廖傳培，李 微

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 511430）

0 引言

三號(hào)線立體智能倉(cāng)庫(kù)2006年投入使用，主要用于車輛段物資庫(kù)1 000 kg以下材料及配件的存貯、發(fā)放和管理；該套系統(tǒng)是三級(jí)分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由管理軟件（管理級(jí)）、監(jiān)控軟件（監(jiān)控級(jí)）和堆垛機(jī)（執(zhí)行級(jí)）組成，全套設(shè)備由貨架、有軌巷道堆垛起重機(jī)、出入庫(kù)水平輸送系統(tǒng)、鋼制托盤(pán)及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)組成。由于該設(shè)備屬于早期智能立體倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)品，存在配置性能低、缺少防墜落安全保護(hù)裝置等問(wèn)題，對(duì)智能化立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)作效率和使用安全性存在一定的影響。隨著時(shí)代高速發(fā)展，智能倉(cāng)庫(kù)已成為物流進(jìn)出庫(kù)的重要設(shè)備，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并進(jìn)行有效分析、整理，制定優(yōu)化升級(jí)策略，實(shí)現(xiàn)智能倉(cāng)儲(chǔ)高效物流要求[1]。

1 設(shè)備系統(tǒng)整體技術(shù)評(píng)估

1.1 PLC控制系統(tǒng)

A 立體倉(cāng)庫(kù)輸送機(jī)和堆垛機(jī)分別采用的PLC 是西門(mén)子S7-300 和S7-200 的控制器。近3 年，該立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)PLC模塊共發(fā)生了2次故障，均由于無(wú)新備件可更換，最后是將故障模塊送往基地維修中心電子維修部檢測(cè)并修復(fù)。且設(shè)備中修時(shí)由于受中修規(guī)程的限制，沒(méi)能對(duì)PLC 硬件進(jìn)行升級(jí)，目前各PLC 模塊備件均已停廠且無(wú)可代替件；電路板易損點(diǎn)如圖1～3所示，現(xiàn)在用堆垛機(jī)的PLC電路板已是返修件，隨著設(shè)備使用頻率增加及壽命影響，均可能造成端子內(nèi)部金屬疲勞斷裂等問(wèn)題，后續(xù)如再發(fā)生PLC 模塊故障則會(huì)造成模塊無(wú)備件可更換，只能將備件送外返修，短時(shí)間內(nèi)可能影響立體倉(cāng)庫(kù)正常運(yùn)行；為確保倉(cāng)庫(kù)能正常運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估和綜合分析，如將PLC控制器升級(jí)為S7-1500和S7-1200系列，確保未來(lái)10年市場(chǎng)可購(gòu)買到相關(guān)的備件，大大提升設(shè)備運(yùn)行性能[2]。

圖1 堆垛機(jī)1 號(hào)機(jī)CPU 的PLC 電路板易損點(diǎn)

圖2 堆垛機(jī)PLC 的CPU、I/O 和電源板電路板易損點(diǎn)

1.2 管理系統(tǒng)

管理軟件和監(jiān)控軟件采用計(jì)算機(jī)操作，通過(guò)顯示屏清晰顯示操作步驟和作業(yè)狀態(tài)，提供人—機(jī)操作界面[3]。堆垛機(jī)接受來(lái)自監(jiān)控軟件的命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。

圖3 堆垛機(jī)3號(hào)機(jī)CPU的PLC 電路板易損點(diǎn)

A 立體倉(cāng)庫(kù)服務(wù)器沒(méi)有實(shí)時(shí)備份功能，如果發(fā)生系統(tǒng)癱瘓則會(huì)導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)無(wú)法還原；現(xiàn)有服務(wù)器、監(jiān)控機(jī)（工控機(jī)）、條形碼讀碼器均為15年前產(chǎn)品，現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)卡滯、軟件運(yùn)行不穩(wěn)定情況，導(dǎo)致監(jiān)控機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)重啟，影響倉(cāng)庫(kù)物資出入庫(kù)效率，且發(fā)生故障后也可能造成無(wú)法購(gòu)買相應(yīng)的備件情況。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，建議增設(shè)備用服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)一用一備功能，并且更新升級(jí)現(xiàn)有服務(wù)器、監(jiān)控機(jī)和條形碼讀碼器[4]。

1.3 堆垛機(jī)通訊系統(tǒng)

A 立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)通訊系統(tǒng)采用的是紅外光通器，存在受南方潮濕天氣影響，容易造成信號(hào)通信接收不良的情況，而且目前倉(cāng)庫(kù)地基整體下沉嚴(yán)重，采用光通器信號(hào)接收不良的情況更加頻繁，該光通器也屬于淘汰停產(chǎn)的產(chǎn)品。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，建議將光通器升級(jí)為無(wú)線信號(hào)傳輸或者采用工業(yè)WiFi通訊，并修改控制程序及提供有效備件。

1.4 堆垛機(jī)定位系統(tǒng)

A 立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)僅以認(rèn)址方式進(jìn)行貨架定位，并沒(méi)有二次對(duì)位確認(rèn)裝置；由于貨物重量的不同導(dǎo)致定位過(guò)程受慣性的影響，會(huì)造成貨叉和貨架對(duì)不準(zhǔn)，取錯(cuò)貨物，碰壞貨物、貨架，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞堆垛機(jī)本身；歷史故障已有發(fā)生2次貨叉撞托盤(pán)故障；為提高堆垛機(jī)取貨的精準(zhǔn)度，建議增設(shè)電機(jī)編碼器或激光測(cè)距儀，通過(guò)測(cè)量堆垛機(jī)到基點(diǎn)的距離和儲(chǔ)存在PLC 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)確定位置，提升貨叉貨物對(duì)位的精確度、可靠性和安全性。

1.5 電線電纜

由于A 立體倉(cāng)庫(kù)中修過(guò)程不需要對(duì)電線電纜作搬遷和布局的變動(dòng)，所以部分舊電線電纜能繼續(xù)使用且沒(méi)有進(jìn)行更換，但如果需要進(jìn)行變動(dòng)布局或搬遷，則目前未進(jìn)行更換的部分老化電線電纜極其容易在變動(dòng)或搬遷時(shí)受損，搬遷過(guò)程必須進(jìn)行更換。

1.6 防墜落裝置

A 立體倉(cāng)庫(kù)是廣州地鐵線網(wǎng)首臺(tái)智能倉(cāng)庫(kù)設(shè)備，早期設(shè)計(jì)缺少防墜落保護(hù)裝置，而防墜落裝置是設(shè)計(jì)在立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)上的安全保護(hù)裝置。為避免當(dāng)堆垛機(jī)鏈條長(zhǎng)時(shí)間使用或意外原因忽然斷裂時(shí)，安全防墜落裝置能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)裝置使載貨臺(tái)停在當(dāng)前的位置，避免發(fā)生貨物高空墜落而造成物資損壞及砸傷人員/設(shè)備，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，建議增設(shè)防墜落功能，完善安全保護(hù)措施，從而達(dá)到保護(hù)人身、設(shè)備和貨物的安全目的。

1.7 走行地軌和滑觸軌

立體倉(cāng)庫(kù)的走行鋼軌和滑觸軌在17 年中修時(shí)同樣沒(méi)有進(jìn)行有效打磨、校準(zhǔn)和更換；長(zhǎng)期反復(fù)交變載荷受力和震動(dòng)運(yùn)行，地軌局部已經(jīng)出現(xiàn)疲勞損壞，局部軌面存在凹凸不平，也使鋼軌產(chǎn)生更大的變形和局部發(fā)生屈曲。而各巷道的滑觸軌長(zhǎng)時(shí)間使用已出現(xiàn)磨損及變形，拆卸后接口處及轉(zhuǎn)彎處弧度會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致滑觸器會(huì)受損，近期已出現(xiàn)2 起滑觸器異響脫落故障，故障發(fā)生則又要對(duì)滑觸器進(jìn)行整體更換。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，建議搬遷時(shí)對(duì)地軌和滑觸軌進(jìn)行全面換新，降低設(shè)備維護(hù)成本及保障設(shè)備正常運(yùn)行。如圖4、圖5所示。

圖4 滑觸軌狀態(tài)評(píng)估

圖5 地軌狀態(tài)評(píng)估

2 設(shè)備搬遷風(fēng)險(xiǎn)及措施

2.1 設(shè)備硬件損壞

設(shè)備在搬遷過(guò)程中存在設(shè)備硬件損壞的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作。應(yīng)對(duì)措施策略：（1）搬運(yùn)時(shí)對(duì)設(shè)備做好防護(hù)，注意防潮、防震、防摔，拆卸后做好包裝；（2）準(zhǔn)備充足備件，以便發(fā)生備件丟失或損壞時(shí)可以現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。

2.2 監(jiān)控機(jī)硬盤(pán)損壞

搬遷過(guò)程存在監(jiān)控機(jī)硬盤(pán)損壞，數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)對(duì)措施策略：提前做好數(shù)據(jù)備份，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

2.3 設(shè)備備件丟失

搬遷過(guò)程中存在設(shè)備備件丟失的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致后期設(shè)備不能正常工作。應(yīng)對(duì)措施策略：（1）制定清晰的備件清點(diǎn)和統(tǒng)計(jì)、制定好備件交接流程；（2）由于倉(cāng)庫(kù)的整體硬件雜且多，采用分小組搬運(yùn)；（3）搬運(yùn)前對(duì)設(shè)備硬件做好標(biāo)識(shí)，防止混亂；（4）搬運(yùn)過(guò)程中安排人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。

此外，建議立體倉(cāng)庫(kù)整體搬遷項(xiàng)目由有立體倉(cāng)庫(kù)安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)或具備立體倉(cāng)庫(kù)安裝資質(zhì)的單位負(fù)責(zé)。

3 設(shè)備使用需求分析及技術(shù)框架

為提高智能立體倉(cāng)庫(kù)工作效率，優(yōu)化物流出、入庫(kù)功能，真正實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)管理的信息化，從貨位優(yōu)化、日常物資盤(pán)點(diǎn)、操作程序化、倉(cāng)儲(chǔ)信息等多維度考慮，建議設(shè)備搬遷后新投入使用的智能立體倉(cāng)庫(kù)能達(dá)到各新線路的配置標(biāo)準(zhǔn)。

為解決現(xiàn)有設(shè)備貨物出口少（只有2個(gè)出口）、效率慢的問(wèn)題，建議在原有基礎(chǔ)上再增加3 臺(tái)堆垛機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)12 排貨架6項(xiàng)巷6臺(tái)堆垛機(jī)出入庫(kù)條件，每條巷道出口位置配備升降平臺(tái)，從而進(jìn)一步提升智能倉(cāng)庫(kù)的工作效率。升級(jí)設(shè)備框架如圖6所示[5]。

圖6 升級(jí)設(shè)備框架

4 設(shè)備技術(shù)升級(jí)優(yōu)化策略

4.1 更換

更換設(shè)備所有電線電纜，由于設(shè)備大部分電纜是暗敷且老化導(dǎo)致絕緣性能低，容易引起短路，搬遷后必須都更換；更換各巷道的地軌，拆卸后巷道地軌容易出現(xiàn)變形，而堆垛機(jī)運(yùn)行軌道對(duì)水平度及垂直度要求比較高，如水平度和垂直度不能保證容易造成行走輪異響及脫軌事件；更換各巷道的滑觸軌長(zhǎng)時(shí)間使用已出現(xiàn)磨損及變形，拆卸后接口處及轉(zhuǎn)彎處弧度會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致滑觸器會(huì)受損，影響設(shè)備正常使用。

4.2 改造

加裝防墜落安全防護(hù)裝置，避免當(dāng)堆垛機(jī)鏈條斷裂使得貨物高空墜落而造成物資損壞及砸傷人員/設(shè)備。堆垛機(jī)通信信號(hào)傳輸?shù)墓馔ㄆ鞲臑閃iFi傳輸，避免受潮濕天氣影響及地基下沉等原因造成信號(hào)傳輸不穩(wěn)定。增設(shè)堆垛機(jī)電機(jī)編碼器或激光對(duì)位作二次對(duì)位信號(hào)的確認(rèn)，提升對(duì)位精確度和對(duì)位安全。將PLC控制器升級(jí)為S7-1500和S7-1200系列，確保未來(lái)10年市場(chǎng)可購(gòu)買到相關(guān)的備件。增設(shè)備用服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)一用一備功能，同時(shí)更新現(xiàn)有服務(wù)器、監(jiān)控機(jī)和條形碼讀碼器，提升設(shè)備運(yùn)行效率。每條巷道前端的貨架加裝爬梯及平鋪一個(gè)貨位設(shè)定為維修平臺(tái)，方便高處作業(yè)維修，防止維修時(shí)出現(xiàn)高空墜人事件[6]。

4.3 使用效率提升

每條巷道出口位置配備升降平臺(tái)，可以減少使用叉車頻率，同時(shí)也使倉(cāng)庫(kù)不具備開(kāi)叉車資質(zhì)人員進(jìn)行上下貨物，使得人員有效地利用，進(jìn)一步有效提升出入庫(kù)效率。增加3臺(tái)堆垛機(jī)，實(shí)現(xiàn)12排貨架6項(xiàng)巷6臺(tái)堆垛機(jī)出入庫(kù)運(yùn)輸能力；1臺(tái)堆垛機(jī)負(fù)責(zé)2巷道物資出入庫(kù)，減少堆垛機(jī)轉(zhuǎn)彎處低速運(yùn)行時(shí)間和取消優(yōu)先級(jí)出入庫(kù)程序。如配備升降平臺(tái)及再增加3臺(tái)堆垛機(jī)，則可以去除輸送帶，可以有效減少輸送帶運(yùn)輸時(shí)間，減少維修成本及維修工作量，也能避免因輸送機(jī)故障而影響物資出入庫(kù)，從而使智能化立體倉(cāng)庫(kù)使用效率得到進(jìn)一步提升[7]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文為滿足倉(cāng)儲(chǔ)高效進(jìn)出庫(kù)使用需求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)分析，對(duì)設(shè)備的管理系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)優(yōu)化進(jìn)行有效探析，可以使得倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化管理變得更加強(qiáng)大；物流出入庫(kù)更便捷、更靈活、更準(zhǔn)確，有利于提高立體倉(cāng)庫(kù)整體安全性能、降低設(shè)備后期維護(hù)升本和提高工作效率。本文詳細(xì)介紹了設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的技術(shù)升級(jí)優(yōu)化策略，對(duì)于同類立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備技術(shù)升級(jí)同樣具有借鑒意義。