自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)與控制分析

文/于新平

關(guān)鍵字：立體倉(cāng)庫(kù)；控制系統(tǒng)；自動(dòng)化設(shè)備

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)具有能充分利用空間，節(jié)約占地面積，存儲(chǔ)容量大，作業(yè)迅速、準(zhǔn)確、可靠，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和計(jì)算機(jī)管理等優(yōu)點(diǎn)，因此，在現(xiàn)代物流倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)中得到了迅速發(fā)展。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)集計(jì)算機(jī)管理、自動(dòng)控制、通信、信息識(shí)別等信息技術(shù)于一體，熟悉其系統(tǒng)組成和控制過(guò)程，可對(duì)正確使用、維護(hù)和管理自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)揮重要作用。

一、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)組成

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)是能按照指令自動(dòng)完成物資存取作業(yè)的系統(tǒng)，主要由存儲(chǔ)系統(tǒng)、巷道堆垛機(jī)系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以及輔助配套系統(tǒng)等組成。從自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的功能來(lái)看，可分為存儲(chǔ)區(qū)和作業(yè)區(qū)。儲(chǔ)存區(qū)主要由存儲(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)（組合式貨架）和堆垛機(jī)兩部分構(gòu)成，負(fù)責(zé)物資的立體存儲(chǔ)和物資在貨架區(qū)的搬運(yùn)，是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要組成部分；作業(yè)區(qū)主要由貨盤(pán)和輸送機(jī)組成，完成入庫(kù)的輸送以及出庫(kù)過(guò)程的輸送和卸貨。

二、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)作業(yè)控制

立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制作業(yè)方式有集中控制、分離式控制和分布式控制。分布式控制是發(fā)展的主要方向，大型立體倉(cāng)庫(kù)通常采用三級(jí)計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)，即由管理級(jí)、中間控制級(jí)和直接控制級(jí)組成。管理級(jí)對(duì)倉(cāng)庫(kù)物資信息進(jìn)行在線和離線管理；中間控制級(jí)對(duì)通信、流程進(jìn)行控制，并進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像顯示；直接控制級(jí)是由可編程序控制器組成的控制系統(tǒng)，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行單機(jī)自動(dòng)操作，使倉(cāng)庫(kù)作業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。圖1為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制流程圖。

圖1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制流程圖

（一）倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)

倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)主要完成整個(gè)倉(cāng)庫(kù)物資信息的管理和作業(yè)管理，并可與上級(jí)物資管理信息系統(tǒng)相連，其功能包括倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存物資的貨位管理、物資出入庫(kù)管理、查詢報(bào)表、庫(kù)存分析、系統(tǒng)維護(hù)、故障分析等，可接收上級(jí)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的調(diào)撥單和轉(zhuǎn)儲(chǔ)單并提供各種定單執(zhí)行結(jié)果，執(zhí)行物資拼盤(pán)和拼盤(pán)管理，提供物資的庫(kù)存管理，執(zhí)行入庫(kù)管理和出庫(kù)管理，管理物資出入庫(kù)策略，提供綜合統(tǒng)計(jì)信息等。

（二）監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)

物資監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的信息樞紐，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各個(gè)部分的運(yùn)行。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的各種設(shè)備運(yùn)行任務(wù)、運(yùn)行路徑、運(yùn)行方向等都需要由監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，按照指揮系統(tǒng)的命令進(jìn)行物資搬運(yùn)活動(dòng)。在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)的作業(yè)命令，按運(yùn)行時(shí)間最短、作業(yè)間的合理配合等原則對(duì)作業(yè)的先后順序進(jìn)行優(yōu)化組合排隊(duì)，并將優(yōu)化后的作業(yè)命令發(fā)送給各控制系統(tǒng)，對(duì)作業(yè)進(jìn)程、作業(yè)信息和主運(yùn)行設(shè)備（如堆垛機(jī)、輸送機(jī)等）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（三）堆垛機(jī)控制系統(tǒng)

1.堆垛機(jī)的走行控制。堆垛機(jī)的走行是由裝在后走行輪軸上的帶制動(dòng)器的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。堆垛機(jī)走行認(rèn)址主要通過(guò)激光測(cè)距器，用于反饋堆垛機(jī)實(shí)際走行位置。當(dāng)堆垛機(jī)走行時(shí)，電控系統(tǒng)就可隨時(shí)通過(guò)激光測(cè)距器按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)方式監(jiān)測(cè)及指揮走行電機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)對(duì)走行電機(jī)的啟、停及制動(dòng)定位。

2.堆垛機(jī)的升降控制。由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的升降鋼絲繩拉動(dòng)載貨臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)，載貨臺(tái)上固定有一組同步帶輪和一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，在同步帶的作用下，以反映載貨臺(tái)的實(shí)際位置。當(dāng)載貨臺(tái)升降時(shí)，電控系統(tǒng)就可隨時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)監(jiān)測(cè)和指揮升降電機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)對(duì)升降電機(jī)的啟、停及制動(dòng)定位。

3.堆垛機(jī)的貨叉控制。由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)鏈齒機(jī)構(gòu)，使得中叉和上叉體左右伸縮，叉取或存放托盤(pán)。貨叉中位及上叉體的左右定位都由減速電機(jī)的輸出軸端上的旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)執(zhí)行并可進(jìn)行貨叉實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)中位的接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)有沒(méi)有到中位，在貨叉的兩端裝有兩極限限位開(kāi)關(guān)，保護(hù)貨叉運(yùn)行不超過(guò)極限位置。在電機(jī)上有力矩限制器，當(dāng)上叉體在承載額定載荷時(shí)碰到一定阻力可打滑，以保證減速機(jī)及叉體的安全。

4.電控及通訊系統(tǒng)。由機(jī)載電控柜和紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)兩部分組成，并與上游計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)，共同實(shí)現(xiàn)對(duì)堆垛機(jī)的控制。

（四）輸送機(jī)控制系統(tǒng)

輸送機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)輸送設(shè)備的運(yùn)行、停機(jī)、故障報(bào)警等各種過(guò)程控制，完成輸送設(shè)備的自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及相關(guān)設(shè)備的信號(hào)連鎖任務(wù)。為確保物資輸送可靠安全，物資輸送前應(yīng)有必要的尺寸檢測(cè)、重量檢測(cè)等，輸送機(jī)控制系統(tǒng)中具有物資入庫(kù)外形檢測(cè)和重量檢測(cè)控制，為了加強(qiáng)對(duì)存儲(chǔ)物資的可控性，需要對(duì)物資條碼進(jìn)行校驗(yàn)，輸送系統(tǒng)中還應(yīng)具有物資條碼識(shí)別控制等。

三、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作業(yè)流程

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資出入庫(kù)管理，一般包括收貨、存貨、取貨、配貨和發(fā)貨等環(huán)節(jié)，如圖2所示。

（一）物資入庫(kù)管理

入庫(kù)物資，通過(guò)質(zhì)量抽檢，清點(diǎn)數(shù)量，合格后按要求將物資放到空托盤(pán)上。然后用手持終端掃描托盤(pán)條碼，并錄入物資信息，將物資信息與托盤(pán)信息組合。信息組合后的物資托盤(pán)由人工叉車(chē)放置于入庫(kù)站臺(tái)，操作人員發(fā)出入庫(kù)指令后，輸送機(jī)啟動(dòng)輸送，輸送的物資經(jīng)外形尺寸檢測(cè)、條碼識(shí)別及自動(dòng)稱(chēng)重后，輸送至相應(yīng)的巷道堆垛機(jī)入庫(kù)站臺(tái)，倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)將按照一定的原則分配一個(gè)固定貨位，并通知巷道堆垛機(jī)，把物資托盤(pán)放到指定貨位。外形尺寸檢測(cè)不合格的托盤(pán)將送到緩沖站臺(tái)，由人工進(jìn)行重新整理，再次送到成品入庫(kù)站臺(tái)。

物資入庫(kù)站臺(tái)可分為兩個(gè)不同規(guī)格的托盤(pán)入庫(kù)站臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)托盤(pán)在標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)入庫(kù)，大型托盤(pán)在大型托盤(pán)站臺(tái)入庫(kù)。整盤(pán)與不足整盤(pán)均由入庫(kù)站臺(tái)入庫(kù)，入庫(kù)時(shí)可通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)錄入方式進(jìn)行，入庫(kù)時(shí)計(jì)算機(jī)可按規(guī)定要求分配貨位，這樣才能使大托盤(pán)巷道不至于在流量大時(shí)出現(xiàn)堵塞情況。

（二）物資出庫(kù)管理

操作人員將物資出庫(kù)調(diào)撥單輸入計(jì)算機(jī)，由中央計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)根據(jù)提貨清單對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)貨位進(jìn)行查詢，向立體巷道堆垛機(jī)系統(tǒng)發(fā)出指令，立體巷道堆垛機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)指令，依據(jù)發(fā)陳儲(chǔ)新、先進(jìn)先出、散盤(pán)優(yōu)先和各巷道堆垛機(jī)工作均衡的原則，從指定巷道中提取物資托盤(pán)，并送往物資出庫(kù)站臺(tái)。當(dāng)物資托盤(pán)到達(dá)堆垛機(jī)出庫(kù)站臺(tái)后，直行穿梭車(chē)系統(tǒng)根據(jù)根據(jù)物資的信息將其送到相應(yīng)的出庫(kù)站臺(tái)上，最后由人工叉車(chē)提取放置于出庫(kù)緩存區(qū)或直接出庫(kù)。

大批量應(yīng)急物資的發(fā)放，為滿足物資快速出庫(kù)要求，可將出庫(kù)輸送機(jī)移開(kāi)，穿梭車(chē)移到端頭與入庫(kù)站臺(tái)對(duì)接，由人工叉車(chē)直接快速將實(shí)托盤(pán)從堆垛機(jī)出貨站臺(tái)取下，裝車(chē)發(fā)貨，如圖2所示，就能滿足物資大批量快速發(fā)貨的要求。

圖2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資出入庫(kù)流程圖

四、結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)已成為組織生產(chǎn)、連接生產(chǎn)、銷(xiāo)售、物流整體鏈線中的重要節(jié)點(diǎn)，是現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)的顯著標(biāo)志之一，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的使用，可以極大地提高工廠生產(chǎn)效率及倉(cāng)庫(kù)物資保障效率，提高倉(cāng)儲(chǔ)物資管理水平。因此，必須加強(qiáng)設(shè)備使用與管理，加強(qiáng)操作人員自動(dòng)化技術(shù)培訓(xùn)，掌握自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)組成與控制原理，正確使用和維護(hù)，才能使自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)高效運(yùn)行，在企業(yè)生產(chǎn)、民用物流和軍用物資保障中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。