企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化, 使得倉庫成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。立體倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率, 逐步替代著面積利用率極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫, 這種替代促使倉儲物流業(yè)的水平提高。為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)與流通的需要, 就必須采用以計算機(jī)控制技術(shù)為主要手段組成的自動化立體倉庫。
某汽車公司配套處的立體倉庫始建于 80 年代初, 采用半自動化控制方式, 系統(tǒng)在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)空貨位取貨、滿貨位存貨、入庫臺等待、運行計數(shù)出錯、起升計數(shù)出錯、載貨臺上貨物未放準(zhǔn)、微升降超限等故障。為此, 必須對該立體倉庫進(jìn)行自動化改造, 以達(dá)到減少系統(tǒng)故障發(fā)生, 提高系統(tǒng)可靠性和可維修性, 提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的目的。
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖 1, 該倉庫共有 4 個巷道 2880 個存貯貨位, 配有4 臺有軌巷道堆垛機(jī) 2, 完成貨物的存取任務(wù)。配有全套輸送系統(tǒng), 包括 4 臺入庫、4 臺出庫鏈條輸送機(jī)3, 8 臺升降機(jī)4 和一臺滾道輸送機(jī)8 共同完成4 個入庫口, 4 個出庫口, 一個總?cè)霂炜? 出入庫作業(yè)貨箱的轉(zhuǎn)接及分流任務(wù)。
倉庫操作及作業(yè)方式:操作方式手動(即司機(jī)操作)半自動化作業(yè);作業(yè)方式包括入庫作業(yè)、出庫作業(yè)、復(fù)合作業(yè)和盤庫作業(yè)。
堆垛機(jī)技術(shù)性能:載重量為 1000kg 或500kg,運行速度 63 、30 、4m/m in, 加速度 0.5m/s2, 提升速度12～ 16m/min 或4m/min, 貨叉伸縮速度8.4m/min, 定位精度小于10mm 。
該庫原來采用半自動化控制方式, 系統(tǒng)在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)空貨位取貨、滿貨位存貨、入庫臺等待、運行計數(shù)出錯、起升計數(shù)出錯、載貨臺上貨物未放準(zhǔn)、 微升降超限等故障。主要原因是自動化程度較低、 控制方式落后以及由于繼電器老化導(dǎo)致認(rèn)址檢測系統(tǒng)可靠性較差。所以, 對該立體倉庫進(jìn)行自動化改造是勢在必行。
2 設(shè)計原理及方案
在該庫的大門附近新建一中央控制室 9(如圖1), 配置有一臺輸送系統(tǒng)手動操作臺 7, 供立體倉庫調(diào)試階段使用。一臺監(jiān)控計算機(jī) 5 、一臺管理計算機(jī)6 及其它輔助設(shè)備, 完成出入庫作業(yè)的指令發(fā)送、指令監(jiān)控、 庫存管理及報表輸出等任務(wù)?？刂品绞桨ń邮苌霞売嬎銠C(jī)控制調(diào)度, 單機(jī)自動控制, 司機(jī)操作和自動定位控制。還包括對檢測元件和邏輯控制裝置的改造等。
自動化立體庫的自動控制系統(tǒng)有集中控制、 分離式控制和分布式控制 3 種方式。分布式控制是目前國際上發(fā)展的主要方向, 本設(shè)計采用此方式, 系統(tǒng)框圖見圖2 。系統(tǒng)除貨架外, 還包括堆垛機(jī)、出入庫輸送機(jī)及聯(lián)合輸送機(jī)等。自動控制系統(tǒng)為 3 級計算機(jī)分布式控制系統(tǒng)。 3 級中的管理機(jī)對倉庫進(jìn)行在線及離線管理, 中控機(jī)對通訊、流程進(jìn)行控制, 并進(jìn)行實時圖象顯示, 直接控制級由P LC 組成的控制器對操作機(jī)進(jìn)行單機(jī)自動操作。
2.1 管理機(jī)的功能
管理機(jī)是整個自動化立體庫的管理核心, 它包括在線管理及離線管理。功能如下:
(1)實現(xiàn)存取的貨格管理。
(2)實現(xiàn)庫存賬目管理, 具有輸入、更改、匯總、查詢及打印功能。
(3)具有處理實時的中文輸入、更改、打印、顯示功能。
(4)有關(guān)庫存賬目及數(shù)據(jù)資料按年、月以軟盤及其他方式保存, 隨時可查詢。
管理機(jī)的在線管理, 要求貨物存放必須同一品種貨物先進(jìn)先出, 同一品種貨物按巷道分布, 存放順序先下后上, 下重上輕, 經(jīng)常流通的貨物盡可能分布在巷道口。在軟件處理上組成獨立的功能模塊, 一般按大類分為出/入庫操作和物資文件部分, 輸入/輸出部分、 通訊部分以及輔助部分。各大部分的功能模塊由主控調(diào)度模塊調(diào)用。
2.2 中控機(jī)的功能
中控機(jī)系統(tǒng)是整個立體庫實現(xiàn)自動控制的中心, 它溝通并協(xié)調(diào)管理機(jī)、堆垛機(jī)、出入庫臺和聯(lián)合輸送機(jī)的聯(lián)系, 控制和檢測整個自動化立體庫的運行。它具有以下功能:
(1)根據(jù)管理機(jī)或自身鍵盤的命令組織流程。
(2)監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備運行情況。
(3)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)、貨物流向及收發(fā)貨顯示。
(4)與管理機(jī)、堆垛機(jī)及現(xiàn)場設(shè)備通訊聯(lián)系。
(5)對設(shè)備進(jìn)行故障檢測及查詢顯示。
2.3 直接控制器
由 P LC 操作的單機(jī)自動控制器直接運用于堆垛機(jī)或聯(lián)合輸送機(jī)的控制系統(tǒng), 完成單機(jī)自動控制及與上位機(jī)的通訊聯(lián)系。
堆垛機(jī)的主要功能是從入庫臺取貨口取貨, 然后送往指定的貨格, 或從指定貨格取出貨物, 放置到出庫臺取貨口。堆垛機(jī)控制器要實現(xiàn)操作控制, 還必須實現(xiàn)拖動控制(即調(diào)速控制)、定位控制及檢測保護(hù)控制。
3 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計
本系統(tǒng)配用日本OM RON 公司的 C -120 PLC 組成堆垛機(jī)控制器, 系統(tǒng)框圖見圖3。該控制器用一臺C -120 P LC 擴(kuò)展為 112輸入輸出點接受面板及現(xiàn)場檢測信號。按控制要求控制 3 臺電動機(jī)并進(jìn)行層列 (排)顯示。系統(tǒng)說明如下。
3.1 操作控制
本系統(tǒng)單機(jī)自動控制由操作面板進(jìn)行開關(guān)設(shè)定, 控制過程由P LC 自動執(zhí)行。
(1)操作方式手動/自動/聯(lián)機(jī), 由波段開關(guān)切換, 作P LC 輸入。手動P LC 斷電, 單機(jī)自動為1, 聯(lián)機(jī)為0(1 、0 指輸入點邏輯電平, 下同)。
(2)作業(yè)狀態(tài)由撥動開關(guān)決定, 存貨為0, 取貨為 1 。
(3)操作地址由撥盤開關(guān)設(shè)定。列(排)和層方向各兩位, 每一位按 2 進(jìn)制碼輸入 PLC, 共占 16 個輸入口。
(4)貨叉伸出方向控制由撥動開關(guān)實現(xiàn)。左伸為0, 右伸為1 。
3.2 位置控制
堆垛機(jī)的執(zhí)行位置由列(排)和層的記數(shù)以及到位以后的對準(zhǔn)控制決定。為能執(zhí)行以上控制要求,設(shè)置以下檢測器件:列(排)方向為前計數(shù)、后計數(shù)永磁開關(guān);層方向為上計數(shù)、下計數(shù)、上浮位、下浮位永磁開關(guān);貨叉運動方向;中位、左 2/3 位、右到位接近開關(guān)。
堆垛機(jī)沿列(排)向前運動前計數(shù)開關(guān)每經(jīng)過一列(排)貨格計一次數(shù)。沿列(排)方向, 向后運動后計數(shù)開關(guān)每經(jīng)過一列貨格計一次數(shù)。對準(zhǔn)控制 (前計數(shù)或后計數(shù))為 1 表示對準(zhǔn)位置。排層計數(shù)與此相同。
3.3 安全保護(hù)裝置
堆垛機(jī)是一臺自重為 10t的大型設(shè)備, 機(jī)上有駕駛室, 因此安全控制非常重要。本裝置設(shè)有端站強(qiáng)迫減速、 極限強(qiáng)迫停車、 鋼絲繩過卷、 載貨臺超速、斷繩夾軌、貨箱超位倒塌等安全保護(hù)裝置。
3.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制
堆垛機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是列(排)驅(qū)動電動機(jī)、層升降電動機(jī)以及貨叉工作電動機(jī)。另外還有位置顯示以及報警, 列(排)電動機(jī)高、中、低速控制,層間升降電動機(jī)和貨叉電動機(jī)高、 低速控制。采用7 段LED數(shù)字顯示。
4 結(jié)論
自動化立體倉庫是一種集信息、儲存、管理于一體的高技術(shù)密集型機(jī)電一體化產(chǎn)品, 涉及的領(lǐng)域很廣, 本文結(jié)合東風(fēng)汽車公司立體倉庫自動化改造的
實踐, 著重研究了它的自動控制技術(shù)。通過對立體倉庫自動控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計, 基本上達(dá)到了采用計算機(jī)自動控制技術(shù)提高立體倉庫的管理水平, 提高立體倉庫的可靠性和可維修性, 從而提高企業(yè)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的目的。
總結(jié)一下本文所設(shè)計的軟硬件系統(tǒng), 有如下特點:
(1)采用標(biāo)準(zhǔn)化開放式結(jié)構(gòu), 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng), 可靠性高;
(2)采用模塊化設(shè)計方法, 各模塊相對獨立, 系統(tǒng)配置靈活, 可根據(jù)不同要求靈活地增減模塊, 不需對系統(tǒng)作較大改動;
3)下位機(jī)為P LC , 集成度高, 可靠性好, 并與IBM -PC 機(jī)在硬件及軟件上均兼容
