钢卷库管理系统

钢卷库管理系统
设计方案
第一册：工程技术
南京宝瑾测控技术有限公司
2017年06月
本卷目录
序号分册分册名称编制单位
1 第一册工程技术宝瑾测控
2 第二册投资估算宝瑾测控
修订记录
目录
1 概述 (6)
1.1项目名称 (6)
1.2设计依据 (6)
1.3设计原则及指导思想 (6)
1.4现状及项目实施的必要性 (6)
1.4.1项目现状 (6)
1.4.2生产中存在的实际问题 (6)
1.5改造内容与范围 (7)
1.6改造目标 (7)
2 改造方案 (8)
2.1钢卷库管理 (8)
2.1.1 系统业务流程 (8)
2.1.2 业务流程说明 (8)
2.1.3业务功能 (9)
2.1.6 与MES的接口 (12)
2.1.7设备清单 (12)
2.2全自动无人行车系统 (12)
2.2.1 系统架构 (12)
2.2.2系统功能 (13)
2.2.3 X/Y/Z 位置检测 (13)
2.2.3 无人自动控制 (14)
2.2.3 人机界面 (14)
2.2.4 格雷母线产品特点 (15)
2.2.5 工作原理 (15)
2.2.6 格雷母线安装方式 (16)
2.2.7设备清单 (16)
2.3无线AP系统 (16)
2.3.1 概述 (16)
3 施工内容 (17)
3.1改造内容 (17)
3.2设备安装 (17)
3.2.1 定位系统安装 (17)
3.2.2 PLC柜安装 (17)
3.2.4 无线设备安装 (17)
3.3电缆、光缆敷设 (17)
3.3.1 电缆电线的选用原则 (17)
3.3.2 线路的敷设 (18)
3.4防雷及接地 (18)
4 主要设备和材料清单 (19)
5 项目进度计划 (19)
6 环境保护 (20)
6.1设计遵循的环境保护标准 (20)
6.2主要污染源、污染物及其控制方案 (20)
7安全卫生 (21)
7.1设计中采用的安全卫生标准 (21)
7.2生产过程中主要危险、有害因素及防范措施 (21)
8消防 (22)
8.1设计遵循的法律、法规和标准 (22)
8.2建筑防火设计 (22)
8.2.1建筑火灾危险性类别及耐火等级 (22)
8.2.2 建筑防火、防烟区域及安全疏散 (22)
8.3消防措施 (22)
8.3.1 化学消防 (22)
8.3.2 电气消防 (22)
9节能增效 (24)
10项目实施与投资估算 (24)
10.1项目实施难点及对策 (24)
10.2项目投资估算 (24)
1 概述
1.1 项目名称
全称：钢卷库管理系统系统改造项目
简称：钢卷库管理系统
1.2 设计依据
相关文档及图纸等资料；
现场调研情况。

1.3 设计原则及指导思想
设计要贯彻“先进、实用、可靠、经济”的原则，既要保证改造的先进性、安全性、可靠性，又要进行优化设计，不仅要降低工
程造价，还要保证功能配套，符合生产工艺的要求；
设计符合国家有关的法规和规定，满足安全环保要求；
把各子系统有机结合起来，充分考虑将来需求的成长空间，所提供的系统平台与技术将充分配合未来功能及扩充项目的需求，以
避免将来重复的投资；
设计过程中贯彻设计为生产服务的精神，主要技术方案要充分与甲方研究，进一步论证其可行性，确定出最佳方案。

认真做好施
工服务。

1.4 现状及项目实施的必要性
1.4.1项目现状
1.4.2生产中存在的实际问题
1.5 改造内容与范围
本可行性研究报告是根据钢卷库管理系统系统改造项目相关资料进行的可行性和必要性论述，提出合理的技术方案、投资估算和经济效益分析。

涉及的改造范围如下：
1.6 改造目标
2 改造方案
2.1 钢卷库管理
钢卷仓库管理系统直接面向生产过程，他对仓库的入库、出库和定位控制进行精确管理，并直接对各个生产设备进行监控操作和钢卷信息流的实时跟踪，是工业生产信息化的关键环节。

可靠、快速、精确、稳定的基础仓库管理系统是保证产品产量和质量的基础。

2.1.1 系统业务流程
2.1.2 业务流程说明
钢卷入库：
1. 库管人员对轧机产出钢卷进行入库操作；(见角标1)
2. 库管人员对平整产出钢卷进行入库操作；(见角标1)
3. 库管人员对开平产出板包进行入库操作；(见角标1)
4. 库管人员根据装车单对转库去开平车间的钢卷进行入库操作；(见角标2)
5. 库管人员根据装车单对返库回退的热卷原料进行返送入库的
操作；(见角标3)
6. 库管人员对清盘库新增钢卷、板包进行入库操作；(见角标4)
钢卷出库：
1. 当钢卷上料进平整机组生产时，系统自动对钢卷进行上料出库的操作;(见角标5)
2. 当钢卷上料进开平机组生产时，系统自动对钢卷进行上料出库的操作; (见角标5)
3. 当钢卷、板包判废后，库管人员进行出库操作; (见角标6)
4. 当钢卷、板包成品发货时，系统自动对钢卷进行出库; (见角标7)
5. 当钢卷需要转去其他钢卷库时，库管人员进行转库出库的操作, 并打印装车单; (见角标9)
6. 当钢卷需要转去冷轧厂时，由调度负责编制转库计划，库管人员对钢卷进行转库出库的操作，并打印装车单; (见角标8,9)
7. 库管人员对清盘库时盘亏的钢卷、板包进行删除; (见角标10)
钢卷清盘库：
1. 库管人员定期对库区内钢卷、板包进行盘库操作;
2. 当清盘库盘盈时，对盘盈的钢卷、板包进行新增; (见角标11)
3. 当清盘库盘亏时，对盘亏的钢卷、板包进行删除。

(见角标12)
钢卷倒垛：
1．库管人员在系统中维护库区及垛位信息; (见角标14)
2．库管人员在系统中对钢卷、板包进行倒垛，实现钢卷、板包信息的库位跟踪；(见角标13)。

2.1.3业务功能
库区管理
入库管理
入库管理模块提供人工维护钢卷库位对应关系的功能。

记录钢卷实际入库的时刻和入库的具体位置，并将这一情况通知MES系统。

入库实绩录入
钢卷放入库内，操作人员需要将钢卷与库位的对应关系输入系统。

倒垛管理
倒垛管理模块提供人工维护钢卷库位对应关系的功能。

记录钢卷实际倒垛的时刻和倒垛的去向，对于不同库号的倒垛，系统将这一情况通知MES系统。

钢卷堆放到库内以后，需要从当前位置移动到新的位置，包括同库区倒垛和库区间的倒垛。

出库管理
出库管理模块提供人工维护钢卷库位对应关系的功能。

记录钢卷实际出库的时刻和出库的去向，并将这一情况通知MES系统出库实绩录入钢卷堆放到库内以后，由于上料、发货、返品、转库等原因，需要从原库位移动到热轧厂以外的库位，移动以后由操作工录入系统。

清盘库管理
清盘库管理模块提供比对实物库存与系统内库存的功能，由操作人员在某一时间点将系统内的库存信息锁定，系统提供实物库存信息的EXCEL导入界面，导入完成后自动比对，给出比对结果，用户可以根据比对结果进行信息的修正。

主要功能包括：信息锁定，实物库存的查询、新增、修改、删除，实物库存与系统库存信息核对。

✓信息锁定
锁定当前系统的库存信息。

✓实物库存查询
查询输入的实物库存。

✓实物库存信息新增
用户需要将现场的实物库存信息录入系统。

✓实物库存信息修改
对已经录入的实物库存信息，可以修改钢卷的实际存放位置。

✓实物库存信息删除
可以删除已经录入的实物库存信息。

✓信息导入核对
导入实物库存信息以后，需要将实物库存信息和系统库存信息进行比对，以便用户根据结果修正钢卷库位信息的对应关系。

钢卷库位移动履历查询
查询钢卷在库内的移动履历。

库内钢卷详细信息查询
提供查询库位与钢卷的对应关系的功能。

库图管理
提供库图，以方便查看库内钢卷存放信息。

数据维护
跨内区号维护
提供钢卷库内区号管理功能，包括：库内区号的查询、新增、修改、删除和批量生成库位信息。

对指定库号的区号定义情况进行维护，并可以根据区号的定义范围批量生成库位。

跨号维护
提供钢卷库内跨号信息的管理功能，包括：库区跨号的查询、新增、修改、删除。

吊车作业管理
吊车命令编制（入库、出库、跨内倒垛、台车倒垛）；吊车命令取消；吊车命令修改；吊车命令变更；吊车作业命令确认（用于行车操作完成，当通讯故障时，操作室也具备此功能）；吊车作业命令次序调整。

2.1.6 与MES的接口
新增与MES接口，接收入、出库计划信息，进行管理，并返回库存信息。

2.1.7设备清单
2.2 全自动无人行车系统
2.2.1 系统架构
全自动无人行车系统主要包括地上局系统和车上局系统。

地上局系统包括地面管理服务器、手持扫描装置、装车/卸车位置检测系统、地面操作HMI、行车遥控器、安全控制系统、有线和无线网络以及视频监视系统等。

车上局系统包括车载PLC、车载HMI、行车定位装置、摆角检测装置、遥控接收器、无线网络接。

2.2.2系统功能
2.2.3 X/Y/Z 位置检测
格雷母线位置检测能够在移动机车行走范围内连续地、高精度地检测绝对地址，检测精度达5 毫米，完全可以满足移动行车精确定位的需
求；
2.2.3 无人自动控制
行车作业时，变频器驱动电机牵引大、小车在轨道上运动。

行车速度控制曲线是根据行车指令的目标位置和起始位置而自动生成，控制行车平稳高速并且防摇走行。

夹钳摆动是由于小车与夹钳通过柔性钢丝绳连接随大、小车的运动而产生。

为了达到准确快速的把物料搬运到目标位置，必须减少夹钳的摆角。

防摇摆采用闭环防摇的方式，即对行车大、小车运行速度控制的基础上，通过增加对摆角的检测反馈，对设定的控制曲线进行补偿从而实现消除负载摆动。

闭环防摇采用双闭环控制思路。

2.2.3 人机界面
在自动模式下，车载HMI 主要用于显示行车设备运行状态信号，当系统出现故障时，辅助调试人员分析系统日志数据诊断故障；在人工驾驶模式时，车载HMI 作为与行车驾驶员交互的接口，辅助行车驾驶员进行作业。

2.2.4 格雷母线产品特点
1.非接触式位置检测，间隙大，定位精度5mm，适用于轨道不平整的
运动机械。

2.位移检测长度可以根据需要定制，可以断续或连续检测，测距长达
2公里。

3.格雷母线使用柔性工业橡胶整体脱模压制而成，安装更换方便，免
维护。

4.抗恶劣环境，可用在水下、不怕油、不怕尘、耐酸碱，防护等级IP67。

5.高稳定性、高可靠性、多种信号输出方式选择。

6.具有反向极性保护功能、防雷击、防射频干扰、防静电
7.位移量绝对型输出，不怕掉电
8.多台需要定位的移动设备可以供用一条格雷母线，多根格雷母线可
拼接。

9.可以用在环形运动机械位置检测。

2.2.5 工作原理
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。

位置检测单元工作原理是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。

系统主要有格雷母线、天线、地址编码发生器、地址解码器等组成。

2.2.6 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，如下图，非接触间隙大，水平方向30～300毫米：上下方向0～50毫米。

2.2.7设备清单
格雷母线位置检测装置设备清单
角度定位设备清单
2.3 无线AP系统
2.3.1 概述
随着WiFi无线网络的迅速普及和工业级手持数据终端的广泛应用，为厂区提供了更便利、经济的信息化管理手段。

WiFi无线网络使用2.4G 和5G频段，是一种能够提供各类协议数据、视频和语音传输的无线网络
技术。

企业通过部署WiFi无线网络，可以实现对各种规模仓库、货场的无线网络接入与覆盖。

实现企业信息的一体化管理。

在厂区中，WiFi已经成为目前应用最广泛的无线网络技术手段之一。

3 施工内容
3.1 改造内容
本次施工主要包含设备安装，含格雷母线系统安装、PLC柜安装、无线设备安装，以及电缆、光缆的敷设。

3.2 设备安装
3.2.1 定位系统安装。

3.2.2 PLC柜安装
控制柜安装于料机电气室内。

3.2.4 无线设备安装
共16台无线设备，在每50米安装一台无线AP，总共安装16台。

3.3 电缆、光缆敷设
3.3.1 电缆电线的选用原则
220V动力电缆选用：考虑线路压降等问题，动力电缆选用3芯4mm2电缆。

控制电缆选用：电气室内柜间电缆采用聚氯乙烯绝缘阻燃电缆；电气室至现场设备的电缆根据情况采用耐高温电缆或普通聚氯乙烯绝缘阻燃电缆；根据信号类型选择相应的屏蔽或计算机用对绞屏蔽总屏蔽电缆。

光缆选用：室外单模8芯光缆。

3.3.2 线路的敷设
电缆尽量利用现有路径及配管敷设，光缆主要沿室外电缆桥架或皮带通廊敷设，局部穿管、配桥架敷设。

在电缆桥架（支架）上敷设时，电缆排列原则：根据电压等级高低，动力电缆在下层，控制电缆在中层，信号通讯电缆在上层。

3.4 防雷及接地
（1）防雷系统：
本次改造不增加新的厂房等建筑物，现有厂房的防雷接地设施保持原有，不增加新的防雷接地设施，所有PLC控制柜进线电源配有避雷器。

（2）接地系统：
本次改造新增电气盘柜均利用原有接地系统，与原有接地系统相连。

如实测达不到要求需补打接地极。

（3）接地电阻：
电气系统接地电阻不大于4Ω；
防雷接地电阻不大于10Ω；
计算机、PLC、电子仪表接地电阻不大于1Ω，或按厂家要求；
凡是正常不带电的电气设备金属外壳、安装支架构件、电缆屏蔽层及管线都应可靠接地。

4 主要设备和材料清单
见附录一
5 项目进度计划
项目进度计划见下表所示：
鉴于本项目是在线改造，具体的实施进度根据改造现场的生产情况进行安排。

6 环境保护
6.1设计遵循的环境保护标准
《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月26日）
《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（1997年3月1日）
《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2004年12月29日）《中华人民共和国节约能源法》（2008年4月1日）
《钢铁工业环境保护设计规范》（GB50406-2007）
《冶金工业环境保护设计规定》（YB9066-95）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）
《上海梅钢建设工程工厂设计统一技术规定》（2005年9月1日）6.2 主要污染源、污染物及其控制方案
本次改造不增加新的环境污染源。

本项目将严格执行国家环保政策、法规，不会造成新的环境污染。

7安全卫生
7.1 设计中采用的安全卫生标准
《中华人民共和国安全生产法》（2002年11月1日）
《冶金企业安全卫生设计暂行规定》冶金部和劳动部1989年7月《生产设备安全卫生设计总则》（BG5083-1999）
《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）
《冶金企业安全卫生设计规定》（冶生〔1996〕204号）
《工业企业厂内铁路、道路运输安全规程》（GB4387-1994）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
《工业企业噪声控制设计规范》（GB87-85）
《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）
《上海梅钢建设工程工厂设计统一技术规定》（2005年9月1日）7.2 生产过程中主要危险、有害因素及防范措施
本工程设计充分贯彻“安全第一、预防为主”的方针，严格执行国家有关规程、规范和标准，对生产过程中的主要危害、有害因素均采取了相应的防范措施，尽可能地为工人提供一个良好、安全的劳动条件和生产环境。

设备选型采用符合国家标准的低噪音或无噪音产品，对可能产生的噪声源采取设置隔音、减震、消声等降噪措施，设备设于柜内或专用电气房间内。

本工程电气设备分别设置工作接地、保护接地措施，所有不带电的金属外壳、金属构架均作保护接地。

现有房间内新增柜按规范要求设置操作通道和检修通道。

8消防
8.1 设计遵循的法律、法规和标准
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98
《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005
《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-94
《3～110kV高压配电装置设计规范》GB50060-2008
《上海梅钢建设工程工厂设计统一技术规定》（2005年9月1日）8.2 建筑防火设计
8.2.1建筑火灾危险性类别及耐火等级
本工程为电气控制部分改造项目，不涉及新增建筑物，其原有建筑火灾危险性类别及耐火等级均保持原设计不变。

8.2.2 建筑防火、防烟区域及安全疏散
本工程因是改造项目，没有增加任何建筑物其建筑防火、防烟区域及安全疏散均利用原有设施。

8.3 消防措施
8.3.1 化学消防
本工程为改造项目，且只是电气控制部分改造，没有增加任何工艺设备，电气室、操作室的消防均利用原有设施。

8.3.2 电气消防
本工程电缆采用阻燃型电缆。

在配电室﹑控制室的消防实施均利用原有消防设施。

控制系统采用AC220V±10％电源，设置不间断电源装置UPS供电，以保证必要的操作、控制和应急处理。

构筑物中电缆引至电气柜、盘或控制屏、台的开孔部位及电缆贯穿
隔板、楼板的孔洞处均实施阻火封堵。

公用主电缆沟的分支处、控制室或电气室的沟道入口处设阻火墙。

在电缆接头两侧电缆2～3m区段和该范围并列邻近的其它电缆同一长度上，采用防火涂料或防火包带等防火措施，实施阻止延燃。

在阻火墙紧靠两侧不少于1m区段所有电缆上，施加防火涂料、包带或设置挡火板等，防止窜然、延燃。

9节能增效
本次控制系统改造，部分应用软件重新编制，使设备以更合理的方式运行，有利于节约能源。

10项目实施与投资估算
10.1 项目实施难点及对策
难点：
项目实施属于在线改造，现场有很多移动设备（料机等），必须在确保安全的前提下进行施工，加大了工作难度；
系统处于生产阶段，预留的调试及切换时间较短；
项目实施的地点较分散，对作业人员的管理提出了更高的要求。

对策：
严格执行相关安全管理制度进行现场的施工管理，标准化作业，确保安全施工；
系统上线前进行充分的离线测试，制定详细、周密的项目开发计划、系统上线切换方案；
配备专职安全员，对现场施工进行监督管理和指导。

10.2 项目投资估算
参见《（第二分册）》。