一、概述
板坯库/钢卷库进出库作业量大，时间性要求强，与生产系统中的作业环节有着密切的数量联系和时间联系。实现行车与地面通讯，货物垛位号对位，起吊动作连锁，生产过程计算机管理以及最终达到无人驾驶等一系列自动化技术问题的解决，对钢厂的安全生产，提高生产管理水平，提高产品质量和经济效益有着十分重要的意义。
装有行车位置跟踪系统（CLTS）的行车，其特点是行车上有人，地面无人，司机只需要根据驾驶室画面的位置指示操纵行车，就可以完成所有吊运和与ERP信息交互的动作，效率大大提高，且完全没有安全隐患，不受环境烟雾的干扰，一个有经验的司机还可以使行车运行路径最优。国外主要的大型钢铁企业在钢卷库、板坯库、成品库等场合都使用带行车位置跟踪系统（CLTS）的行车。
根据宝钢股份的实际使用经验，1580钢卷库、板坯库、1420热卷库、1550热卷库的CLTS系统自96年12月投运以来，没有发生过严重的物流和信息错误，有效地保证了生产顺行、员工人身安全以及调度效率。因此，板坯库、钢卷库采用行车位置跟踪系统（CLTS）是完全必要的。
行车位置跟踪系统（CLTS）实现功能如下：
<1> 实时检测行车吊钩三维位置，监控行车运行工作状态；
<2> 在线跟踪、记录库中的物流状态；
<3> 在行车上显示作业指令，并监控作业指令的执行情况；
<4> 作为MES系统的执行机构，实现对各单元生产用行车的自动调度、库场管理和行车工作信息的实时汇总，保证生产过程中物流的顺畅。
行车位置跟踪系统（CLTS）适用于工艺如下：
<1> 钢厂钢坯库、板坯库、钢卷库及钢材库管理；
<2> 行车(天车)调度指挥系统；
<3> 铁路货场管理；
<4> 港口、码头货场管理；
<5> 其它用移动车辆搬倒货物的场合。
二、行车位置跟踪系统（CLTS）构成
2.1  行车位置跟踪系统（CLTS）构成框图
行车位置跟踪系统（CLTS）的基本组成：
〈1〉行车位置检测系统；
〈2〉数据传输系统；
〈3〉电气信号联锁系统；
〈4〉车载终端/HMI系统；
〈5〉地面控制管理系统。
2.2  行车位置跟踪系统（CLTS）核心技术
2.2.1  格雷母线位置检测技术
格雷母线位置检测将电磁感应原理应用于位置检测和数据通信领域。格雷母线以相互靠近的扁平状的电缆和天线箱之间的电磁耦合来进行通信，并在通信的同时检测到天线箱在格雷母线长度方向上的位置。
格雷母线位置检测包括地址编码发射器，地址编码接收器，格雷母线，天线箱四个部分。
2.2.2  格雷母线数据通信技术
格雷母线数据通信单元包括发信机、天线箱、收信机、感应环线等部分。
在格雷母线中增加两对感应环线用于数据通信，通过电磁耦合在发信机和收信机之间传送信息，信息使用频率键控(FSK)方式调制，使用相干解调，标准通信速率9600bps，通信误码率：10-7。
2.2.3  格雷母线通信定位装置的数据接口
2.2.4  格雷母线通信定位装置特点
〈1〉非接触工作方式：非接触工作方式，不怕抖动，无滑脱和磨损等故障；
〈2〉绝对位置检测：能够连续地、高精度地检测绝对地址，位置检测精度达5毫米，无滑差、抖动误差、可以实现行车自动行走和全自动操作；
〈3〉通信适用范围广：通过电磁耦合来进行通信,不受环境条件限制，接收灵敏度高。例如在隧道内空间电磁波便很难传送 ，格雷母线能实现通信；
〈4〉不受无管会管制；数据通信的载频为低频，所产生的电磁场只限于几米范围，辐射比工厂使用高频无线电通信系统容许的级别低，不需要向无管会申请即可使用；
〈5〉兼容性好：位置检测和数据通信可以合用一根格雷母线电缆，施工方便、安装维护简单，占空间小，不影响现场外观，不改变现场设备；
〈6〉抗干扰能力强：使用交叉扭绞结构及相位检测技术，天线箱与格雷母线两者间隙从30毫米到300毫米均可正常工作，不受环境噪音和接收信号电平波动的影响，能够在诸如铁矿石场等恶劣环境条件中长期可靠的工作。
三、 行车位置跟踪系统（CLTS）各部分功能
3．1  行车位置检测系统
格雷母线外形图如下：
行车位置检测系统实时检测行车吊钩三维位置。
〈1〉行车当前走行位置(X轴) : 采用格雷母线位置检测，天线箱安装在行车侧面，格雷母线安装在轨道护栏上。检测精度±5毫米。
〈2〉行车当前横行位置(Y轴) : 采用格雷母线位置检测，天线箱安装在小车侧面，格雷母线安装在行车大梁上。检测精度±5毫米。
〈3〉行车当前吊钩位置(Z轴) : 采用多圈绝对型旋转编码器AVM58-1212。检测精度：≤±3%（F.S）。
行车当前走行位置(X轴) :地址检测采用车上检测方式，地面站地址发射器通过格雷母线发射地址信号，行车上的地址编码接收器直接得到本机走行方向的位置；地址检测单元输出到行车PLC系统，可以实现行车自动走行，自动定位操作。同时可防止行车两端掉道，防止行车发生碰撞等事故。
行车当前横行位置(Y轴)：地址检测采用地上检测方式，地址发射器和地址编码接收器都安装在行车上，行车直接得到本机小车的位置。地址检测单元输出到行车PLC系统，可以实现小车自动走行，自动定位操作。
行车当前吊钩位置(Z轴) : 采用多圈绝对型旋转编码器AVM58-1212。检测精度：≤±3%（F.S）
3.2  数据传输系统
3.2.1  生产管理系统(L3)与过程控制系统(L2)之间的通讯
在生产管理系统(L3)与过程控制系统(L2)之间通过创建一条链路，L2定时向本身数据库特定表中发送数据，L3通过创建一个作业，根据需要定时取出所需实绩数据。
3.2.2  过程控制系统(L2)与行车之间的通讯
方案一，过程控制系统(L2)与行车之间采用无线通讯
通信管理控制计算机提供RJ45 10/100BASE-T自适应局域网接口，接入L2生产过程控制网；
无线基站提供RJ45 10/100BASE-T自适应局域网接口，接入L2生产过程控制网；车载终端通过2.4GHz无线电经无线基站接入L2生产过程控制网。
方案二，过程控制系统(L2)与行车之间采用格雷母线数据通信
格雷母线电缆中增加两对感应环线用于数据感应通信，地面站感应通信单元直接与上位机相连，车上感应通信单元与行车上PLC相连,通过感应通信方式实现行车与地面上位机的双向通信。使用频率键控(FSK)方式调制，使用相干解调，标准通信速率4800bps或9600bps，通信误码率＜10-7。位置检测和数据通信可以合用一根格雷母线电缆，施工方便、安装维护简单，占空间小，不影响现场外观，不改变现场设备。
3.2.3  信息传输概要
<1>下传信息（上位机到车载站）
序号 信息种类 发送条件 收到信息时响应
1 地上设备连锁区域数据 对车载终端启动初始化 保存地上设备连锁区域信息，用于判断进入/退出连锁输出信号。
2 作业信息 应答作业请求 信息显示
3 电气设备控制信息 应答操作地上设备按钮 
4 上位计算机异常信息 上位计算机通信异常 报警提示
<2>上传信息（车载站到上位机）
序号 信息种类 发送条件
1 车载站启动初始化 车载终端上电启动或复位
2 作业请求信息 在各种条件下，操作作业请求按钮
3 作业实绩信息 各种条件下，吊上/缷下自动识别，或操作吊上/缷下按钮
4 系统异常信息 车载终端与上位计算机通信异常，车载终端位置检测异常，接收到上位计算机定义以外的数据信息
3.3  电气信号联锁系统
3.3.1  车载台电气信号
〈1〉、坑盖开闭按钮信号:车载终端操作坑盖开闭（半开闭/全开闭）按钮时，通信管理控制机接收该按钮信息，对控制PLC发出相应信号；
〈2〉、车载终端启动信：车载终端启动时，通信管理控制机向该车载终端发送所属跨状态信号，对应控制按钮正常颜色或变色；
〈3〉、 堆高信息；
〈4〉、重量信息；
〈5〉、夹紧信号。
3.3.2  地面电气信号
坑盖状态信号:通信管理控制机接收到坑盖状态信号，向保温坑所属跨所有终端发送状态信息。
3.3.3  行车联锁信号
〈1〉、行车当前走行位置/横行位置进入连锁区域定义的起点与终点区域范围内，同时高度信号为ON时，则进入连锁区域，向通信管理控制机发送〖进入连锁区域信息〗；
〈2〉、车载终端根据X、Y值、夹紧信号、重量值进行吊上/缷下自动判断；
〈3〉、吊上/缷下判断时，检查走行/横行位置与作业命令数据中的目标位置是否一致，若一致则将作业实绩发送给上位计算机。
3.4  车载终端/HMI系统
车载终端安装在司机坐位左前方的便于监视和操作的位置，显示屏与水平面成一定角度便于监视。人机界面如下：
命令监视/测试功能：
? 全命令列表：在列表框中显示所有的吊运任务及任务内容，在列表框中显示任务的当前状态；
? 行车当前任务显示：将行车当前所操作的吊运任务在不同区域用不同颜色加以显示区别；
? 任务查询：输入行车号查询相应的行车吊运任务；
? 吊运命令管理：可新增、修改、删除吊运命令；
? 吊运命令测试：可模拟向上位机发送吊运命令“吊上完了”、“吊下完了”；
? 信号监视：显示所有开关量点的状态；
? 输出信号测试功能：对于输出量点，可模拟向基础自动化系统L1发送信号。
日志功能：
? 记录系统信息：软件进入、退出、出错、网络状态等；
? 记录电文信息：所有上位机发来的电文，车载计算机发来的电文。所有从地面管理机送出的电文；
? 记录电气信号变更：所有开关量点的状态变化；
? 信息显示：显示所有记录的信息；
? 信息分类：可按信息的类别分类显示信息。
系统维护功能：
? 代码维护：行车号代码维护，任务类型代码维护，信号点代码维护；
? 库图表：整个库区的代码及其相应的物理位置。
3.5  地面控制管理系统
 <1>、钢卷库、板坯库作业管理：根据入库板坯信息和板坯库实际状况，合理选择板坯堆放库位，指挥与协调板坯入库作业；根据需要倒垛的板坯信息和板坯库实际状况合理选择倒垛板坯存放垛位，指挥与协调板坯倒垛作业；根据轧制计划中的出库板坯信息和板坯存放垛位信息，制定出库作业计划，指挥与协调板坯出库作业；
<2>、钢卷库、板坯库组织管理：将板坯库的物理库区映射为计算机管理系统中的逻辑库区，实现板坯信息实时跟踪，保证物流与信息流统一，该逻辑库区具有变更、修改和删除功能；
<3>、钢卷库、板坯库后备信息修正：为防止板坯库中的信息出现错误或差错，系统具有各种信息变更、修改和删除功能，但该功能有一定的权限，防止滥用和误用。在与三炼钢计算机系统通信发生故障时，由人工输入板坯信息，此功能为备用功能；
<4>、板坯库辊道跟踪与控制：接收辊道PLC系统的实时板坯与辊道的位置对应信息，协助板坯库管理人员进行板坯库作业（入库，出库，倒垛）管理。并将信息发送到每台行车的计算机终端上，行车操作人员根据该信息，确定板坯出库作业的时刻，有效防止出库顺序错误；
<5>、钢卷库、板坯库信息查询：为方便板坯库管理，提供板坯和库位的各种查询功能；
<6>、钢卷库、板坯库库班、日报：为方便板坯库管理，显示和打印板坯库班、日报。
四、 系统的主要技术指标
4.1  格雷母线通信定位装置的主要技术指标
<1>、装置适应环境温度为：－20℃～＋80℃（室外设备），0℃～＋50℃（室内设备），适应湿度条件为：≤95%（室外设备），≤85%（室内设备）；
<2>、格雷母线位置检测：连续的绝对位置检测，检测精度5mm；
<3>、格雷母线感应通信波特率：全双工通信，9600bps；
<4>、格雷母线感应通信误码率：＜10-7。
4.2  无线数传系统的主要技术指标
<1>、工作频率：2.4G直序扩频无线技术；
<2>、通讯方式：全双工或半双工；
<3>、通信速率：最大11Mbps；
<4>、误码率：１０-7 ；
<5>、工作温度范围：0℃～50℃。
4.3  车载终端/HMI系统的主要技术指标
<1>、防护等级：不低于IP 65；防磁等级：不低于IEC/EMC 93/68/EEC；
<2>、防震标准：可抵抗3小时，来自全方位0.67g-ms/5-500Hz的振动；
<3>、屏幕：液晶平板电脑；
<4>、接口：RS-232工业标准串口1个；RS485、 Profibus-DP接口（可选）；
<5>、网卡通讯速率：大于等于9600bps(最大11Mbps)。
五、 交付文件及技术服务
所交付文件包括:
<1>、技术说明书；
<2>、技术方案；
<3>、操作说明书；
<4>、随设备一起的附带说明书；
<5>、与设备和工厂部分有关的文件；
<6>、安装资料。
技术服务包括:
<1>、设备操作及维护培训；
<2>、指导安装。
六、 质量验收标准及程序
<1>、整个系统经系统安装调试完成后,再由用户及有关单位,组织人员对系统按合同要求进行全面测试；
<2>、系统经双方测试合格后正式运行1个月无故障,即可对整个系统进行验收。
七、 成功案例业绩表
<1>、宝钢股份1580热轧钢卷库及板坯库；
<2>、宝钢股份二炼钢板坯库及机清；
<3>、宝钢股份热轧板坯库、钢卷库；
<4>、武钢股份三炼钢行车无线数传系统。