自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

翟世勇

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)系統(tǒng),系統(tǒng)能按指令自動(dòng)完成貨物的存取作業(yè),并能對(duì)庫(kù)存的貨物進(jìn)行自動(dòng)化管理,是企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的重要手段。

1.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn):

(1) 提高勞動(dòng)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。它與平庫(kù)相比,可節(jié)約70%的勞動(dòng)力。

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

(3) 增加貨物儲(chǔ)存的周轉(zhuǎn)速度,加速儲(chǔ)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(jìn)文明生產(chǎn)。

(6) 計(jì)算機(jī)自動(dòng)分配貨位,便于庫(kù)存物品的及時(shí)準(zhǔn)確提取。

(7) 可設(shè)置最低庫(kù)存量和油封期報(bào)警。

(8) 可隨時(shí)進(jìn)行庫(kù)存盤點(diǎn)、打印報(bào)表。

2 .簡(jiǎn)述自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)成

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)由庫(kù)房、貨架、托盤、堆垛機(jī)、自動(dòng)控制與信息傳輸裝置,計(jì)算機(jī)和輸送機(jī)等外圍設(shè)備組成。該自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)由8排貨架、4臺(tái)堆垛機(jī)、4臺(tái)電動(dòng)出入庫(kù)臺(tái)車、控制室組成。每行貨架分隔成標(biāo)準(zhǔn)的存貯單元,上放托盤,每?jī)尚胸浖荛g留有巷道,巷道上有堆垛機(jī),堆垛機(jī)其作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤進(jìn)行水平和垂直的搬運(yùn)。堆垛機(jī)在巷道上固定的天軌地軌間運(yùn)行,兩端都有限位開(kāi)關(guān)和防越位撞頭。巷道端(原點(diǎn))設(shè)有電動(dòng)出入庫(kù)臺(tái)車。

庫(kù)內(nèi)設(shè)有控制室,室內(nèi)安裝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),其任務(wù)是根據(jù)管理軟件自動(dòng)分配的作業(yè)地址信息,按運(yùn)行時(shí)間最短、作業(yè)間隙的合理分配等原則對(duì)作業(yè)順序進(jìn)行優(yōu)化排定,數(shù)據(jù)處理后向堆垛機(jī)、出入庫(kù)臺(tái)車等主要機(jī)電設(shè)備的控制器分發(fā)作業(yè)命令;系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收控制級(jí)的信息反饋,并對(duì)主要設(shè)備的運(yùn)行位置、作業(yè)狀態(tài)和運(yùn)行故障等狀態(tài)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。

3自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制堆垛機(jī)及電動(dòng)出入庫(kù)臺(tái)車,根據(jù)立體倉(cāng)庫(kù)的工藝動(dòng)作要求,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)的存取貨物,并保證系統(tǒng)可靠安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)主要由兩部分組成:地面部分和堆垛機(jī)部分。

本系統(tǒng)最大的特點(diǎn)通過(guò)高速PLC和高速通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中各個(gè)子系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行的,一個(gè)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(tái)車(驅(qū)動(dòng)為變頻器,以減少停止時(shí)的沖擊,防止托盤位置移動(dòng))。

(2)檢測(cè)入貨高度,超高的貨物不能入庫(kù)。測(cè)高采用鏡反射光電開(kāi)關(guān)。

(3)監(jiān)視光柵幕信號(hào),堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí),防止人員進(jìn)入,杜絕人身傷害。

(4)通過(guò)西門子MPI通訊方式與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊,接收計(jì)算機(jī)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(jī)的狀態(tài))發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)。

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

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

3.3堆垛機(jī)部分

堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要作業(yè)機(jī)械,擔(dān)負(fù)著出庫(kù)、入庫(kù)、盤庫(kù)等任務(wù),是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心部件,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制的發(fā)展就是以堆垛機(jī)的發(fā)展為標(biāo)志的,目前巷道式堆垛機(jī)為主要發(fā)展方向。本系統(tǒng)選用的就是巷道式堆垛機(jī)。

3.3.1堆垛機(jī)的工作原理

行走電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)車輪,使堆垛機(jī)在導(dǎo)軌上做水平行走;提升電機(jī)通過(guò)鏈條帶動(dòng)載貨臺(tái)做垂直升降;載貨臺(tái)上的貨叉電機(jī)驅(qū)動(dòng)貨叉左右伸縮。通過(guò)上述三維運(yùn)動(dòng)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(jī)控制系統(tǒng)的功能

(1) 動(dòng)作控制:水平、垂直、左右方向的運(yùn)行;

(2)位置控制:以適合的速度運(yùn)行并精確的定位在貨格或入出庫(kù)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(cè)距儀);

(4)檢測(cè)及保護(hù)功能:對(duì)貨架和載貨臺(tái)有無(wú)貨物的檢測(cè),超載檢測(cè),極限位置減速及極限位置斷電等保護(hù);

(5)人機(jī)界面:由觸摸屏提供本機(jī)各種操作方式的選擇,直截操作本機(jī)動(dòng)作,顯示本機(jī)狀態(tài)。

3.3.3堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的原理

(1) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

堆垛機(jī)的行列行走和升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)采用了交流電機(jī)變頻調(diào)速,配有電磁制動(dòng)器,由觸摸屏進(jìn)行操作并顯示運(yùn)行狀態(tài)。

(2) 位置確定

正確可靠地存取貨箱,準(zhǔn)確地認(rèn)址定位是關(guān)鍵。

本系統(tǒng)水平方向采用激光測(cè)距的絕對(duì)認(rèn)址方式,激光測(cè)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(jiàn)紅光。 測(cè)量范圍:0.1~130m。 分辨率:2mm。 最大運(yùn)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(yùn)行,為了在電機(jī)低頻運(yùn)行時(shí)速度精確穩(wěn)定并提供足夠的轉(zhuǎn)矩、保證垂直運(yùn)行的載貨臺(tái)不會(huì)因轉(zhuǎn)矩不夠而下墜,垂直電機(jī)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(kāi)環(huán)矢量控制方式。水平電機(jī)和貨叉電機(jī)不同時(shí)運(yùn)行,可使用同一臺(tái)變頻器,由兩個(gè)交流接觸器來(lái)進(jìn)行切換。

(4) 檢測(cè)及保護(hù)

在堆垛機(jī)上安裝檢測(cè)載貨臺(tái)及貨位有無(wú)貨物的漫反射光電開(kāi)關(guān)。當(dāng)貨位有貨時(shí),系統(tǒng)會(huì)拒絕再次在此貨位存入貨物;同理,堆垛機(jī)上有貨時(shí),系統(tǒng)將不允許伸叉取貨。

由于堆垛機(jī)是屬于在軌道上的高速運(yùn)行物體,因此必須設(shè)有雙保險(xiǎn)裝置。例如當(dāng)載貨臺(tái)向上運(yùn)行超出最高層一定距離時(shí),上限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作,載貨臺(tái)將停止向上運(yùn)行;如果繼續(xù)向上運(yùn)行,緊急限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作,系統(tǒng)將切斷其電源。

(5) 電源供電

對(duì)于運(yùn)行物體系統(tǒng)的供電是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本系統(tǒng)采用滑觸線的供電方式,選用進(jìn)口滑觸線通過(guò)雙集電器與堆垛機(jī)進(jìn)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(hù)方便的特點(diǎn)。

自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步,主要依賴于信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展。本系統(tǒng)作為典型的機(jī)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(jìn)性,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)是實(shí)用性和先進(jìn)性相結(jié)合,在保證系統(tǒng)實(shí)用能力的前提下體現(xiàn)技術(shù)的先進(jìn)性,并為系統(tǒng)的進(jìn)一步技術(shù)升級(jí)完善預(yù)留接口?！?編輯/李舶)