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自动化立体仓库整体规划设计研究

JUMU
2018/09/11 22:36:46
自动化立体仓库(Automatic Warehouse)( Automated Storage and Retrieval System, AS/RS)是现代物流系统的一个重要组成部分,广泛地运用于各行各业中。文章阐述了自动化立体仓库(Automatic Warehouse)总体规划设计的基本原则和基本结构。通过总结国内外生产系统中常见的布局模式,提出不同种类的智能控制方案设计,同时对基本作业流程做出简单介绍,经过验证达到较高的精度要求。

1引言
由于科学技术发展的日新月异,机械化的生产和管理替代了过去的人力劳动,人们对于效率的追求也越来越高,现代化工业生产呈现出社会化、专业化、集中化的发展趋势,这就促进了自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的出现和应用。立体仓库(Automatic Warehouse)的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。加强对自动化立体仓库(Automatic Warehouse)规划设计研究,可以提高仓库空间利用率,以便于形成先进的物流系统,有效提高仓库的管理水平。



2自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的总体分析
2.1自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的分类
自动化立体仓库(Automatic Warehouse)是一个复杂的综合自动化系统,作为一种特定的仓库形式,一般有以下几种分类方式:
按照建筑物形式分类可分为整体式和分离式两种。整体式:指货架除了存储货物以外,还作为建筑物的支撑结构,构成建筑物的一部分,即库房货架一体化结构,一般整体式高度在12米以上,这种仓库结构重量轻,整体性好,抗震好。分离式:分离式中存货物的货架在建筑物内部独立存在。分离式高度一般在12米以下。适用于利用原有建筑物作库房,或在厂房和仓库内单建一个高货架的场所。
同时,还有其他分类方法。比如,按照货物存取形式分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式。按照货架构造形式分类可分为单元货格式、贯通式、水平旋转式和垂直旋转式。

2.2自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的构成
2.2.1货架
货架的设计是立体仓库(Automatic Warehouse)设计的一项重要内容,它直接影响到立体仓库(Automatic Warehouse)面积和空间的利用率。货架的形式有很多,而用在自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的货架一般有横梁式货架、牛腿式货架、流动式货架等。设计时,可根据货物单元的外形尺寸、重量及其他相关因素来合理选取。
2.2.2堆垛机
堆垛机是整个自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的核心设备,通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架(上横梁、下横梁、立柱)、水平行走机构、
提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。
2.2.3输送系统
根据物流过程,合理选择输送机(Conveyor)的类型,包括辊道输送机(Conveyor)、链条输送机(Conveyor)、皮带输送机(Belt Conveyor)(Conveyor)、升降移载机、提升机等。同时,还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。
2.2.4控制与管理系统
系统中包括管理计算机、监控计算机以及设备控制器等。根据系统规模的大小和要求,配置状况有差异。其中,管理计算机是仓库的管理中心,主要功能有出人库管理、设备管理、货格管理、盘库管理、财务管理等。监控计算机是仓库的控制中心,根据命令监视现场设备的运行状态、货物流向,并能进行故障检测。设备控制器通常采用PLC作为核心元件安装在堆垛机上。



3自动化立体仓库(Automatic Warehouse)智能控制系统方案设计

3.1堆垛机控制方案设计
3.1.1堆垛机基本结构
巷道式堆垛机基本结构主要由机架、运行机构、起升机构、载货台、货叉、电气设备及各种安全保护装置等部分组成。
机架:堆垛机的机架是由立柱、上横梁、下横梁组成的长方形结构框架,是堆垛机的主要承载构件。机架沿轨道运行时为防止框架倾倒,在上横梁装有导向轮。
运行机构:运行机构由电机减速器、行走轮、导向轮等组成。在下横梁下面安装行走轮,在行走轮侧面有导向轮,保证堆垛机能够在地轨上正常行驶。轴装式电机减速器安装在前面的行走轮上。当切断电机电源时,电机能够自动制动。
起升机构:主要由电机减速器、驱动链轮、动链条、升降链轮、升降链条、配重块等组成。升降链条与载货台相连接,与升降链轮、上下横梁的链轮及载货台组成封闭结构。当电机减速机通过驱动链轮带动升降链轮旋转,升降链轮再通过升降链条带动载货台上下运动载货台:载货台为装载平台,在其侧面装有四个导向轮,以保证载货物能够沿着升降轨道正常行驶。
货又:主要由电机减速器、链轮、链连接装置、叉板、活动导轨、固定导轨、辊轮轴承和一些定位装置组成。内侧辊轮轴承通过连接板和叉板连在一起,外侧辊轮轴承安装在固定导轨上,固定导轨安装在载货台横梁上。
堆垛机基本技术参数:堆垛机额定载荷为SOOkg;堆垛机单元尺寸:1200 ( L ) x 1000 ( W ) x 1200 ( H ) mm;电源:380V安全滑触线供电方式;行走装置驭动类型:电机减速机驭动车轮转动;行走装置行走速度:0一60 m/min(变频无级调速);行走装置速度变频控制;行走装置采用电动型制动方式;升降装置由驭动电机减速机带动链轮转动;升降装置升降速度:0一lSm/min(变频无级调速);升降装置变频速度控制;货叉电机减速机通过链条驱动链轮及齿轮控制;货叉伸缩变频调速速度20rpm/min ;货叉伸缩速度变频控制。
3.1.2控制系统设计
为了保证货物的高效存取,堆垛机的运行要求高速、平稳,需要使用变频器来驱动水平、垂直和货叉电机的运转。堆垛机运行的速度范围可达:
水平方向:2m/min一360m/min
垂直方向:2m/min一80m/min
货叉2m/min一60m/min
速度控制:为保证堆垛机运行中精确定位和工作效率,要对堆垛机的运动速度进行控制。根据实际需要,设计多档速度运行方式。速度控制主要是对列、层行走电机进行控制。以列速度控制为例说明速度控制的方法:巷道最底层为第1列第0层,设运行过程中距目的货位的距离为S个货格,速度控制Y的算法如下:
S>6, V=30m/min
2<5,6, V=15 m/min
0<S,2, V=Sm/min
S=0, V =0
位置控制:立体仓库(Automatic Warehouse)操作准确的特点要求堆垛机必须准确认址和精确定位,否则就可能取错货物、碰坏货架、货物,严重时会损坏堆垛机本身。因此位置控制技术就成为堆垛机控制系统中最关键的一项,堆垛机位置控制的方式很多,按寻址方式可分为绝对认址和相对认址。
3.2自动分拣控制系统设计
3.2.1分拣系统主要组成
自动分拣系统一般由收货输送机(Conveyor)、喂料输送机(Conveyor)、分拣指令设定装置、分拣输送机(Conveyor)等组成。
收货输送机(Conveyor):对于运送的货物放在输送机(Conveyor)上,经检查验货后送入分拣系统。配送中心里,往往采用多条输送带以此达到吞吐量大的要求,这些输送机(Conveyor)多是辊子式和带式输送机(Conveyor)。
合流输送机(Conveyor):基本由辊柱式输送机(Conveyor)组成。大规模分拣时,货物在分别经过各自的分拣信号设定装置后,必须经过合流装置。
分拣传送装置及分拣机构:它是自动分拣主体,包括两个部分:货物传送装置和分拣机构。前者的作用是把被拣货物送到设定的分拣道口位置;后者的作用是把被拣货物推人分拣道口。各种类型的分拣机,其主要区别就在于采用不同的传送工具和不同的分拣机构,上述传送置均设带速反锁器,以保持带速稳定。



3.2.2分拣指令设定装置
自动分拣机上移动的货物,向哪个道口分拣,通常需要在待分拣的货物上标有到达目的地标记的票签,或在包装箱上写上收货方的代号。并在进人前先由信号设定装置把分拣信息输人计算机中央控制器。
3.3自动化立体仓库(Automatic Warehouse)通信设计
3.3.1可编程控制器PLC
可编程控制器,简称PLC。它源于继电器控制技术,但基于电子计算机。它通过运行存储在其内的程序,把输人电路的物理过程而得到的输人信息,变换为所要求的输出信息,进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。PLC要考虑信息出人的可靠性(Reliability)、实时性,以及信息的实际使用。
3.3.2条码技术通信控制
大量不同型号、规格的零部件每天频繁出人库,采用传统的方法不但要消耗大量的人力物力,而且信息散乱,效率低下。为了实现信息的集成和自动化管理,必须对物料进行统一编码,以代码作为物料在系统中的标识。同时,使物料与货位通过代码建立对应关系。据此,我们制定的物料编码总则为:一是物料编码=主码十流水码+辅码,二是物料主码二物料类别码+结构层码十主分类码+功能细分码。

4 结论

自动化立体仓库(Automatic Warehouse)是一种集信息、储存、管理于一体的高技术密集型机电一体化产品,它涉及的领域很广,本文着重研究了它的基础设备。通过对立体仓库(Automatic Warehouse)自动控制系统中硬件的计算,基本上达到了采用计算机自动控制技术来提高立体仓库(Automatic Warehouse)的管理水平,提高了立体仓库(Automatic Warehouse)的可靠性(Reliability)和可维修性,从而达到提高企业生产率和经济效益的目的。