起重設(shè)備在港口備件智能化倉儲系統(tǒng)中的應(yīng)用

張瓊　劉暢　趙旭朝

摘要：隨著社會的進步，各行各業(yè)對倉儲系統(tǒng)的智能化要求越來越高，系統(tǒng)控制要求越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的起重設(shè)備已經(jīng)難以滿足目前倉儲作業(yè)的智能化需要。本文以港口設(shè)備備品備件倉儲為背景，闡述了起重設(shè)備在智能化倉儲系統(tǒng)復(fù)雜控制要求下的應(yīng)用。不僅解決了倉儲起重設(shè)備選擇的難題，也解決了如何利用起重設(shè)備實現(xiàn)高效智能倉儲的問題，為備品備件智能化倉儲系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了全新的解決方案。

關(guān)鍵詞：起重設(shè)備；倉儲；PLC；智能化

中圖分類號：U693+.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）03-0064-03

隨著港口的不斷建設(shè)與快速發(fā)展，港口的規(guī)模不斷擴大，設(shè)備種類不斷增多。通常散貨港口系統(tǒng)設(shè)備工藝流程復(fù)雜，參與運行的設(shè)備數(shù)量多，備品備件數(shù)量規(guī)格較多，存儲場地占用面積大，需要智能化倉儲系統(tǒng)及相應(yīng)的采購、配送等體系，來提高效率節(jié)約成本。在智能化倉儲系統(tǒng)中，起重設(shè)備是不可或缺的組成部分，而針對港口備件的智能倉儲系統(tǒng)中，起重設(shè)備的選用及控制有自身的特點。本文主要闡述了在港口備件智能化倉儲系統(tǒng)中起重設(shè)備的選擇及應(yīng)用，結(jié)合起重設(shè)備電控系統(tǒng)的發(fā)展方向，分析其在港口備件倉儲系統(tǒng)中的前景。

1背景

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代化港口中各種設(shè)備及技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，自動化程度越來越高。通常散貨港口的工藝流程比較復(fù)雜，涉及到的系統(tǒng)多、設(shè)備多、技術(shù)要求高。港口設(shè)備一般要求能夠連續(xù)作業(yè)，一旦出現(xiàn)故障停機，時間越長經(jīng)濟損失越大。在現(xiàn)代化港口的管理工作中，設(shè)備的維修與管理是保證設(shè)備運行效率和安全的基本條件，各大港口企業(yè)高度重視，因而突顯了港口設(shè)備備品備件在港口運行過程中的重要性。

港口設(shè)備備品備件要求專業(yè)性和及時性，通過建立港口備件智能化倉儲系統(tǒng)，滿足港口設(shè)備維修對備品備件的需求，縮短響應(yīng)周期，提高工作效率。

2總體工藝設(shè)計

港口備件智能化倉儲系統(tǒng)是將智能倉儲系統(tǒng)運用到港口備件的存儲上，針對于港口備件的特點，選擇合適的存儲方式和設(shè)備，制定合理高效安全的管理調(diào)度策略。典型的倉儲系統(tǒng)主要由貨物儲存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)組成，還有與之配套的供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等。廣義上說，港口的集裝箱堆場智能化管理也屬于智能倉儲的一方面，而針對港口備件的智能倉儲，主要是自動化立體倉庫、垂直升降智能貨柜等，以及條碼技術(shù)、ERP系統(tǒng)、GPS/GIS、RFID等技術(shù)的使用。

起重設(shè)備在貨物傳送中起著重要的作用。港口設(shè)備的備品備件，大到電機、機械結(jié)構(gòu)，小到螺絲、墊片，存儲的要求各不相同的。對于大型的設(shè)備，需要用到的起重設(shè)備一般是傳統(tǒng)的電動葫蘆、橋式起重機等。對于小型設(shè)備，運用不同的包裝運輸容器，能夠存儲在自動化立體倉庫中，起重設(shè)備主要是堆垛起重機。

3主要起重設(shè)備介紹

起重設(shè)備是一種以間歇的作業(yè)方式對物料進行起升、下降和水平移動的裝卸機械設(shè)備，以滿足貨物的裝卸、轉(zhuǎn)載等作業(yè)要求。起重運輸設(shè)備貫穿著倉儲系統(tǒng)的整個工藝流程，貨物入庫運輸至指定存放位置，再從存放位置取出，都是由起重運輸設(shè)備執(zhí)行的。前面提到了針對不同類型的貨物，存儲要求不同，起重設(shè)備的需求也不盡相同，常見的起重設(shè)備主要有懸掛式起重機、橋式起重機和堆垛起重機等。在備件倉儲中使用的起重設(shè)備主要參數(shù)有起重量、起升高度、跨度、起升速度、運行速度、生產(chǎn)率、工作級別等。

3.1電動葫蘆

3.1.1主要特點

電動葫蘆是一種特種輕小型起重設(shè)備，電動葫蘆具有體積小，自重輕，操作簡單，使用方便等特點，在倉儲場所有著廣泛的應(yīng)用。起重量一般為0.1～80噸，起升高度為3～30米，工作級別為M3/M4。

電動葫蘆結(jié)構(gòu)緊湊，將電動機、制動裝置和運行小車等結(jié)構(gòu)集成為一個整體，采用機電一體化設(shè)計。電動葫蘆起重量有限，水平移動在橫梁的范圍內(nèi)，主要是由線控、遙控等人工手動操作，一般無精確定位要求。

3.1.2實際應(yīng)用

因為電動葫蘆的起重量局限及自動化智能化程度較低，在港口備件智能化倉儲系統(tǒng)中并非主要的起重設(shè)備，更多是在其他起重設(shè)備不適用的情況下，作為橋式起重機與堆垛起重機的補充，通過人工控制進行貨物起重運輸?shù)墓ぞ摺?/p>

3.2橋式起重機

3.2.1主要特點

橋式起重機是橫架于倉庫、料場上空進行物料吊運的起重設(shè)備，依靠起升機構(gòu)和在水平面內(nèi)兩個相互垂直方向移動的運行機構(gòu)，能在矩形場地及其上空作業(yè)，是一種廣泛使用的起重運輸機械。它具有承載能力大，工作可靠性高，制造工藝相對簡單等優(yōu)點。

橋式起重機一般由大車運行機構(gòu)、起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)組成，具有獨立的電控系統(tǒng)，設(shè)有司機室。起升機構(gòu)用來垂直升降物品，小車用來帶著載荷作橫向移動，以達到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成的三維空間里做搬運和裝卸貨物用，其額定起重量可到500噸。橋式起重機相對于電動葫蘆，起重量、跨度等參數(shù)都較大，工作級別較高。

3.2.2實際應(yīng)用

橋式起重機在倉儲系統(tǒng)中，主要用來運輸噸位高的貨物，運用吊具，進行大型設(shè)備或整裝貨物的裝卸。橋式起重機需要根據(jù)倉儲場所的實際需要、建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、安裝，并不是所有的倉儲場合都適合配備橋式起重機。

通過起重量等需求，計算輪壓，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)，確定是否需要配備橋式起重機、以及橋式起重機的具體參數(shù)。根據(jù)智能化的需要，橋式起重機的控制能夠?qū)崿F(xiàn)無人化、遙控操作，起升機構(gòu)、大車運行機構(gòu)、小車運行機構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。

3.3堆垛起重機

3.3.1主要特點

堆垛起重機是用貨叉或串桿攫取、搬運和堆垛以及從高層貨架上存取單元貨物的專用起重機。它是一種倉儲專用設(shè)備，主要分為橋式堆垛起重機和巷道式堆垛起重機兩種。針對于倉儲系統(tǒng)的特點和要求，堆垛起重機的自動化程度一般較高。

橋式堆垛起重機是在橋式起重機的基礎(chǔ)上結(jié)合叉車的特點發(fā)展起來的一種機械設(shè)備。在從小車懸垂下來的剛性立柱上有可升降的貨叉，立柱可繞垂直中心線性轉(zhuǎn)動，因此貨架間需要的巷道寬度比叉車作業(yè)時所需要的小。這種起重機支承在兩側(cè)高架軌道上運行，除一般單元貨物外還可堆運長物件。立柱可以是單節(jié)或多節(jié)伸縮式。單節(jié)立柱結(jié)構(gòu)簡單、較輕，但不能跨越貨垛和其他障礙物，主要適用于有貨架的倉庫。多節(jié)伸縮式一般有2～4節(jié)立柱，可以跨越貨垛，因此也可用于單元貨物直接堆碼成垛的無架倉庫。額定起重量一般為0.5～5噸，有的可達20噸，主要用于高度在12米以下、跨度在20米以內(nèi)的倉庫。

巷道式堆垛起重機專用于高架倉庫，有軌巷道堆垛起重機是隨著立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機。堆垛機是立體倉庫中最重要的起重運輸設(shè)備，是代表立體倉庫特征的標志。采用這種起重機的倉庫高度可達45米。起重機在貨架之間的巷道內(nèi)運行，主要用于搬運裝在托盤上或貨箱內(nèi)的單元貨物；也可開到相應(yīng)的貨格前，按出庫要求揀選貨物出庫。巷道式堆垛起重機由起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、控制系統(tǒng)和機架等組成。機架有一根或兩根立柱，貨臺沿立柱升降。貨臺上的貨叉可以伸向巷道兩側(cè)的貨格存取物品，巷道寬度比貨物或起重機寬度大15～20厘米。起重量一般在2噸以下，最大達10噸。起升速度為15～25米，分，有的可達50米份。起重機運行速度為60～100米份，最大達180米份。貨叉伸縮速度為5～15米/分，最大可達30米/分。

3.3.2實際應(yīng)用

堆垛起重機是整個自動化立體倉庫的核心設(shè)備，也是智能化倉儲系統(tǒng)的重要組件。通過手動操作、半自動操作或全自動操作實現(xiàn)貨物的運輸。

根據(jù)倉儲的需要，結(jié)合立體倉庫的設(shè)計，確定堆垛機的形式、參數(shù)。根據(jù)倉庫的流量要求，計算出堆垛機的水平速度、提升速度及貨叉速度。根據(jù)要求和需要選定堆垛機的定位、通訊方式，配置可高可低，視具體情況而定。

運用堆垛起重機能夠?qū)崿F(xiàn)高速堆垛，自由位置設(shè)定，無中斷的連續(xù)堆垛。減少人工參與，提高生產(chǎn)效率。

4起重設(shè)備與智能化倉儲管理的接口

4.1起重設(shè)備控制系統(tǒng)

所有的起重設(shè)備都有控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)，可以改變起重機的運動特性，實現(xiàn)各機構(gòu)的起動、變速、變向、制動、停止，從而完成起重機的工作任務(wù)。

如橋式起重機、堆垛起重機，早期都需要配置司機室，通過人工操作控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動監(jiān)控、自動跟蹤、檢測智能化、高效自動定位運行，起重設(shè)備從司機在司機室操作，逐步實現(xiàn)遙控操作，甚至是現(xiàn)場無人化操作。

4.2管控一體化

智能化倉儲管理系統(tǒng)是物流輸送的核心，通過倉儲量、庫位等數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，不斷優(yōu)化算法、模型，使得物流輸送的智能化水平越來越高。何時、何地存取何種貨物，智能化倉儲管理系統(tǒng)發(fā)出管理命令，起重設(shè)備可以直接接受命令，通過其控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動存取。智能化不僅是通過出入庫管理、優(yōu)化算法、大數(shù)據(jù)分析來實現(xiàn)的管理智能化，還包括控制的自動化?？刂葡到y(tǒng)化由管理系統(tǒng)對起重設(shè)備的控制來實現(xiàn)，是實現(xiàn)智能化倉儲不可或缺的環(huán)節(jié)。

管理系統(tǒng)下達將貨物將A處貨物運載至B處的命令，起重設(shè)備的控制系統(tǒng)將命令轉(zhuǎn)化為起升機構(gòu)、行走機構(gòu)的位移，通過行走認址器、提升認址器等定位系統(tǒng)，結(jié)合安全保護裝置，以特定的速率運行至目標位置存取，實現(xiàn)起重設(shè)備運行的自動化、智能化。

5起重設(shè)備電控系統(tǒng)的發(fā)展

隨著科技的發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)逐漸在起重設(shè)備的電控系統(tǒng)中使用。起重設(shè)備由最早的人工滑輪，到如今各式大型起重機械。電控系統(tǒng)以電機調(diào)速起動來說，從較早的轉(zhuǎn)子切電阻到變頻器的使用，多傳動技術(shù)、交流伺服電機等等各種新技術(shù)的使用，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也大大提高。定位從人工觀察，到接近開關(guān)、刻度標尺、射頻識別定位，技術(shù)不斷發(fā)展中，生產(chǎn)效率不斷提高。操作控制由傳統(tǒng)的繼電器硬線聯(lián)鎖，到單片機、PLC，DCS與集中控制相結(jié)合。

起重設(shè)備電控系統(tǒng)向著精確控制、節(jié)能環(huán)保的大方向發(fā)展，自動化程度越來越高。

6結(jié)束語

起重設(shè)備的能力直接影響著倉儲系統(tǒng)的周轉(zhuǎn)效率。針對港口備件倉庫的特點在智能化倉儲系統(tǒng)中使用合適的起重設(shè)備，將起重設(shè)備的控制系統(tǒng)結(jié)合到智能倉儲的管理中，能夠使倉儲系統(tǒng)的效益最大化。將起重行業(yè)、工控行業(yè)的新技術(shù)、新產(chǎn)品運用到倉儲起重設(shè)備中，能夠進一步提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。港口備件智能倉儲是新思路下的產(chǎn)物，需要結(jié)合不同領(lǐng)域的設(shè)備特點來實現(xiàn)，最終目標是建成適合于生產(chǎn)運行的智能化倉儲系統(tǒng)。