基于单元存储系统的自动化立体仓库整体设计

引言

    自动化立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术机电一体化产品，在多种行业领域得到了广泛应用，特别为制造业加快物流运转速度提高生产效率发挥了重要作用。自动化立体仓库是以单元存储系统为基本单元的向外扩展了解自动化化立体仓库首先要对基本构成单元进行深入了解。本文以单元存储系统的形式全面介绍了自动化仓库的存储与堆垛机系统、出入库输送机系统，计算机管理系统。

1 存储与堆垛机系统

    (1)货架系统

    采用冷轧成形的型材属于独立自支撑式的结构，货架满足堆垛机自动对钢货箱存储和取货的要求，堆垛机在货架间的巷道中移动，而产生的应力由货架结构支撑。受限于堆垛机的自动定位能力，货架自身是不可调节。

    主要构件有立柱、斜撑、顶梁、侧架、拉撑等，这些部件共同构成了一个独立、稳定的结构。货架侧架均是通过用斜撑将2个货槊立柱连接而成。货架立柱承受因作业、移动和附加载荷所产生的各种力。立柱的底板为立柱垫片，它通过紧固件牢牢同定在基础板中的锚固点上。

    在货架巷道上方的构件依照纵向网格的尺寸隔开，这些构件将单排货架和双排货架相互连接起来，以支持顶部的堆垛机轨道。由于根据结构计算所定义的某些区域的水平和垂直连接拉杆，货架仓库是一个独立、稳定的结构。货架与地面的连接方式如图1所示。

图1 货架与地面连接方式

    (2)堆垛机系统

    堆垛机是自动化立体仓库的主要作业机械.担负着出库、进库、盘库等任务，是自动化立体仓库的核心部件，自动化立体仓库的发展就是以堆垛机的发展为主要标志的，目前巷道式堆垛机为主要发展方向。此单元存储系统采用的是单立柱堆垛机，其结构如图2所示。

图2 堆垛机机械结构

    堆垛机采用SIEMENS 57-300 314-2DP CPU控制模块，激光测距、变频器等相关设备挂接于PRIFIBUS-DP总线上，与上位机通讯采用CP342-5的通讯模块通过LS600-DP总线型红外通讯器实现，由监控机通过CPSb 11对堆垛机实施控制，完成堆垛机的各种动作，上位机可对堆垛机状态进行实时监控。堆垛机控制有维修、手动、单机自动及联机自动4种操作模式。堆垛机的控制系统如图3所示。

图3 堆垛机控制系统示意图

2 出入库输送机系统

   （1）出入库链条输送机

    链式输送机作为立体仓库中钢货箱纵向输送设备。主要用于立体仓库中堆垛机取货位与穿梭车之间的钢货箱过渡输送，再者用于入出库口与穿梭车之间的钢货箱输送。链式输送机一般在钢货箱输送过程中还设置有外形、条形码、重量检测和定位、导向等装置。

    驱动装置悬置在机架下方，它包括1个与驱动轴相连的减速电机，通过位于该驱动轴任一端的链轮向输送机链条传递动力。机架采用纵梁结构(载荷主支承件)，主要包括1个轧制的箱形结构，在其下方整个长度上开有切口，用于特制螺母与驱动架、支腿以及某些输送机专用的其他设备的螺栓连接。此轧制件的上方有1个U形槽，槽内装有低摩擦超高分子聚合物塑料条。根据定期维护的要求，可以方便地拆除、更换此塑料条，如图4所示。

图4 机架顶部形槽

    (2)超差检测

    在输送系统的入库口设置SWAP(外形、重量)检测站是系统安全运行的保证，外形检测设备为框形结构，该设备安装在链式输送机上。采用光电开光检测货物的高度、宽度和长度，以保证入库钢货箱货的外形尺寸在系统规定范围内。

    重量检测装置为一组精确的称重传感器模块和一个液品重量显不屏，安装在输送机支腿下面，钢货箱货输送经过进行重量检测，液晶显示屏显示钢货箱货的重量，系统设置入库钢货箱货的重量值，超出系统规定的货物将被限制入库。

    外形检测时货物通常不必停下，但输送机必须慢速运行以检测货物的正面和背面二重量检测在同一台输送机上进行，输送机要暂停。未经外形/重量检测的货物被拒绝上架。

3 计算机控制系统

    (1)库存管理系统(WMS)

    库存管理系统负责物流仓库的资源管理以及对于物流操作流程的管理，采用统一标准的系统接口、通信协议，使系统能兼容不同厂家的同类设备，同时又能适应未来新技术的发展。在本系统设计中，考虑选用符合国际或国内通用化标准的主流产品.使系统具有良好的可扩展性和互操作性。当WM5系统没有ERF系统支待时，系统可以独立产生订单，以完成相关的仓储物流操作，系统主要包括8个功能模块及主要接口数据如图5所示。

图5 系统功能模块图

    (2)物流控制系统(WC5)

    物流控制系统在接到WMS的汀单任务之后，根据当前系统要求，合理的安排需要运行的物流设备相关流程操作。WCS在接到WMS的订单任务后，根据需要，将任务拆分成若干部分，分别控制输送机，堆垛机，AGV等物流设备，以完成物流控制操作。

    WCS提供一个仓库物流过程的平面图，系统会实时的抓取当前系统所控制的所有物流设备的运行状态。如果设备发生异常，WCS会在界面中对应的设备上通过闪烁的红色显示，并产生警报，通知仓库管理人员当前发生的故障信息，以便于及时排除故障，以避免影响系统的正常运行。输送机和堆垛机的控制界面分别为图6和图7所示。

4 结语

    通过对单元存储系统中货架、堆垛机，输送机的结构设计和堆垛机、输送机控制程序的编写以及上位机人机交互界面的设计，一个小型的自动化立体仓库就会建立。通过对单元存储系统的全面设计和细致探究，从而对扩展单元存储系统，建立大型自动化立体仓库具有重要的指导和借鉴意义。

图6 输送机控制界面

图7 堆垛机控制界面