自動化立體倉庫在鐵路機(jī)務(wù)段的應(yīng)用探討

金　星

(鄭州鐵路局鄭州機(jī)務(wù)段，河南 鄭州　450000)

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自動化立體倉庫在鐵路機(jī)務(wù)段的應(yīng)用探討

金星

(鄭州鐵路局鄭州機(jī)務(wù)段，河南 鄭州450000)

摘要：探討鄭州機(jī)務(wù)段與鐵嶺中科院合作設(shè)計(jì)的自動化立體倉庫的結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)缺陷，說明立體倉庫在鐵路檢修系統(tǒng)的配件管理、文明化生產(chǎn)等方面的作用，根據(jù)實(shí)際情況制定安全使用規(guī)定，為鐵路立體倉庫的改進(jìn)提出建議。

關(guān)鍵詞：立體倉庫；鄭州機(jī)務(wù)段；應(yīng)用

自動化立體倉庫是一種高層貨架，是能自動實(shí)現(xiàn)貨物管理、存取的新型現(xiàn)代化倉庫。它集機(jī)械、電氣、土建、物流于一體，具有科技含量大、貨物存取快、自動化程度高等特點(diǎn)，滿足了現(xiàn)代社會對高效倉儲設(shè)施的要求。立體倉庫首先于20世紀(jì)50年代在美國產(chǎn)生與應(yīng)用，之后在日本等國家得到迅速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。由于采用了計(jì)算機(jī)控制和管理技術(shù)，立體倉庫的功能得到最大限度的發(fā)揮，能夠快速實(shí)現(xiàn)貨物的存取，還可以自動進(jìn)行貨物的庫存分析和管理。鄭州機(jī)務(wù)段經(jīng)過前期充分的調(diào)查和了解，在可行性分析論證以后，決定和鐵嶺中科院合作設(shè)計(jì)一套立體倉庫，開發(fā)適用于檢修的立體貨架操作系統(tǒng)，要求能對機(jī)車配件進(jìn)行儲存、保管及收發(fā)作業(yè)，解決內(nèi)燃中修庫房場地小、存放配件困難的問題，實(shí)現(xiàn)文明化生產(chǎn)。

1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)包括貨架、堆垛機(jī)、吊橋臺車控制柜、立體倉庫管理系統(tǒng)4個(gè)部分。貨架是存儲配件的主要部分，由結(jié)實(shí)的鋼管構(gòu)架而成，它充分利用庫房的高度，分為東西2列，共46排，7層高架，可存儲620件配件。操作系統(tǒng)為3級分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即由管理級、監(jiān)控級、執(zhí)行級組成。管理級和監(jiān)控級采用鍵盤操作，通過顯示屏清晰顯示操作步驟和作業(yè)狀態(tài)，提供良好輕松的人-機(jī)操作界面。執(zhí)行級接受監(jiān)控級的命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。管理級主要由出入庫計(jì)算機(jī)和打印機(jī)等組成，接受出入庫計(jì)算機(jī)的操作命令。監(jiān)控級接受管理級的命令，將命令分解到每個(gè)執(zhí)行級的設(shè)備上，通過串口發(fā)給相應(yīng)的堆垛機(jī)和其它周邊設(shè)備，并監(jiān)視各個(gè)執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。執(zhí)行級由堆垛機(jī)、吊橋臺車控制柜和出入庫臺車組成，接受監(jiān)控級的操作指令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。堆垛機(jī)由可編程序控制器(PLC)、高性能變頻調(diào)速器和各種檢測裝置組成，既可手動操作又可聯(lián)機(jī)操作。堆垛機(jī)與監(jiān)控級之間采用紅外光通訊裝置，實(shí)現(xiàn)全雙工(RS422)通訊。吊橋臺車控制柜與監(jiān)控級之間采用全雙工(RS422)通訊。出入庫臺車和吊橋臺車控制柜由可編程序控制器控制，可編程序控制器直接與監(jiān)控級相連。

2堆垛機(jī)工作原理

堆垛機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)最主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它也是出入庫操作能否準(zhǔn)確執(zhí)行的關(guān)鍵。工作過程如下。

(1)上電步驟。首先將控制室電源轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的總電源、吊橋臺車控制柜電源和出入庫計(jì)算機(jī)電源閉合，待計(jì)算機(jī)進(jìn)入立體倉庫管理系統(tǒng)操作界面后，將堆垛機(jī)控制面板電源開關(guān)扳向“開”的一側(cè)，然后吊橋臺車控制柜操作面板開關(guān)扳向“開”的一側(cè)，堆垛機(jī)控制面板電源指示燈和吊橋臺車控制柜操作面板電源指示燈點(diǎn)亮，上電完畢。

(2)工作方式。堆垛機(jī)共有5種工作方式，分別為遙控、自動、半自動、手動和應(yīng)急狀態(tài)工作方式。

遙控工作方式。該方式為系統(tǒng)默認(rèn)的工作方式，通常情況下堆垛機(jī)上電后即在該種工作方式下，接受監(jiān)控級下發(fā)的各種指令執(zhí)行相應(yīng)的動作。當(dāng)計(jì)算機(jī)退出立體倉庫管理系統(tǒng)操作界面后，堆垛機(jī)不能繼續(xù)保持在該種方式下；若要重新進(jìn)入該工作方式，需計(jì)算機(jī)進(jìn)入立體倉庫管理系統(tǒng)操作界面，堆垛機(jī)斷電10秒后上電，系統(tǒng)才能重新進(jìn)入該工作方式。

自動工作方式。在該方式下可完成一個(gè)完整的入庫或出庫任務(wù)。通過堆垛機(jī)控制面板“操作方式”框內(nèi)的自動鍵來選擇，待自動指示燈點(diǎn)亮后，系統(tǒng)即進(jìn)入自動工作方式。通過鍵入相應(yīng)的指令，可使堆垛機(jī)完成一個(gè)完整的入庫或出庫任務(wù)。比如，若想使堆垛機(jī)完成一個(gè)入庫操作，將貨物送到第1列、第8排、第6層，在自動工作方式下，依次選擇出入庫位置框內(nèi)的“入口”，數(shù)據(jù)鍵1、8、6，自動鍵框內(nèi)的入鍵，最后是執(zhí)行鍵，堆垛機(jī)即可執(zhí)行相應(yīng)的動作，完成一個(gè)入庫的操作，將貨物送到指定位置。如想使堆垛機(jī)完成一個(gè)出庫操作，將貨物從第1列、第8排、第6層取出，在自動工作方式下，依次選擇入庫位置框內(nèi)的“出口”，數(shù)據(jù)鍵1、8、6，自動鍵框內(nèi)的出鍵，最后是執(zhí)行鍵，堆垛機(jī)即可執(zhí)行相應(yīng)的動作，完成一個(gè)出庫操作。當(dāng)有緊急狀況時(shí)，操作者可將堆垛機(jī)控制面板上的急停開關(guān)按下，斷掉堆垛機(jī)的電源。當(dāng)需要通過吊橋時(shí)，應(yīng)先將吊橋升起。

手動工作方式。通過操作面板“操作方式”框內(nèi)的手動鍵來選擇，待手動指示燈點(diǎn)亮后，系統(tǒng)即進(jìn)入手動工作方式。在該工作方式下，堆垛機(jī)控制面板上的手動鍵框內(nèi)的相應(yīng)鍵可使堆垛機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的動作。通過鍵入相應(yīng)的指令，可控制堆垛機(jī)向前后上下方向，叉車向左或向右方向運(yùn)動。在手動工作方式下堆垛機(jī)的運(yùn)動有低速和高速兩種速度。在向下與向上鍵之間有一高速控制鍵，可使堆垛機(jī)在高速與低速鍵之間轉(zhuǎn)換。向左與向右鍵之間也有一個(gè)高速鍵，可以實(shí)現(xiàn)貨叉伸出時(shí)在高速與低速之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)有緊急狀況時(shí)，操作者可將堆垛機(jī)控制面板上的急停開關(guān)按下，斷掉堆垛機(jī)的電源。

應(yīng)急狀態(tài)工作方式。該工作方式與手動工作方式的操作基本相同，唯一的區(qū)別就是在這種工作方式下堆垛機(jī)只有一種運(yùn)動速度。將堆垛機(jī)控制柜柜門打開，按下CPU板柜外的應(yīng)急開關(guān)，系統(tǒng)即工作在應(yīng)急狀態(tài)工作方式。在選擇其他操作方式前，必須將CPU板柜外的應(yīng)急開關(guān)旋開，否則易發(fā)生意外。

(3)下電步驟。首先將吊橋臺車控制柜操作面板電源指示燈熄滅，再將控制室電源轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的總電源、吊橋臺車控制柜電源和計(jì)算機(jī)電源斷開，下電過程完畢。

3吊橋臺車控制柜工作原理

吊橋臺車控制柜有3種工作方式，分別為自動、手動和應(yīng)急狀態(tài)工作方式。

(1)自動工作方式是吊橋臺車控制柜默認(rèn)的工作方式。通常情況下吊橋臺車控制柜上電后即在該種方式下，臺車接受監(jiān)控級下發(fā)的指令執(zhí)行相應(yīng)的動作。吊橋的升降需人工操作按鍵來申請，待監(jiān)控級允許后方可執(zhí)行升放吊橋動作。執(zhí)行入庫任務(wù)時(shí)，當(dāng)臺車上托盤貨物擺好時(shí)，需按確認(rèn)鍵，才可繼續(xù)執(zhí)行入庫任務(wù)。如要轉(zhuǎn)為手動工作方式，通過按手動鍵來申請，待監(jiān)控級同意后轉(zhuǎn)為手動工作方式。

(2)手動工作方式。通過吊橋臺車控制柜面板的手動鍵來申請，待監(jiān)控級同意后轉(zhuǎn)為手動工作方式。在手動方式下臺車的左移右移需通過相應(yīng)的按鍵來實(shí)現(xiàn)，吊橋的升降仍需先按鍵申請，待監(jiān)控級允許后方可執(zhí)行升放吊橋動作。如要轉(zhuǎn)為自動工作方式，通過吊橋臺車控制柜的自動鍵來申請，待監(jiān)控級同意后轉(zhuǎn)為自動工作方式。注意：當(dāng)堆垛機(jī)工作在非遙控工作方式時(shí)，吊橋臺車控制柜必須工作在手動工作方式。

(3)應(yīng)急狀態(tài)工作方式。同時(shí)按下吊橋臺車控制柜操作面板的臺車左移鍵和右移鍵時(shí)，待手動指示燈和自動指示燈同時(shí)點(diǎn)亮后，吊橋臺車控制柜轉(zhuǎn)為應(yīng)急狀態(tài)工作方式。在該工作方式下臺車的左移和右移需通過吊橋臺車控制柜操作面板的相應(yīng)鍵來實(shí)現(xiàn)，吊橋的升降也需通過吊橋臺車控制柜操作面板的按鍵來實(shí)現(xiàn)。若要轉(zhuǎn)變工作方式，必須通過將吊橋臺車控制柜斷電后再重新上電的方法來實(shí)現(xiàn)。

4安全作業(yè)規(guī)定

本系統(tǒng)存儲的配件數(shù)量較多，重量較大，不穩(wěn)定因素復(fù)雜，為避免發(fā)生安全問題，根據(jù)系統(tǒng)本身特點(diǎn)和車間場地情況，制定了設(shè)備安全使用規(guī)定。主要包括：一是在使用本系統(tǒng)前，要檢查巷道內(nèi)是否有異物，以防止損壞堆垛機(jī)。二是巷道內(nèi)不能站人，以免造成傷害。三是使用過程中切勿私自打開堆垛機(jī)控制柜和吊橋臺車控制柜的柜門，以免觸電。四是當(dāng)堆垛機(jī)叉車載貨升起時(shí)，人不要站在下面觀望，以免造成傷害。五是當(dāng)?shù)鯓蛏饡r(shí)，人不要站在下面，以免造成傷害。六是當(dāng)?shù)鯓蚵湎聲r(shí)，請檢查吊橋下是否有異物，以避免傷害。如有異物，由于程序的設(shè)計(jì)，吊橋無法觸碰接觸開關(guān)造成無法落橋。七是不要隨意變更傳感器和行程開關(guān)的位置，防止意外。八是當(dāng)工作結(jié)束后，一定要關(guān)掉總電源，以免發(fā)生意外。

5結(jié)語

鄭州機(jī)務(wù)段使用立體倉庫已經(jīng)多年，運(yùn)行情況是比較理想的。但自2013年以來在使用中遇到了一些技術(shù)和維修資金等方面的問題，導(dǎo)致立體倉庫的使用率急速下降。造成這種情況的主要原因有以下幾點(diǎn)：一是當(dāng)時(shí)由于場地的限制，立體倉庫的貨架只能設(shè)置在臺車檢修庫與中修主庫之間，還在此處設(shè)置了吊橋，每當(dāng)堆垛機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，吊橋必須升起保持巷道暢通，但兩庫之間的大型配件的轉(zhuǎn)移只能在立體庫作業(yè)結(jié)束后方可進(jìn)行；或者立體倉庫的存儲作業(yè)只能在大型配件轉(zhuǎn)移結(jié)束后進(jìn)行，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)組織和生產(chǎn)進(jìn)度。二是由于立體倉庫設(shè)置在生產(chǎn)任務(wù)非常繁忙的中修主庫，機(jī)車解體組裝時(shí)的作業(yè)多，天車作業(yè)的時(shí)間較長，天車操作者不能及時(shí)完成立體倉庫配件的吊裝任務(wù)，造成立體倉庫的作業(yè)只能根據(jù)生產(chǎn)需要，由操作者利用休息時(shí)間完成作業(yè)，嚴(yán)重影響了立體倉庫配件的使用。三是立體倉庫的傳感器與行程開關(guān)屬于精密部件，對于環(huán)境的潔凈程度要求較高，日常需要運(yùn)行在全封閉的空間內(nèi)；但當(dāng)時(shí)由于資金的限制，未及時(shí)完成立體倉庫的全封閉，造成庫房內(nèi)的灰塵對傳感器的影響非常大，經(jīng)常出現(xiàn)定位錯(cuò)誤，無法順利完成配件出入庫作業(yè)，影響了立體倉庫的正常使用。四是在經(jīng)過10年使用以后，立體倉庫與其它設(shè)備一樣，需要資金來進(jìn)行必要的檢查與維護(hù)，但是由于費(fèi)用較高，鄭州機(jī)務(wù)段未及時(shí)提供足額的資金，造成立體倉庫的正常作業(yè)都難以完成，最終不得不減少立體倉庫的使用，使立體倉庫的作用逐年下降。建議針對立體倉庫進(jìn)行現(xiàn)代化技術(shù)改造，采取密閉空間、紅外線定位、自動化識別、配件履歷自動輸入等措施，這將大大提升寸土寸金的鄭州機(jī)務(wù)段南檢修車間的生產(chǎn)效率，使車間配件的管理工作有一個(gè)質(zhì)的飛躍。

參考文獻(xiàn)

[1]黃靜云.自動化立體倉庫設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，8.

[2]黃靜云.自動化立體倉庫一本通[M].北京：中國財(cái)富出版社，2010，11.

[責(zé)任編輯：趙偉]

收稿日期：2016 - 01 - 10

作者簡介：金星(1975—)，女，河南鄭州人，鄭州鐵路局鄭州機(jī)務(wù)段助理工程師。

中圖分類號:U270.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號：1008-6811(2016)02-0041-03

The Application of Tridimensional Warehouse in Zhengzhou Locomotive Depot

JIN Xing

(South Maintenance Workshop of Zhengzhou Locomotive Depot, Zhengzhou 450000, China)

Abstract:This paper describes the structure, working principle, operation methods and design faults of automated tridimensional warehouse developed by Zhengzhou Locomotive Depot and Chinese Academy of Sciences (Tieling Branch), and affirms its function in the management of accessories and its advantages in automatic warehousing operation. Meanwhile, this paper also introduces the safety instructions and improving measures of the warehouse.

Key words:tridimensional warehouse; Zhengzhou Locomotive Depot; application