翟世勇

自動化立體倉庫作為現(xiàn)代化物流系統(tǒng)中的重要組成部分,是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng),系統(tǒng)能按指令自動完成貨物的存取作業(yè),并能對庫存的貨物進行自動化管理,是企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化管理的重要手段。

1.自動化立體倉庫的優(yōu)點:

(1) 提高勞動效率,降低勞動強度。它與平庫相比,可節(jié)約70%的勞動力。

(2) 節(jié)約庫存占地面積,提高儲存點的空間利用率。它與平庫相比,可節(jié)約70%的占地面積。

(3) 增加貨物儲存的周轉(zhuǎn)速度,加速儲備資金周轉(zhuǎn)。

(4) 降低貨物破損率,提高企業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)變能力。

(5) 改善工作環(huán)境,保證安全操作,促進文明生產(chǎn)。

(6) 計算機自動分配貨位,便于庫存物品的及時準確提取。

(7) 可設(shè)置最低庫存量和油封期報警。

(8) 可隨時進行庫存盤點、打印報表。

2 .簡述自動化立體倉庫的構(gòu)成

自動化立體倉庫由庫房、貨架、托盤、堆垛機、自動控制與信息傳輸裝置,計算機和輸送機等外圍設(shè)備組成。該自動化立體倉庫由8排貨架、4臺堆垛機、4臺電動出入庫臺車、控制室組成。每行貨架分隔成標準的存貯單元,上放托盤,每兩行貨架間留有巷道,巷道上有堆垛機,堆垛機其作用是實現(xiàn)對托盤進行水平和垂直的搬運。堆垛機在巷道上固定的天軌地軌間運行,兩端都有限位開關(guān)和防越位撞頭。巷道端(原點)設(shè)有電動出入庫臺車。

庫內(nèi)設(shè)有控制室,室內(nèi)安裝計算機監(jiān)控系統(tǒng),其任務(wù)是根據(jù)管理軟件自動分配的作業(yè)地址信息,按運行時間最短、作業(yè)間隙的合理分配等原則對作業(yè)順序進行優(yōu)化排定,數(shù)據(jù)處理后向堆垛機、出入庫臺車等主要機電設(shè)備的控制器分發(fā)作業(yè)命令;系統(tǒng)實時接收控制級的信息反饋,并對主要設(shè)備的運行位置、作業(yè)狀態(tài)和運行故障等狀態(tài)信息進行動態(tài)顯示。

3自動化立體倉庫控制系統(tǒng)

自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制堆垛機及電動出入庫臺車,根據(jù)立體倉庫的工藝動作要求,能夠?qū)崿F(xiàn)自動的存取貨物,并保證系統(tǒng)可靠安全平穩(wěn)的運行。

3.1自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)

自動化立體倉庫控制系統(tǒng)主要由兩部分組成:地面部分和堆垛機部分。

本系統(tǒng)最大的特點通過高速PLC和高速通訊網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進行控制,在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當中各個子系統(tǒng)是獨立運行的,一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障不影響其他系統(tǒng)。

3.2地面部分

地面部分由一套西門子S7-300PLC、變頻器、觸摸屏及附屬電氣元件構(gòu)成,其功能是:

(1)控制出入貨臺車(驅(qū)動為變頻器,以減少停止時的沖擊,防止托盤位置移動)。

(2)檢測入貨高度,超高的貨物不能入庫。測高采用鏡反射光電開關(guān)。

(3)監(jiān)視光柵幕信號,堆垛機運行時,防止人員進入,杜絕人身傷害。

(4)通過西門子MPI通訊方式與計算機監(jiān)控系統(tǒng)通訊,接收計算機監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令,并將控制系統(tǒng)的狀態(tài)(包括堆垛機的狀態(tài))發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)。

(5)通過西門子PROFIBUS-DP通訊方式與堆垛機通訊,將控制指令發(fā)送給堆垛機,讀取堆垛機的狀態(tài)。

(6)人機界面由觸摸屏和按鈕開關(guān)組成,作用是控制臺車并通過堆垛機部分選擇的聯(lián)機觸摸屏操作方式在這里控制所有堆垛機;可顯示控制系統(tǒng)整體狀態(tài)。

3.3堆垛機部分

堆垛機是自動化立體倉庫的主要作業(yè)機械,擔負著出庫、入庫、盤庫等任務(wù),是自動化立體倉庫的核心部件,自動化立體倉庫控制的發(fā)展就是以堆垛機的發(fā)展為標志的,目前巷道式堆垛機為主要發(fā)展方向。本系統(tǒng)選用的就是巷道式堆垛機。

3.3.1堆垛機的工作原理

行走電機通過驅(qū)動軸帶動車輪,使堆垛機在導(dǎo)軌上做水平行走;提升電機通過鏈條帶動載貨臺做垂直升降;載貨臺上的貨叉電機驅(qū)動貨叉左右伸縮。通過上述三維運動可將指定位置的貨物取出或?qū)⒇浳锼腿胫付ㄎ恢谩?/p>

3.3.2堆垛機控制系統(tǒng)的功能

(1) 動作控制:水平、垂直、左右方向的運行;

(2)位置控制:以適合的速度運行并精確的定位在貨格或入出庫口處;

(3)通訊功能:與地面部分通訊及用通訊的方式控制自身設(shè)備(變頻器、激光測距儀);

(4)檢測及保護功能:對貨架和載貨臺有無貨物的檢測,超載檢測,極限位置減速及極限位置斷電等保護;

(5)人機界面:由觸摸屏提供本機各種操作方式的選擇,直截操作本機動作,顯示本機狀態(tài)。

3.3.3堆垛機控制系統(tǒng)的原理

(1) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

堆垛機的行列行走和升降臺運動采用了交流電機變頻調(diào)速,配有電磁制動器,由觸摸屏進行操作并顯示運行狀態(tài)。

(2) 位置確定

正確可靠地存取貨箱,準確地認址定位是關(guān)鍵。

本系統(tǒng)水平方向采用激光測距的絕對認址方式,激光測距儀采用SICK公司DME5000系列產(chǎn)品,它具有以下性能。 激光源:可見紅光。 測量范圍:0.1~130m。 分辨率:2mm。 最大運行速度:3m/s。 接口形式:PROFIBUS-DP。

(3) 變頻器的選擇

由于精確定位的要求,變頻器需要在較低的頻率下運行,為了在電機低頻運行時速度精確穩(wěn)定并提供足夠的轉(zhuǎn)矩、保證垂直運行的載貨臺不會因轉(zhuǎn)矩不夠而下墜,垂直電機的變頻器采用速度閉環(huán)矢量控制方式;水平及貨叉的變頻器采用開環(huán)矢量控制方式。水平電機和貨叉電機不同時運行,可使用同一臺變頻器,由兩個交流接觸器來進行切換。

(4) 檢測及保護

在堆垛機上安裝檢測載貨臺及貨位有無貨物的漫反射光電開關(guān)。當貨位有貨時,系統(tǒng)會拒絕再次在此貨位存入貨物;同理,堆垛機上有貨時,系統(tǒng)將不允許伸叉取貨。

由于堆垛機是屬于在軌道上的高速運行物體,因此必須設(shè)有雙保險裝置。例如當載貨臺向上運行超出最高層一定距離時,上限位開關(guān)動作,載貨臺將停止向上運行;如果繼續(xù)向上運行,緊急限位開關(guān)動作,系統(tǒng)將切斷其電源。

(5) 電源供電

對于運行物體系統(tǒng)的供電是一個關(guān)鍵問題。本系統(tǒng)采用滑觸線的供電方式,選用進口滑觸線通過雙集電器與堆垛機進行電連接,保證供電的可靠性,系統(tǒng)具有節(jié)省電纜、美觀、安裝維護方便的特點。

自動化物流倉儲設(shè)備的技術(shù)進步,主要依賴于信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展。本系統(tǒng)作為典型的機電一體化設(shè)備,其技術(shù)水平很大一部分體現(xiàn)在控制系統(tǒng)的先進性,本系統(tǒng)設(shè)計的基本出發(fā)點是實用性和先進性相結(jié)合,在保證系統(tǒng)實用能力的前提下體現(xiàn)技術(shù)的先進性,并為系統(tǒng)的進一步技術(shù)升級完善預(yù)留接口。□(編輯/李舶)