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　　一、格雷母線技術

　　格雷母線將電磁感應原理應用于位置檢測和數據通信領域。格雷母線以相互靠近的扁平狀的電纜和天線箱之間的電磁耦合來進行通信，并在通信的同時檢測到天線箱在格雷母線長度方向上的位置。

　　格雷母線由一對基準線（R線）和多對地址線（G線）按格雷碼規律編排構成。地址線每隔一定步長交叉一次，構成格雷碼規律編排的感應環線，基準線在整段格雷母線中不交叉。

　　格雷母線通信定位裝置由位置檢測單元和數據通信單元組成。

　　1、格雷母線位置檢測單元工作原理

　　格雷母線位置檢測單元包括地址發射單元、天線箱、地址檢測單元、格雷母線及安裝輔件等部分。

　　利用最簡單的單匝線圈的感應原理,當天線箱線圈中通入交變電流時，在天線箱附近會產生交變磁場。格雷母線近似處在一個交變的、均勻分布的磁場中,每對格雷母線芯線會產生感應電動勢。發射單元地址信號通過電磁耦合方式傳送到格雷母線的感應環線上。

　　地址檢測單元對接收到的信號進行相位比較。交叉線的信號相位與平行線的信號相位相同，地址為“0”;交叉線的信號相位與平行線的信號相位相反，地址為“1”，這樣感應的地址信息是格雷碼排列,永不重復，由此確定移動站在格雷母線長度方向上的位置。

　　2、格雷母線數據通信單元工作原理

　　格雷母線數據通信單元包括發信機、天線箱、收信機、感應環線等部分。

　　在格雷母線中增加兩對感應環線用于數據通信，通過電磁耦合在發信機和收信機之間傳送信息，信息使用頻率鍵控（FSK）方式調制，使用相干解調，標準通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率：10-7。

　　3、格雷母線通信定位裝置特點

　?。?）非接觸工作方式：非接觸工作方式，無滑脫和磨損等故障;

　?。?）絕對位置檢測：能夠連續地、高精度地檢測絕對地址，位置檢測精度達5毫米，可以實現移動機車自動行走和全自動操作;

　?。?）通信適用范圍廣：通過電磁耦合來進行通信,不受環境條件限制，接收靈敏度高。例如在隧道內空間電磁波便很難傳送 ，格雷母線能實現通信;

　?。?）不受無管會管制;數據通信的載頻為低頻，所產生的電磁場只限于幾米范圍，輻射比工廠使用高頻無線電通信系統容許的級別低，不需要向無管會申請即可使用;

　?。?）兼容性好：位置檢測和數據通信可以合用一根格雷母線電纜，施工方便、安裝維護簡單，占空間小，不影響現場外觀，不改變現場設備;

　　（6）抗干擾能力強：使用交叉扭絞結構及相位檢測技術，天線箱與格雷母線兩者間隙從30毫米到300毫米均可正常工作，不受環境噪音和接收信號電平波動的影響，能夠在諸如鐵礦石場等惡劣環境條件中長期可靠的工作;

　　（7）適用于惡劣的工業環境：安裝在室外的格雷母線電纜、天線箱、始端箱、終端箱和段間箱采用非金屬材料制作而且采用密封工藝，耐酸、堿腐蝕，防護等級IP54，使用壽命長。

　　二、格雷母線位移傳感器

　　1、格雷母線位移傳感器部件

　　● 格雷母線電纜：

　　格雷母線電纜由芯線、模芯和護套構成。護套使用氯丁橡膠材料，格雷母線電纜長度由25.6米、51.2米、102.4米、204.8米多種規格，多根格雷母線電纜可通過段間箱連接拼接以滿足工程需要。

　　● 地址編碼發射器：產生地址載波信號。內含發振器、功率放大器、阻抗匹配器等，以同頻率分時方式分別將地址信號送給格雷母線基準線和地址線。

　　● 地址編碼接收器：完成機車位置檢測和數據通信。內含地址檢測單元、通信控制單元等，通過可編程邏輯電路全硬件方式實現地址解析，速度快，可靠性高。

　　● 天線箱：與格雷母線單匝線圈形成互感，完成地址檢測和感應通信。格雷母線位移傳感器有兩類天線箱，天線箱1用于地址檢測，天線箱2用于感應通信。

　　● 感應通信單元：內含發信機、收信器等，實現地面站和移動站之間的雙向數據傳遞。信息使用頻率鍵控（FSK）方式調制，使用相干解調，標準通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率：10-7。

　　● 安裝輔件：用于現場固定格雷母線電纜

　　2 典型設備配置

　　地上檢測方式的特點：

　　① 移動站天線箱1為地址信號“發射天線”，固定站格雷母線芯線為地址信號“接收天線”;

　?、?地址編碼接收器在地面站，由地面站檢測移動站的地址。

　　車上檢測方式的特點：

　?、?固定站格雷母線芯線為地址信號“發射天線”，移動站天線箱1為地址信號“接收天線”;

　?、?地址編碼接收器在移動站上，移動站直接得到本機車的地址。

　　三、格雷母線通信定位裝置用于起重機定位控制系統

　　1、格雷母線起重機通信定位裝置構建模塊

　?。?）、起重機走行位置檢測： 格雷母線電纜安裝在起重機軌道旁，地址檢測采用車上檢測方式，地面站地址發射器通過格雷母線電纜芯線發射地址信號，起重機上的地址編碼接收器直接得到本機走行方向的位置;

　?。?）、起重機小車走行位置檢測：格雷母線電纜安裝在起重機小車軌道旁，地址檢測采用地上檢測方式，地址發射器和地址編碼接收器都安裝在起重機上，起重機直接得到本機起重機小車的位置。

　　地址檢測單元輸出與中控PLC系統，可以實現起重機自動走行，自動堆取料。同時可防止起重機兩端掉道，防止起重機發生碰撞等事故。

　　（3）、起重機感應通信技術：格雷母線電纜中增加兩對感應環線用于數據感應通信，地面站感應通信單元直接與遠程監控系統計算機相連，車上感應通信單元與起重機上PLC相連,通過感應通信方式實現起重機與地面監控系統計算機的雙向通信。使用頻率鍵控（FSK）方式調制，使用相干解調，標準通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率<10-7。位置檢測和數據通信可以合用一根格雷母線電纜，施工方便、安裝維護簡單，占空間小，不影響現場外觀，不改變現場設備。

　　所有實時工況均在一臺工業控制計算機屏幕上顯示，實現多臺起重機的集中監視和控制。

　　2、格雷母線起重機通信定位裝置的主要功能

　?。?）、實現起重機走行位置檢測和起重機小車走行位置檢測;

　　（2）、可以實現起重機自動走行，自動堆取料;

　　（3）、實現起重機與地面計算機的雙向通信;

　?。?）、本起重機的位置指示，可防止起重機兩端掉道;

　?。?）、其他起重機的位置指示，防止起重機發生碰撞等事故。

　　3、系統的主要技術指標

　?。?）、適應速度： 0-200m/min;

　　（2）、位置檢測精度：連續的絕對位置檢測，檢測精度10mm;

　　（3）、通信波特率：全雙工通信，9600bps;

　　（4）、通信誤碼率：<10-7;

　?。?）、信息調制方式：FSK方式;

　?。?）、工作溫度：-20℃～+70℃。

　　格雷母線起重機通信定位裝置，不僅適用于原料場移動機的控制，而且對于無人操作的往返移動機械的位置控制，如集裝箱堆場吊車，門式起重機，橋式起重機，卸船機，場橋，天車，吊車等有軌機車的自動走行、自動定位、掉道、防碰撞、集中監視和控制等的場合。該裝置可以實現移動機車自動行走和全自動操作;

　　目前該系統已在武鋼工業港鐵礦石混勻堆料機安裝使用。使用本系統后，實現了堆取料機自動走行，自動堆料，效果良好。

　　四、格雷母線通信定位裝置用于列車運行控制系統

　　1. 列車運行控制系統構成

　　完整的應用格雷母線通信定位裝置構成的列車運行控制系統結構由管理層、操作層、執行層3個層次組成：

　　應用格雷母線通信定位裝置構成的列車運行控制系統采用的是“移動閉塞”技術，利用交叉感應環線完成列車和地面信號設備間的雙向數據通信。地面信號設備可以得到每一列車連續的位置信息，并據此計算出每一列車的運行權限，動態更新發送給列車，列車根據接收到的運行權限和自身的運行狀態，計算出列車運行的速度曲線，實現完全防護的列車運行模式。

　　2. 感應環線提供列車與地面信號設備的通信

　　感應環線按一定間隔沿軌道鋪設（如25m），地面站感應通信單元直接與地面信號設備相連，它記錄了速度限制、列車位置、列車速度、發車間隔等信息。車上感應通信單元與車載設備控制器相連，使用頻率鍵控（FSK）方式調制，使用相干解調，標準通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率<10-7。施工方便、安裝維護簡單，占空間小，不影響現場外觀，不改變現場設備。

　　通過感應通信方式實現列車與地面間的雙向通訊，列車在線路中的位置需要列車通過車載里程儀 （ 借助電纜環的交叉點同步） 測量后經感應通信送到車站控制設備，車站控制設備再將這一信息轉發給后續列車，后續列車知道了前行列車的位置，可根據事先定義的安全行車原則，保持行車間距，實現移動閉塞。

　　基于感應環線通信的移動閉塞系統，它可以實現列車自動駕駛、定點停車、無人自動折返及按列車時刻表自動運行等功能。系統的硬件設備簡單。具有列車定位精度更高，安裝調試簡單，利于擴展，維修工作量小等特點。

　　3. 格雷母線通信定位裝置實現列車站臺精確定位

　　在車站上，格雷母線電纜安裝在軌道中間，檢測列車在車站的運行地址，具有位置檢測精度高、檢測速度快、絕對地址可靠，不受外部環境影響等特點。采用格雷母線通信定位裝置，可以幫助調度人員和機車駕駛員掌握移動列車實時精確地址，實現列車站臺精確定位，系統檢測精度0.25m。

　　格雷母線電纜中增加兩對感應環線用于數據通信，地面站感應通信單元直接與地面信號設備相連, 車上感應通信單元與車載設備控制器相連,通過感應通信方式實現列車與地面站間的雙向通訊。使用頻率鍵控（FSK）方式調制，使用相干解調，標準通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率<10-7。位置檢測和數據通信可以合用一根格雷母線電纜，施工方便、安裝維護簡單，占空間小，不影響現場外觀，不改變現場設備。

　　4、系統的主要技術指標

　?。?）、適應速度： 0-100km/h;

　?。?）、位置檢測精度：連續的絕對位置檢測，檢測精度0.25m;

　?。?）、通信波特率：全雙工通信，9600bps;

　?。?）、通信誤碼率：<10-7;

　?。?）、信息調制方式：FSK方式;

　?。?）、工作溫度：-20℃～+70℃。

　　五、格雷母線通信定位裝置用于自動化立體倉庫系統

　　1、完整的應用格雷母線通信定位裝置構成的自動化立體倉庫系統

　　應用格雷母線通信定位裝置構成的自動化立體倉庫系統可分成三級，即系統級、管理監控級和設備控制級。

　　系統級：通過網絡系統為更高層的ERP系統提供生產和物流組織狀態及物資庫存信息，還能夠根據ERP系統下達的生產計劃和指令對生產和物流的組織進行相應的調整。

　　管理監控級：用于對自動化立體倉庫系統進行調度管理。采用流行的“客戶服務器”方式，服務器用來存儲倉庫貨物的各種信息，操作員以客戶機完成出入庫管理。

　　設備控制級：對各種自動化立體倉庫設備進行控制。管理監控級將計算機系統的指令分解、下發給設備控制級，完成對物流系統底層設備的控制，設備控制級將現場物流信息通過管理監控級上報系統級管理。

　　2、技術特點：

　?。?）、堆垛機格雷母線定位技術：包括行走方向的地址和提升方向的地址。

　　堆垛機行走方向的地址檢測：格雷母線電纜安裝在地面的軌道旁，采用車上檢測方式，地面站地址發射器通過格雷母線電纜芯線發射地址信號，堆垛機上的地址編碼接收器直接得到本機行走方向的地址;

　　堆垛機提升方向的地址檢測：格雷母線電纜安裝在堆垛機立柱上，采用地上檢測方式，地址發射器和地址編碼接收器都安裝在堆垛機上，堆垛機直接得到本機提升方向的地址。

　　行走方向的地址和提升方向的地址直接輸出到堆垛機PLC系統，地址檢測精度為5毫米，可以實現堆垛機自動走行，自動堆取貨物。

　?。?）、堆垛機感應通信技術： 格雷母線電纜中增加兩對感應環線用于數據通信，地面站感應通信單元直接與地上計算機相連, 車上感應通信單元與堆垛機上PLC相連,通過感應通信方式實現堆垛機與地面計算機的雙向通訊。使用頻率鍵控（FSK）方式調制，使用相干解調，標準通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率<10-7。位置檢測和數據通信可以合用一根格雷母線電纜，施工方便、安裝維護簡單，占空間小，不影響現場外觀，不改變現場設備。

　?。?）、堆垛機控制技術：格雷母線定位裝置+變頻器閉環調速控制。

　　根據格雷母線定位裝置測量反饋的當前速度信號適時調整變頻器的輸出驅動頻率值，從而保證堆垛機能以要求的速度平穩運行;

　　根據格雷母線定位裝置測量反饋當前堆垛機的距離信號及預先設定的控制方案適時調整變頻器的輸出驅動頻率值，使堆垛機先以較高的速度運行到接近目的地址的位置后將速度平穩降到較低的速度下工作，并在目的地址處準確制動停準。

　　3、系統的主要技術指標

　?。?）、適應速度： 0-200m/min;

　　（2）、位置檢測精度：連續的絕對位置檢測，檢測精度5mm;

　?。?）、通信波特率：全雙工通信，9600bps;

　?。?）、通信誤碼率：<10-7;

　　（5）、信息調制方式：FSK方式;

　　（6）、工作溫度：-20℃～+70℃。