陸國軍 湖南岳陽紙業(yè)股份公司湖南岳陽（414002）

DEMAG起重機(jī)在紙卷立體中間倉庫的應(yīng)用

陸國軍 湖南岳陽紙業(yè)股份公司湖南岳陽（414002）

介紹了DEMAG起重行車在紙卷立體倉庫上的應(yīng)用，闡明了自動化立體紙卷中間倉庫系統(tǒng)組成以及紙卷出入庫流程。

立體倉庫；自動化；WMS

引言：隨著企業(yè)對貨物倉儲管理的要求不斷提高，土地、人力資源等成本的持續(xù)增加，自動化立體倉庫和物料搬運(yùn)系統(tǒng)具有充分利用空間、提高貨物存儲量、高效出入庫、節(jié)省人力資源等特點(diǎn)，且倉庫管理系統(tǒng)（WMS）能與上層ERP管理系統(tǒng)實(shí)施無縫銜接，準(zhǔn)確安全可靠的存儲輸送方式，相比傳統(tǒng)平面?zhèn)}庫顯現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢。立體倉庫具有快速的入出庫能力，妥善的將紙卷存入立體倉庫，及時自動將生產(chǎn)所需要的紙卷送達(dá)生產(chǎn)線，同時立體倉庫減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，如圖1所示。

圖1 立體紙卷倉庫實(shí)物圖

1 紙卷中間倉庫概述

在生產(chǎn)過程中，紙卷中間倉庫的作用相當(dāng)于一個水庫的作用，在一特定的時間內(nèi)，某一規(guī)格的紙卷多于/少于訂單，可以快速利用中間倉庫存入/取出這個規(guī)格紙卷。提高對生產(chǎn)的響應(yīng)速度，并能提高切紙機(jī)利用率[1]。

2 中間倉庫系統(tǒng)組成

紙卷立體中間倉庫系統(tǒng)主要由DEMAGWMS管理服務(wù)器，地面站，DEMAG自動行車，存放紙卷的塔位及存放的紙卷構(gòu)成。具體的布局結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 DEMAG立體倉庫系統(tǒng)組成圖

2.1 DENAGWNS管理服務(wù)器

紙卷中間倉庫的所有業(yè)務(wù)由一臺位于中倉操作室的服務(wù)器所管理。稱為DEMAGWMS管理服務(wù)器。（WMS是倉庫管理系統(tǒng) (Warehouse Management System)的縮寫）DEMAG WMS管理服務(wù)器的主要功能有：

A、與復(fù)卷機(jī)后面的鏈板傳送帶服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，獲取要入庫的紙卷的信息并決定能否準(zhǔn)予入庫

B、決定要入庫的紙卷在倉庫中的存放位置并命令行車將紙卷吊入指定的位置。

C、 為操作人員提供入庫操作界面。

D、根據(jù)操作人員的出庫清單決定要吊出的紙卷，并命令行車將相應(yīng)的紙卷吊到傳送帶上。

E、 實(shí)時顯示行車的運(yùn)行狀態(tài)、故障等信息。

2.2 地面站

地面站是一個位于中間倉庫控制室中的PLC控制站。主要用于行車與長泰鏈板輸送機(jī)的數(shù)據(jù)交換。

2.3 DEMAG行車

DEMAG行車是位于倉庫中十多米上方的軌道上，通過真空吸盤產(chǎn)生的真空將紙卷吸起并負(fù)責(zé)紙卷的吊裝。DEMAG行車的動作可以分為大車運(yùn)動、小車運(yùn)動及真空吸盤升降。

3 紙卷入出庫流程

圖3 紙卷進(jìn)出立體倉庫流程圖

如圖3，紙卷入庫：入庫的紙卷在轉(zhuǎn)盤前向倉庫管理發(fā)出入庫申請。倉庫管理系統(tǒng)首先檢查系統(tǒng)是否滿足以下5個入庫條件：1）行車在自動狀態(tài)且無故障；2）行車設(shè)定在“系統(tǒng)完全控制”狀態(tài)；3）倉庫仍有空間存放紙卷；4）倉庫設(shè)定在自動入出庫或只入庫；5）紙卷信息正確無誤。如滿足條件則管理系統(tǒng)通知傳送帶“允許入庫”。入庫的紙卷由傳送帶經(jīng)轉(zhuǎn)盤送至等待點(diǎn)。如不滿足入庫條件，則紙卷將由傳送帶送至切紙機(jī)。紙卷來到等待點(diǎn)后將進(jìn)一步等待管理系統(tǒng)的指令：如行車當(dāng)時沒有執(zhí)行出庫命令，則管理系統(tǒng)會通知傳送帶將紙卷送到入庫點(diǎn)。反之，如行車正在執(zhí)行出庫命令，則要入庫的紙卷必須在等待點(diǎn)等待，直到行車將出庫的紙卷放到傳送帶的出庫點(diǎn)上（這里入庫點(diǎn)和出庫點(diǎn)是同一點(diǎn)）；紙卷來到入庫點(diǎn)后管理服務(wù)器會檢查傳送帶是否有允許入庫信號，如有則管理服務(wù)器通知行車自動將紙卷吊入倉庫中。行車在起吊紙卷之初會檢查紙卷的重量和幅寬，如重量和幅寬與之前傳送帶提供的信息一致則紙卷會被自動吊入倉庫。反之如不一致則行車會報錯，紙卷不能被吊入。紙卷吊入倉庫后，整個入庫過程結(jié)束。

紙卷出庫，首先操作人員須先在管理服務(wù)器上創(chuàng)建并執(zhí)行出庫清單。管理服務(wù)器會根據(jù)執(zhí)行的出庫清單生成出庫命令。如傳送帶有允許出庫的信號，則生成的出庫命令會立即被執(zhí)行。管理服務(wù)器根據(jù)出庫命令自動選中合適的出庫紙卷并通知行車將此紙卷吊到傳送帶出庫點(diǎn)上。注意：行車要出庫，出庫點(diǎn)上必須不能有要入庫的紙卷。行車將出庫的紙卷放到傳送帶上后管理服務(wù)器會通知此紙卷是出庫的紙卷且告訴傳送帶此紙卷要去的目的地。這里出庫的紙卷只有一個目的地切紙機(jī)。傳送帶會根據(jù)管理服務(wù)器將紙卷自動送出倉庫，至此整個出庫過程結(jié)束。

4 WMS倉庫管理系統(tǒng)功能及作用

WMS倉庫管理系統(tǒng)將整個實(shí)體倉庫分為大小紙卷兩個區(qū)域，其中小直徑紙卷區(qū)域用于存放直徑小于或等于1500mm的紙卷，大直徑紙卷區(qū)域主要用于存放直徑大于1500mm的紙卷。當(dāng)小直徑紙卷區(qū)域放滿時，直徑小于1500mm的紙卷也可以存放在大直徑紙卷的區(qū)域中。反之，直徑大于1500mm的紙卷不能存放在小直徑紙卷區(qū)域中。小直徑紙卷區(qū)域和大直徑紙卷區(qū)域間的分界線可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要任意劃分，從而實(shí)現(xiàn)兩個區(qū)域面積大小的動態(tài)劃分，見圖4。

圖4 倉庫紙卷區(qū)域布置圖

WMS倉庫管理系統(tǒng)將入庫的紙卷按照一定的規(guī)則堆垛在倉庫中一個個特定的位置上的。稱為塔位。塔位的坐標(biāo)：倉庫中每一個塔位的位置都是固定不變的，由塔位的坐標(biāo)確定。如圖4中所顯示塔位的坐標(biāo)為：

為了便于管理，每一個塔位都有一個固定的編號，塔位的編號由9位數(shù)字組成，每3位數(shù)字為一個單元。如101 025 000。

圖5 WMS倉庫管理系統(tǒng)塔位編號說明

同樣，任一個倉庫中的紙卷都有一個特定的編號與之對應(yīng)，稱為紙卷的位置編號。紙卷的編號也是由9為數(shù)字組成，每3位數(shù)字為一個單元，其中，前6位即是紙卷所在的塔位的編號。最后三位表示紙卷在塔位中由低到高的順位，位置越高，數(shù)字越大。如：127 019 006，當(dāng)紙卷的位置編號為“0”時表示紙卷不在倉庫中，見圖6。

圖6 WMS倉庫管理系統(tǒng)紙卷編號說明

5 行車定位系統(tǒng)

圖7 行車X/Y軸定位系統(tǒng)

行車的定位系統(tǒng)由DEMAG起重機(jī)上的大車位置、小車位置及真空吸盤位置構(gòu)成，三者的位置確定了紙卷的三維坐標(biāo)系即紙卷存放的塔位。大車定位系統(tǒng)是通過安裝在大車主從傳動兩側(cè)SICK公司的DME5000相位式激光測距儀來獨(dú)立傳送大車行走數(shù)據(jù)。大小車定位是基于位置控制原則執(zhí)行，每個大車的驅(qū)動是獨(dú)立控制的，不受負(fù)載和主－從功能的影響，可以避免車輪的過渡摩擦，同時也無需導(dǎo)輥。到達(dá)目的地，大車停在合適的位置，對著需要吊起的目標(biāo)紙卷的坐標(biāo)。小車定位非常類似于大車定位，只是只有一個測距裝置。DME5000相位式激光測距儀是利用無線電波段的頻率，對激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，在根據(jù)調(diào)制光的波長換算此相位延遲所代表的距離，測量精度可以達(dá)到毫米級（配合目標(biāo)反射鏡）；由激光對被側(cè)目標(biāo)發(fā)射一個光信號，然后接受目標(biāo)反射回來的光信號，通過測量光信號在往返經(jīng)過的時間，計(jì)算出目標(biāo)的距離。設(shè)目標(biāo)距離為L（m），C為光在空氣中的傳播速度C≈3X108 m/s；T光信號往返所經(jīng)過的時間s；光信號往返走過的距離即為2L；則T=2L/C,即L=CT/2。

真空吸盤提升機(jī)構(gòu)的定位是由TR公司的CE-65-M連續(xù)同步絕對值角度解碼器和無滑動操作測距系統(tǒng)確定。起升機(jī)構(gòu)的定位是基于位置控制器來執(zhí)行。CE-65-M絕對編碼器是通過編碼器內(nèi)部光碼盤上許多道光通道刻線來實(shí)現(xiàn)精確測量數(shù)據(jù)的，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，通過在編碼器的每一個位置，讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼）。這樣的絕對值編碼器是由光電碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電干擾的影響。絕對值編碼器由機(jī)械位置決定的每個位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高。

6 立體中間倉庫存儲能力及優(yōu)勢

與傳統(tǒng)堆垛方式相比，中間倉庫紙卷堆垛高度更高，可達(dá)15 m，倉庫的利用率更大，可達(dá)到6-7t/m2，同時可以拿到任何需要的紙卷。存儲直徑為1650 mm的紙卷，100%存儲，庫容能力大約7,100 t；75%存儲，庫容能力大約5,300t這些數(shù)據(jù)是根據(jù)紙卷的平均密度0.775t/m3,直徑1,500 mm計(jì)算的；存儲直徑為1900 mm的紙卷，100%存儲，庫容能力大約7,000 t；75%存儲，庫容能力大約5,200t這些數(shù)據(jù)是根據(jù)紙卷的平均密度0.775t/m3,直徑1,800 mm計(jì)算。立體倉庫的空間利用率為普通倉庫的2～5倍，充分節(jié)約有限且昂貴的場地。具有快速的入出庫能力，妥善的將紙卷存入立體倉庫，及時自動將生產(chǎn)所需要的紙卷送達(dá)生產(chǎn)線，減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度。

7 立體倉庫的應(yīng)用前景展望

自動化立體倉庫的出現(xiàn)與發(fā)展，應(yīng)該是與工業(yè)、科技的發(fā)展相適應(yīng)，現(xiàn)代化大生產(chǎn)，越來越促使工業(yè)生產(chǎn)社會化、專業(yè)化、集中化。生產(chǎn)的高度機(jī)械化和自動化必然要求物資的供應(yīng)和分發(fā)要及時、迅速、準(zhǔn)確。立體化倉庫技術(shù)能否得到迅速的應(yīng)用和發(fā)展，已成為工廠設(shè)計(jì)中高科技的一個象征。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，倉儲技術(shù)將進(jìn)一步向系統(tǒng)化、自動化、無人化方向發(fā)展，倉庫管理也將向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展。自動化立體倉庫在企業(yè)的廣泛應(yīng)用將為進(jìn)一步提高企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮著重要的作用[2]。

7 結(jié)束語

我公司于2010年從德國DEMAG起重機(jī)械公司引進(jìn)了一套全自動立體倉庫系統(tǒng)應(yīng)用于卷筒紙卷的存儲。自投入使用以來，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性方面已經(jīng)達(dá)到了較高水平，在車間的生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]DEMAG紙卷中間倉庫管理系統(tǒng)操作與培訓(xùn)手冊

[2]貢霰自動化立體倉庫的發(fā)展與展望[J]刊名：中國科技財富（fortune world）2009，(10)

2013-10-18