自動化立體倉庫技術(shù)在冷鏈倉儲物流行業(yè)的應(yīng)用

0 引言

十九大全國各行各業(yè)都在為實現(xiàn)“兩個一百年”目標而努力。其中冷鏈倉儲和配送等行業(yè)正努力向智能化發(fā)展，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、保證產(chǎn)品的質(zhì)量?，F(xiàn)有國內(nèi)冷庫普遍布局不合理、自動化程度不高，嚴重制約冷鏈行業(yè)的發(fā)展，尤其是在乳制品行業(yè)和冷凍食品行業(yè)。

現(xiàn)有乳制品行業(yè)和冷凍食品行業(yè)的市場在不斷擴大，消費者的需求在不斷增加，但現(xiàn)有大多數(shù)冷庫的現(xiàn)狀是自控化和信息化程度低、基本是靠人工搬運和紙質(zhì)記錄信息，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都無法保證。從行業(yè)發(fā)展的趨勢來看，冷鏈行業(yè)對于自動化倉庫的需求潛力巨大，企業(yè)發(fā)展一定會朝著自動化、信息化和智能化的方向發(fā)展。

1 項目簡介

該項目是國內(nèi)某大型冷凍食品生產(chǎn)企業(yè)，項目涉及倉儲物流、制造業(yè)自動化、自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域，主要包括箱式輸送線、托盤輸送線、智能物流設(shè)備、自動化立體倉庫、多重冷庫保溫門控系統(tǒng)、智能監(jiān)控和計算機管理監(jiān)控系統(tǒng)等內(nèi)容。

2 自動化立體庫冷庫的組成結(jié)構(gòu)

自動化立體庫由企業(yè)信息接口、信息管理系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)、設(shè)備PLC控制系統(tǒng)、自動化物流設(shè)備系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)備組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

自動化立體庫調(diào)度系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)采用客戶機/服務(wù)器模式。輸送機控制系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET現(xiàn)場總線。堆垛機、穿梭小車與輸送機控制設(shè)備通過無線以太網(wǎng)進行通訊，手持終端通過無線以太網(wǎng)與管理系統(tǒng)進行通訊，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 立體倉庫外觀

其中計算機管理及調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)硬件由數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理工作站、監(jiān)控工作站、入出庫工作站、無線基站、無線手持終端以及網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)由堆垛機控制器、輸送機控制器、穿梭車控制器以及PROFINET總線控制網(wǎng)絡(luò)、檢測系統(tǒng)等組成。

3 自動化立體冷庫控制系統(tǒng)的工藝介紹

自動化立體冷庫控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路為“集中管理、分散控制、減少人工干預(yù)和易于維護升級”?？刂茖油ㄟ^網(wǎng)絡(luò)可向車間管理層上傳在線設(shè)備狀態(tài)、工藝數(shù)據(jù)和管理層需要的數(shù)據(jù)。車間管理層通過網(wǎng)絡(luò)可向控制層下發(fā)物流調(diào)度信息和控制層需要的信息。

1）堆垛機控制系統(tǒng)工藝

堆垛機控制系統(tǒng)設(shè)計是根據(jù)客戶的要求——降低成本，要求每臺堆垛機負責兩個巷道的出入庫，堆垛機通過彎道的方式在兩個巷道內(nèi)往復(fù)運動，與各個出入庫站臺輸送機進行交接，完成貨物的入出庫作業(yè)，如此，在有限的空間設(shè)計出可以盡可能多的貨架，提高冷庫的利用率。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

針對冷庫的環(huán)境特點，一般都在-18℃左右，因此堆垛機控制系統(tǒng)中的控制器、傳感器、電氣元件和電纜等，都做了防護措施或直接選用耐低溫的產(chǎn)品。

2）輸送線控制系統(tǒng)工藝

輸送線控制系統(tǒng)設(shè)計是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求和項目的特點，采用西門子公司最新的總線PROFINET網(wǎng)絡(luò)，PROFINET網(wǎng)絡(luò)控制是當前自動化領(lǐng)域最前沿的網(wǎng)絡(luò)控制，PROFINET技術(shù)是未來自動化總線技術(shù)發(fā)展的趨勢。

PROFINET網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備以下特點：

（1）支持控制層設(shè)備直接和車間管理層通訊；

（2）支持星形、總線形和環(huán)形等網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；

（3）布線靈活，降低施工難度、節(jié)約施工成本；

（4）系統(tǒng)可靠性高，保證控制層設(shè)備穩(wěn)定運行。

輸送線控制系統(tǒng)選用CPU 317 2PN/DP作為主站和7個PROFINET子站，組成PROFINET I/O網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)一種允許所有站隨時訪問網(wǎng)絡(luò)的交換技術(shù)。這樣可以實現(xiàn)多個節(jié)點的并行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)信息傳遞的高效性，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳遞的利用率達到最大化。同時主站CPU 317 2PN/DP還具備TCP/IP協(xié)議下的Ethernet通信網(wǎng)絡(luò),這便于與堆垛機、智能小車和監(jiān)控系統(tǒng)等進行通訊。具體配置如圖4所示。

4 結(jié)束語

圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 冷庫輸送系統(tǒng)硬件配置圖

1）每臺堆垛機負責兩個巷道的出入庫作業(yè)，大大降低了投資成本。

2）庫端輸送系統(tǒng)應(yīng)用西門子最新的通信協(xié)議PROFINET，采用星型拓撲結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時應(yīng)用PROFINET I/O的優(yōu)先級功能保證通信功能和確定性，傳輸速率到達100Mbit/s。

3）選用了大批應(yīng)用于低溫工作條件的傳感器，如條碼定位系統(tǒng)、信息識別系統(tǒng)和以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，它們的使用保證了電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

4）控制系統(tǒng)的控制柜都做了保溫處理，通過溫控器自動控制溫度，保證柜內(nèi)溫度保持在零上5℃～10℃之間。

參考文獻：

[1]崔堅.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M].機械工業(yè)出版社,2005.6.

[2]天津電氣傳動設(shè)計研究所.電氣傳動自動化技術(shù)手冊,機械工業(yè)出版社,2005.6.

[3]西門子自動化設(shè)備部.系統(tǒng)手冊A5E00879148-05[Z],2010.7.