его правильной сборке и корректности функционирования, проверить тепловой пакет шкафа.

После того как система протестирована — согласовываем формы отчетности, упаковываем оборудование, убеждаемся в готовности объекта к приёму инженера, который будет осуществлять шеф-монтаж, и отправляем все это на объект.

Монтаж автоматики на карьерных весах

По прибытию знакомимся с местностью. Проверяем корректность выполненных подготовительных работ, маркировку кабелей и приступаем к монтажу.

В данном случае монтаж и пусконаладочные работы заняли 3 рабочих дня. Следующие два дня мы занимались обучением персонала: как работать с системой, как ее диагностировать, выдавали инструкции водителям и отвечали на их вопросы.

За время тестовой эксплуатации не было выявлено каких-либо серьезных недостатков. Небольшие корректировки по месту расположения меток на автомобилях. На некоторых самосвалах (из-за их конструкционных особенностей) пришлось подправить настройки активных меток.

В целом проект оказался успешным. Заказчик доволен проделанной работой и качеством ее исполнения.

Вот так происходит обслуживание автомобилей в полностью автоматическом режиме, без участия оператора. В нижней части отображена мнемосхема. На ней видно текущее состояние весов. В правой части – журнал обслуживания. В нем отражается основная информация о событиях происходящих на весах:

Обслуживание нескольких самосвалов подряд (смотрите в HD):

Та же запись с другого ракурса:

Белаз: