板卷庫無人化建設通用要求2025-02-06發布江蘇省市場監督管理局發布Ⅰ前言 Ⅲ 2規范性引用文件 3術語、定義和縮略語 4系統組成 5起重機自動化控制系統 6地面自動化系統 7WMS倉儲管理系統 8系統主要功能和運行指標要求 9安全要求 10驗證與檢驗要求 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由江蘇省工業與信息化廳提出并組織實施。本文件由江蘇省鋼鐵及金屬新材料標準化技術委員會歸口。本文件起草單位：南京科遠智慧科技集團股份有限公司、南京聞望自動化有限公司、江蘇省鋼鐵行業協會、江蘇環保產業技術研究院股份公司、江蘇省環境工程技術有限公司、江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院張家港分院、福建省特種設備檢驗研究院。1板卷庫無人化建設通用要求本文件規定了板卷庫無人化建設的系統組成、起重機自動化控制系統、地面自動化系統、WMS倉儲管理系統、系統主要功能和運行指標要求、安全要求和驗證檢驗內容與要求。本文件適用于鋼鐵、有色金屬板卷庫以及深加工企業的倉儲庫無人化建設，建材、化工等行業倉儲庫參照執行。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3811起重機設計規范GB6067.1起重機械安全規程第1部分：總則GB/T21067工業機械電氣設備電磁兼容通用抗擾度要求3術語、定義和縮略語3.1術語和定義下列術語和定義適用于本文件。板卷coil金屬材料經過一系列工藝形成的平板或卷筒狀材料。無人化unmanned在特定的系統、環境或任務場景中，通過利用先進的技術手段，最大限度地減少或完全去除人員直接參與操作、干預或監控等活動，從而實現相關流程、作業或功能自主、自動運行的一種狀態。起重機crane用吊鉤或其他取物裝置吊掛重物，在空間進行升降與運移等循環性作業的機械。測距電纜distancemeasuringcable一種用于位置檢測和定位的高精度、高可靠性的工業自動化設備。將位置或者角度信息轉換為數字信號的測量器件。2DB32/T5023—20253.1.6智能夾鉗intelligentclamp配備了檢測各種吊運信號傳感器的夾鉗。3.1.7電子防搖electronicanti?sway根據搖擺數學模型或數學模型加監測數據，通過調速系統控制起重機或/和小車的運行速度，以減小起升載荷的擺動幅度。[來源：GB/T6974.5—2023，3.2.9]3.1.8機器視覺在線檢測系統onlinedetectionsystembasedonmachinevision利用機器視覺技術實現車間生產線實時檢測和判別的系統。[來源：GB/T40659—2021，3.1]3.2縮略語下列縮略語適用于本文件。HMI：人機界面（HumanMachineInterface）LAN：局域網（LocalAreaNetwork）PLC：可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）TCP：傳輸控制協議（TransmissionControlProtocol）UDP：用戶數據包協議（UserDatagramProtocol）UPS：不間斷電源（UninterruptiblePowerSupply）WMS：倉庫管理系統（WarehouseManagementSystem）4系統組成4.1板卷庫無人化系統組成板卷庫無人化系統包括起重機自動化控制系統、地面自動化系統、WMS倉儲管理系統。4.2起重機自動化控制系統組成起重機自動化控制系統包括起重機配電系統、PLC控制系統、傳動系統、定位系統、防碰撞系統、智能夾鉗系統、防搖控制系統、庫位坐標自動標定系統、機器視覺在線檢測系統、起重機網絡系統等。4.3地面自動化系統組成地面自動化系統包括運輸車輛智能裝卸車系統、智能圍欄控制系統、生產線對接系統、視頻監控系4.4WMS倉儲管理系統組成WMS倉儲管理系統接收生產管理系統的生產作業計劃，對計劃進行調度排序，并通過網絡與起重機自動化控制系統、地面自動化系統進行通信。35起重機自動化控制系統5.1起重機配電系統5.1.1起重機配電系統設計應符合GB/T3811的要求。5.1.2配電系統相關的電氣設備具有抗電磁干擾能力，符合GB/T21067的要求。5.2PLC控制系統PLC控制系統各子站之間具備通信故障檢測和報警功能。5.3傳動系統5.3.1傳動系統包括大車傳動系統、小車傳動系統、主起升傳動系統。5.3.2大車傳動系統采用變頻驅動方式，變頻器額定功率應至少高于大車電機額定功率兩個等級。5.3.3小車傳動系統采用變頻驅動方式，變頻器額定功率應至少高于小車電機額定功率一個等級。5.3.4主起升傳動系統采用變頻驅動方式，變頻器額定功率應至少高于主起升電機額定功率一個等級。5.3.5大車、小車和主起升變頻器與PLC控制系統采用現場總線通信，通信周期不大于100ms。5.4定位系統定位系統包括大車定位系統、小車定位系統、主起升定位系統、旋轉定位系統，定位方式詳見表1。表1定位方式定位系統定位方式定位精度大車定位系統大車行程大于50m，采用測距電纜定位方式，在大車方向配置兩套定位數據采集設備，產生兩組定位數據，相互校驗誤差不高于30mm大車行程不大于50m，采用測距電纜或激光測距定位方式，在大車方向配置兩套定位數據采集設備，產生兩組定位數據，相互校驗小車定位系統小車行程大于6m，采用測距電纜或激光測距定位方式，在小車方向配置兩套定位數據采集設備，產生兩組定位數據，相互校驗誤差不高于30mm小車行程不大于6m，采用測距電纜或激光測距定位方式，在小車方向配置一套定位數據采集設備主起升定位系統采用絕對值編碼器定位方式，在主起升方向配置兩套定位數據采集設備，產生兩組定位數據，相互校驗誤差不高于20mm旋轉定位系統采用絕對值編碼器定位方式，在旋轉方向配置一套定位數據采集設備誤差不高于1°5.5防碰撞系統5.5.1當兩臺或兩臺以上的起重機械或起重小車運行在同一軌道上時，應裝設防碰撞裝置。在發生碰撞的任何情況下，司機室內的減速度不應超過5m/s2。5.5.2防碰撞系統應在大車運行左右方向安裝防碰撞裝置，防碰撞裝置應具有連續距離檢測功能，檢測距離不小于50m。5.5.3防碰撞系統具備靈活設定減速間距和停車間距的功能。45.6智能夾鉗系統5.6.1卷類智能夾鉗系統具備旋轉角度、開度、對中、擔卷、夾邊、傾斜等狀態檢測功能。5.6.2板類智能夾鉗系統具備旋轉角度、開度、擔板、傾斜等狀態檢測功能。5.6.3夾鉗旋轉機構應采用變頻驅動方式。5.7防搖控制系統防搖控制系統應采用電子防搖，擺動角度不大于0.5°。5.8庫位坐標自動標定系統具備庫區坐標自動標定功能。5.9機器視覺在線檢測系統機器視覺在線檢測系統具備打包帶斷裂、卷筒鋼絲繩脫槽等異常情況的檢測功能。5.10起重機網絡系統5.10.1起重機本體內設備應采用有線網絡進行通信，具備LAN局域網劃分功能。5.10.2起重機自動化控制系統與中控系統應采用無線網絡進行通信，具備通信時的故障檢測功能。6地面自動化系統6.1運輸車輛智能裝卸車系統6.1.1運輸車輛智能裝卸車系統具備車輛出/入庫引導、庫內車輛位置規劃、作業信息展示、人員及車輛安全保護等功能。6.1.2運輸車輛智能裝卸車系統具備車輛安全防撞功能。6.2智能圍欄控制系統6.2.1智能圍欄控制系統應對庫區進行分區封閉管理，每個分區設置安全門、安全門鎖及操作按鈕盒等設備。6.2.2智能圍欄控制系統應與起重機自動化控制系統進行安全聯鎖。6.3生產線對接系統生產線對接系統應與生產線一/二級系統交互通信，獲取起重機在生產線吊運板卷時的聯鎖信息、板卷狀態鏡像信息等內容。6.4視頻監控系統6.4.1視頻監控系統具備起重機運行、物料出/入庫、人員和車輛作業等情況的監控功能。6.4.2視頻數據保存時間不少于2個月。6.5中控系統中控系統應配備操作員站、冗余服務器、網絡柜、電源柜、帶急停按鈕操作臺、監控大屏、UPS電源等設備。57WMS倉儲管理系統7.1HMI人機界面7.1.1應采用圖形化界面，顯示板卷位置變化的動態畫面，可顯示和查詢庫存信息、相應庫位各編號起重機作業信息。7.1.2可通過畫面監視起重機作業過程，包括移車、吊運物料。7.1.3可通過界面切換起重機模式、調整起重機執行各個作業的順序。7.1.4應顯示異常情況下的報警信息。7.2通信功能7.2.1具備與上層系統的通信功能，獲取搬運計劃和反饋作業實績。7.2.2具備與下層系統的通信功能，生成及管理起重機作業任務。7.2.3應采用基于網絡的通信方式，至少支持TCP、UDP、數據庫中的一種方式。7.2.4具備與起重機自動化控制系統通信的雙向在線檢測報警功能。7.2.5具備與地面自動化系統通信的雙向在線檢測報警功能。7.3計劃管理和調度功能具備接收生產管理系統的作業計劃和調整計劃順序的功能。7.4起重機協同作業功能具備同一跨多臺起重機協同作業的功能，相鄰起重機之間位置距離應不小于起重機減速停車的距離。7.5物料位置變動跟蹤具備物料位置變動實時跟蹤的功能。7.6數據存儲及查詢7.6.1應采用數據庫方式進行數據存儲，數據庫的庫存信息支持查詢及冗余備份功能。7.6.2存儲時間不低于1個月。8系統主要功能和運行指標要求8.1系統主要功能系統主要功能包括定位、防搖擺、主動防碰撞、智能夾鉗、視頻監控、智能裝卸車規劃和智能調度，具體要求見表2。表2系統主要功能序號功能描述1定位對起重機的大車、小車、主起升、旋轉機構實現定位功能2防搖擺抑制起重機主起升機構在變速運動中帶來的搖擺6表2系統主要功能（續）序號功能描述3主動防碰撞實現多臺起重機之間的避讓，可靈活設定減速間距和停車間距，確保起重機運行安全實現起重機與地面防碰撞，起重機可自動規避地面安全通道以及障礙物4智能夾鉗保證板卷夾取吊運安全，防止過度夾取對板卷造成損傷5視頻監控對庫區內起重機運行、物料出入庫、人員和車輛出入情況進行監控6智能裝卸車識別車輛鞍座/板卷位置坐標，實現智能裝卸車作業7多種操作模式起重機具備本地手動模式、遠程手動模式、等待模式、自動模式8路徑規劃起重機按照設定路線移動，避開安全通道及工藝要求的安全區域9智能調度支持同跨多臺起重機同時作業，在生產工藝允許的范圍內優化調整計劃執行順序，合理調度分配起重機資源進行板卷搬運8.2系統運行指標要求系統運行指標要求包括庫區全自動投入率、計算機系統運行的系統平均負荷率、PLC的CPU負荷率、起重機安全聯鎖功能、起重機定位系統誤差、控制無線網絡丟包率、吊具防搖擺動角度，具體要求表3系統運行指標序號內容指標1排除機械故障、檢修、物料異常等導致的人工操作后，庫區全自動投入率不低于98%2計算機系統運行的系統平均負荷率不高于40%3PLC的CPU負荷率不高于40%4起重機安全聯鎖功能100%5起重機定位系統誤差大車≤30mm、小車≤30mm、起升≤20mm6控制無線網絡丟包率不高于0.1%7吊具防搖擺動角度不高于0.5°9安全要求9.1限位保護9.1.1應具備大車運行硬限位保護、軟限位保護及相鄰間起重機防撞保護。9.1.2應具備小車運行硬限位保護、軟限位保護。9.1.3應具備主起升運行硬限位保護、軟限位保護。9.1.4應具備智能夾鉗運行旋轉角度限位、開閉位置限位及傾斜角度限位等保護。79.2行車設備故障檢測9.2.1應具備變頻器故障檢測功能。9.2.2應具備大小車、主起升定位設備故障及通信異常檢測功能。9.3急停保護9.3.1當起重機有碰撞、板卷掉落等風險時，起重機自動化控制系統和WMS倉儲管理系統具備主動發起急停的功能。9.3.2現場和中控室人員作業區域應配備起重機急停按鈕。9.4地面安全9.4.1配備智能圍欄對起重機作業區域進行封閉，人員進入作業區域后禁止起重機在作業區內作業。9.4.2具備地面聯鎖保護功能，確保地面生產線設備聯鎖后，起重機執行對應自動流程。9.4.3具備人員安全保護功能，實時反饋人員闖入、智能圍欄控制系統安全門打開、運輸車輛闖入等異常情況。9.5數據異常檢測9.5.1應具備大車定位數據異常檢測報警功能。9.5.2應具備小車定位數據異常檢測報警功能。9.5.3應具備主起升定位數據異常檢測報警功能。9.5.4應具備智能夾鉗定位數據異常檢測報警功能。9.6操作模式優先級起重機操作模式優先級從高到低依次為本地手動模式、遠程手動模式、等待模式、自動模式。10驗證與檢驗要求10.1驗證內容與要求10.1.1驗證內容10.1.1.1驗證無人化建設是否滿足8.1中系統主要功能和8.2中系統運行指標要求；10.1.1.2驗證各系統之間的匹配性、適應性、可靠性、維修性、安全性是否滿足設計要求。10.1.2驗證要求10.1.2.1試驗前應編制驗證任務書和驗證大綱，明確驗證要求、驗證內容、驗證方法以及相應的質量保證要求、安全要求等。10.1.2.2驗證原則應按先單機靜態驗證再單機動態驗證的順序，先單機功能驗證后系統驗證，先系統驗證后無人化驗證的順序進行。10.1.2.3無人化驗證時，無人化各系統采用的各種組成、部件、材料、檢測裝置、控制軟件等均應經過鑒定或有合格證。10.2檢驗內容與要求檢驗內容應包括限位保護、故障檢測、防撞保護、急停保護和地面安全，具體檢驗項目、檢驗方法、判8定要求詳見表4。表4檢驗內容與要求序號項目類別項目大類檢驗項目檢驗方法判定要求1限位保護大車保護硬限位保護1）左停止硬限位2）停止硬限位3）左減速硬限位4）右減速硬限位在大車硬限位DI信號反饋正常（運行行程限位器應滿足GB/T6067.1—2010中9.2.2的要求）的前提下，模擬觸發左停止硬限位、右停止硬限位、左減速硬限位、右停止硬限位1）信號反饋及報警正常2）左停止硬限位觸發，大車不能向左運行，可以向右全速運行3）右停止硬限位觸發，大車不能向右運行，可以向左全速運行4）左減速硬限位觸發，大車只能向左一擋速運行，可以向右全速運行5）右減速硬限位觸發，大車只能向右一擋速運行，可以向左全速運行2大車軟限位保護1）左停止軟限位2）右停止軟限位3）左減速軟限位4）右減速軟限位在大車軟限位信號反饋正常的前提下，模擬觸發左停止軟限位、右停止軟限位、左減速軟限位、右停止軟限位1）信號反饋及報警正常2）左停止軟限位觸發，大車不能向左運行，可以向右全速運行3）右停止軟限位觸發，大車不能向右運行，可以向左全速運行4）左減速軟限位觸發，大車只能向左一擋速運行，可以向右全速運行5）右減速軟限位觸發，大車只能向右一擋速運行，可以向左全速運行3大車防撞保護1）左停止防撞限位2）右停止防撞限位3）左減速防撞限位4）右減速防撞限位在大車防撞數據反饋正常的前提下，模擬觸發左停止防撞限位、右停止防撞限位、左減速防撞限位、右減速防撞限位1）防撞數據反饋及報警正常2）左停止防撞限位觸發，大車不能向左運行，可以向右全速運行3）右停止防撞限位觸發，大車不能向右運行，可以向左全速運行4）左減速防撞限位觸發，大車只能向左一擋速運行，可以向右全速運行5）右減速防撞限位觸發，大車只能向右一擋速運行，可以向左全速運行4小車保護硬限位保護1）前停止硬限位2）后停止硬限位3）前減速硬限位4）后減速硬限位在小車硬限位DI信號反饋正常（運行行程限位器應滿足GB/T6067.1—2010中9.2.2的要求）的前提下，模擬觸發前停止硬限位、右停止硬限位、前減速硬限位、右停止硬限位1）信號反饋及報警正常2）前停止硬限位觸發，小車不能向前運行，可以向后全速運行3）后停止硬限位觸發，小車不能向后運行，可以向前全速運行4）前減速硬限位觸發，小車只能向前一擋速運行，可以向后全速運行5）后減速硬限位觸發，小車只能向后一擋速運行，可以向前全速運行9表4檢驗內容與要求（續）序號項目類別項目大類檢驗項目檢驗方法判定要求5限位保護小車軟限位保護1）前停止軟限位2）右停止軟限位3）前減速軟限位4）右減速軟限位在小車軟限位信號反饋正常的前提下，模擬觸發前停止軟限位、右停止軟限位、前減速軟限位、右停止軟限位1）信號反饋及報警正常2）前停止軟限位觸發，小車不能向前運行，可以向后全速運行3）后停止軟限位觸發，小車不能向后運行，可以向前全速運行4）前減速軟限位觸發，小車只能向前一擋速運行，可以向后全速運行5）后減速軟限位觸發，小車只能向后一擋速運行，可以向前全速運行6主起升硬限位保護1）上停止硬限位2）下停止硬限位3）上減速硬限位4）下減速硬限位在主起升硬限位DI信號反饋正常（起升高度限位器應滿足GB/T6067.1—20109.2.1的要求）的前提下，模擬觸發上停止硬限位、下停止硬限位、上減速硬限位、下停止硬限位1）信號反饋及報警正常2）上停止硬限位觸發，主起升不能向上運行，可以向下全速運行3）下停止硬限位觸發，主起升不能向下運行，可以向上全速運行4）上減速硬限位觸發，主起升只能向上一擋速運行，可以向下全速運行下一擋速運行，可以向上全速運行7主起升軟限位保護1）上停止軟限位2）下停止軟限位3）上減速軟限位4）下減速軟限位在主起升軟限位信號反饋正常的前提下，模擬觸發上停止軟限位、下停止軟限位、上減速軟限位、下減速軟限位1）信號反饋及報警正常2）上停止軟限位觸發，主起升不能向上運行，可以向下全速運行3）下停止軟限位觸發，主起升不能向下運行，可以向上全速運行4）上減速軟限位觸發，主起升只能向上一擋速運行，可以向下全速運行下一擋速運行，可以向上全速運行8智能夾鉗硬限位保護1）開到位硬限位2）關到位硬限位3）旋轉正向硬限位4）旋轉反向硬限位在智能夾鉗硬限位DI信號反饋正常（運行行程限位器應滿足GB/T6067.1—2010中9.2.6的要求）的前提下，模擬觸發開到位硬限位、關到位硬限位、旋轉正向硬限位、旋轉反向硬限位1）信號反饋及報警正常2）開到位硬限位觸發，智能夾鉗不能打開，智能夾鉗可以關閉3）關到位硬限位觸發，智能夾鉗不能關閉，智能夾鉗可以打開4）旋轉正向硬限位觸發，智能夾鉗不能正轉，智能夾鉗可以反轉5）旋轉反向硬限位觸發，智能夾鉗不能反轉，智能夾鉗可以正轉表4檢驗內容與要求（續）序號項目類別項目大類檢驗項目檢驗方法判定要求9限位保護智能夾鉗軟限位保護1）開到位軟限位2）關到位軟限位3）旋轉正向軟限位4）旋轉反向軟限位在智能夾鉗軟限位信號反饋正常的前提下，模擬觸發開到位軟限位、關到位軟限位、旋轉正向軟限位、旋轉反向軟限位1）信號反饋及報警正常2）開到位軟限位觸發，智能夾鉗不能打開，智能夾鉗可以關閉3）關到位軟限位觸發，智能夾鉗不能關閉，智能夾鉗可以打開4）旋轉正向軟限位觸發，智能夾鉗不能正轉，智能夾鉗可以反轉5）旋轉反向軟限位觸發，智能夾鉗不能反轉，智能夾鉗可以正轉故障檢測變頻器設備故障檢測1）大車變頻故障2）小車變頻故障3）主起升變頻故障4）旋轉變頻故障在變頻器DI信號反饋正常的前提下，模擬觸發大車變頻故障、小車變頻故障、主起升變頻故障、旋轉變頻故障1）信號反饋及報警正常2）大車變頻故障觸發，反饋大車變頻器故障代碼，大車流程動作停止3）小車變頻故障觸發，反饋小車變頻器故障代碼，小車流程動作停止4）主起升變頻故障觸發，反饋主起升變頻器故障代碼，主起升流程動作停止5）旋轉變頻故障觸發，反饋旋轉變頻器故障代碼，旋轉流程動作停止變頻器通信故障檢測1）大車變頻通信故障2）小車變頻通信故障3）主起升變頻通信故障4）旋轉變頻通信故障在變頻器通信反饋正常的前提下，模擬斷開變頻器網絡，驗證PLC能否正常檢測，并做出正常的功能連鎖1）信號反饋及報警正常2）大車變頻通信故障觸發，反饋大車變頻器故障代碼，大車流程動作停止3）小車變頻通信故障觸發，反饋小車變頻器故障代碼，小車流程動作停止4）主起升變頻通信故障觸發，反饋主起升變頻器故障代碼，主起升流程動作停止5）旋轉變頻通信故障觸發，反饋旋轉變頻器故障代碼，旋轉流程動作停止定位數據準確性定位數據跳變檢測（大夾鉗定位數據）在起重機處于手動模式，通信正常的前提下，斷開定位數據網絡連接，模擬數據異常對應數據異常，檢測輸出報警位置檢測數據通信錯誤數據方向錯誤檢測（大夾鉗定位數據）在起重機處于手動模式，通信正常的前提下，斷開位置檢測設備的通信線路，驗證是否能夠檢測到通信錯誤，再恢復通信線路通信線路斷開，系統檢測到通信錯誤輸出報警表4檢驗內容與要求（續）序號項目類別項目大類檢驗項目檢驗方法判定要求故障檢測位置檢測數據心跳檢測主起升、智能夾鉗定位數據）在檢驗過程中吊鉤位置處于駕駛室下方，起重機處于手動模心跳數據的采集，驗證是否心跳錯誤檢測輸出，再恢復原程序屏蔽心跳數據采集，檢測心跳錯誤輸出報警防撞保護起重機單車大車防撞減速檢驗單車大車防撞減速檢驗在大車防撞數據反饋正常，起重機上需要有操作人員配合按下急停開關，防止意外情況發生的前提下，手動生成起重機自動作業計劃，起重機大車正常運行至減速距離內，查看起重機大車是否減速至一擋以下速度運行，反向是否可以全速運行起重機大車正常運行至減速距離內存在明顯減速以一擋速度運行，反向可以全速運行起重機單車大車防撞停止檢驗單車大車防撞停止檢驗在大車防撞數據反饋正常，起重機上需要有操作人員配合按下急停開關，防止意外情況發生的前提下，手動生成起重機自動作業計劃，起重機大車正常運行至停止距離內，查看起重機大車是否停止，反向是否可以全速運行起重機大車正常運行至停止距離內停車，反向可以全速運行起重機單車大車防撞停止檢驗單車大車防撞停止檢驗在大車防撞數據反饋正常，起重機上需要有操作人員配合按下急停開關，防止意外情況發生的前提下，手動生成起重機自動作業計劃，起重機大車正常運行至停止距離內，查看起重機大車是否停止，反向是否可以全速運行起重機大車正常運行至停止距離內停車，反向可以全速運行起重機雙車大車防撞減速檢驗雙車大車防撞減速檢驗在大車防撞數據反饋正常，起重機上需要有操作人員配合按下急停開關，防止意外情況發生的前提下，手動生成起重機自動作業計劃，兩臺起重機大車正常運行至減速距離內，查看兩臺起重機大車是否減速至一擋以下速度運行，反向是否可以全速運行兩臺起重機大車正常運行至減速距離內存在明顯減速以一擋速度運行，反向可