CN100393596C - 大跨距重载车身立体仓库系统 - Google Patents

Abstract

大跨距重载车身立体仓库系统，按照本发明所提供的设计方案，这种大跨距重载车身立体仓库系统包括货架、输送系统和计算机网络，其特征是：货架为大跨距高层重载货架，由若干直立柱和层板构成多排、多列、多层和位，用于存放汽车车身；多层钢结构平台设置在大跨距高层重载货架的一端，用于货物的输送；有轨巷道堆垛机包括立柱，连接在立柱上下端的下横梁与上横梁，在立柱间形成巷道，用于通过三维运动将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位；自动化出入库输送机系统用于将货物输送至基础仓库，动力辊床由安装于机架上的可转动的传动辊构成。本自动化立体仓库系统可对集装单元货物实现存储输送及计算机管理。

Description

大跨距重载车身立体仓库系统

技术领域

本发明涉及的是自动化立体仓库系统在汽车制造业领域的车身储存及调度，属于立体仓储及输送机技术领域。

背景技术

在国内汽车制造业，大多数汽车制造厂在汽车整车装配过程中，车身大多数都采用平面储存方式，此储存方式既浪费储存立体空间又不便于输送和系统管理，给生产及装配带来了诸多不便，是汽车整车装配物流中的“瓶颈”。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题，提出一种在汽车整车装配过程中车身立体储存输送及自动化控制管理的大跨距重载车身立体仓库系统。本自动化立体仓库系统由大跨距高层重载货架、多层钢结构平台、有轨巷道堆垛机、自动化出入库输送机系统、自动化控制系统、仓库管理计算机系统、周边围扩安全系统及其它周边设备组成，可对集装单元货物实现存储输送及计算机管理。

按照本发明所提供的设计方案，这种大跨距重载车身立体仓库系统包括货架、输送系统和计算机网络，其特征是：货架为大跨距高层重载货架，由若干直立柱和层板构成多排、多列、多层和位，用于存放汽车车身；

多层钢结构平台设置在大跨距高层重载货架的一端，用于货物的输送，该多层钢结构平台由若干立柱与横杆连接而成，在每一层铺设层板；

有轨巷道堆垛机包括立柱，连接在立柱上下端的下横梁与上横梁，在立柱间形成巷道，在巷道内有可以上下移动的提升装置、在提升装置上有载货台、载货台上有货叉及配重，在有轨巷道堆垛机上安装用于人员上下的爬梯及控制柜；用于通过三维运动将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位；

自动化出入库输送机系统包括成条状布置的动力辊床与重载双皮带输送移行机，位于重载双皮带输送移行机上、并且可以在重载双皮带输送移行机上水平移动的滑撬码垛机及可以上下移动的往复式皮带升降机，位于动力辊床间的动力回转台，自动化出入库输送机系统用于将货物输送至基础仓库，动力辊床由安装于机架上的可转动的传动辊构成。

此外，本发明还包括自动控制系统，由用于实时测量速度信号的激光测距仪、变频器、认址器、光电识别器、堆垛计算机组成，用于控制堆垛机的运行速度、运行位移或者位置定位点的无级运行。

其中的控制系统采用软PLC控制模式，所控制的设备采用PROFIBUS-DP现场总线，备有连接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的人机界面HMI。

其中的计算机网络包括：中央计算机用于发送物料需求计划、立体仓库管理系统用于接收所述中央计算机发出的信号并作出响应、堆垛计算机用于接收立体仓库管理系统发出的指令自动存取物料。

本发明的有益效果是，本自动化立体仓库系统由大跨距高层重载货架、多层钢结构平台、有轨巷道堆垛机、自动化出入库输送机系统、自动化控制系统、仓库管理计算机系统、周边围护安全系统及其它周边设备组成，可对集装单元货物实现存储输送及计算机管理。其中堆垛机采用双立柱结构，比单立柱结构稳定，受力均匀，断链保护装置能够实现货物在非常情况下的保护。根据货物尺寸偏大的特点，堆垛机的立柱采用桅杆式结构，从而增加设备的稳定性，降低停、开车设备的晃动。货叉导轨锻后加工，表面淬火或电火花强化处理，超精磨削，提高运行精度和使用寿命。减速电机全部采用德国SEW产品，以保证可靠性。货叉上设有摩擦片式扭力限制器，以保证货叉的伸缩安全性。堆垛机的安全装置采用机械和电气双重保险，以确保人身及设备的安全。堆垛机采用双提升、双配重的结构。以增加设备的稳定、平衡及安全性。处理器中设有立体仓库信息管理系统。

自动化立体仓库计算机控制系统将采用联网技术，通过计算机网络使立体仓库与中央计算机实现联网通讯，可以提高库存管理的准确性、迅速性，使整个系统的生产、库存、销售等信息能及时地传递和处理；从而使中央计算机可以准确地检索立体仓库的管理控制信息，使系统的管理者能及时、迅速地掌握立体仓库的库存情况和运行情况，从而可以准确地掌握库存量，及时调度生产，调节工序间、单元间的生产节拍，保证生产的均衡，提高生产中诸多变化的灵活性，准确迅速地确定接受订货的交货期，以及对迟误的交货及时进行督促等，可以提高库存管理的准确性和迅速性，从而相对减少库存量，缩短车身及空滑橇的存储周期，减少库存积压，对系统的生产经营活动起到良好的促进作用。

附图说明

图1是大跨距重载车身立体仓库系统标高+0.0米平台设备布置图。

图2是大跨距重载车身立体仓库系统标高+6.0米平台设备布置图。

图3是大跨距重载车身立体仓库系统标高+9.5米平台设备布置图。

图4是有轨巷道堆垛机的结构图。

图5是图4的左视图。

图6是图4的俯视图。

具体实施方式

如图所示：输送系统包括货架、输送系统和计算机网络，其中的货架为大跨距高层重载货架1，由若干直立柱和层板构成多排、多列、多层和位，用于存放汽车车身15；多层钢结构平台设置在大跨距高层重载货架1的一端，用于货物的输送，该多层钢结构平台由若干立柱与横杆连接而成，在每一层铺设层板；有轨巷道堆垛机2包括立柱，连接在立柱上下端的下横梁与上横梁，在立柱间形成巷道，在巷道内有可以上下移动的提升装置12、在提升装置12上有载货台13、载货台13上有货叉11及配重，在有轨巷道堆垛机2上安装用于人员上下的爬梯14及现有的控制柜；用于通过三维运动将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位；由行走电机通过驱动轴带动车轮在下导轨上做水平行走，由提升电机通过链条带动载货台做垂直升降运动，载货台上的货叉在货叉电机的驱动下做伸缩运动。通过上述三维运动可将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位。通过认址器和光电识别，以及光通讯信号的转化，可实现计算机控制。亦可实现机上控制盘的手动、半自动、单机自动控制。自动化出入库输送机系统4包括成条状布置的动力辊床3与重载双皮带输送移行机9，位于重载双皮带输送移行机9上、并且可以在重载双皮带输送移行机9上水平移动的滑撬码垛机8及可以上下移动的往复式皮带升降机10，位于动力辊床3间的动力回转台7，自动化出入库输送机系统4用于将货物输送至基础仓库，动力辊床3由安装于机架上的可转动的传动辊构成。其中的5为便于工作人员上下动力辊床3的踏步。

此外，本发明还包括自动控制系统，由用于实时测量速度信号的激光测距仪、变频器、认址器、光电识别器、堆垛计算机组成，用于控制堆垛机的运行速度、运行位移或者位置定位点的无级运行。其中的控制系统采用软PLC控制模式，所控制的设备采用PROFIBUS-DP现场总线，备有连接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的人机界面HMI。其中的计算机网络包括：中央计算机用于发送物料需求计划、立体仓库管理系统用于接收所述中央计算机发出的信号并作出响应、堆垛计算机用于接收立体仓库管理系统发出的指令自动存取物料。

本发明大跨距重载车身立体仓库系统，包括货架和输送系统，其中货架为大跨距高层重载货架1，由若干直立柱和层板构成多排多列多层和位，用于存放汽车车身15；货位个数220，货架高度约15米，共2个巷道，并设有可柔性扩展巷道两条，供扩大再生产使用。

有轨巷道堆垛机2的特点如下：1、堆垛机采用双立柱结构，比单立柱结构稳定，受力均匀，断链保护装置能够实现货物在非常情况下的保护。2、跟据货物尺寸偏大的特点，堆垛机的立柱采用桅杆式结构，从而增加设备的稳定性，降低停、开车设备的晃动。3、货叉导轨锻后加工，表面淬火或电火花强化处理，超精磨削，提高运行精度和使用寿命。4、减速电机全部采用德国SEW产品，以保证可靠性。5、货叉11上设有摩擦片式扭力限制器，以保证货叉11的伸缩安全性。6、堆垛机2的安全装置采用机械和电气双重保险，以确保人身及设备的安全。7、堆垛机2采用双提升、双配重的结构。以增加设备的稳定、平衡及安全性。

有轨巷道堆垛机2的性能参数：自动化出入库输送机系统4包括传统的动力辊床3、传统的重载双皮带输送移行机9、传统的滑撬码垛机8、传统的往复式皮带升降机10、传统的动力回转台7，用于将货物输送基础仓库。

本发明大跨距重载车身立体仓库系统，其中控制系统采用软PLC控制模式，所控制的设备采用PROFIBUS-DP现场总线，备有连接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的人机界面HMI。

有轨巷道堆垛机2控制选用闭环无级运行控制模式，对堆垛机的运行速度、运行位移量或位置定位点实现闭环无级运行控制模式，从而从根本上实现到达目的地址时的制动停准，根据运行距离实现平稳换速、适时调整变频器的运行控制频率，以实现最佳平稳运行速度的要求，并能缩短作业周期，提高作业效率。该变频调速手段控制精度高，运动控制平稳，具体场合的适应性好，系统运行的可靠性高，易调试。

实现自动化立体仓库巷道堆垛机的闭环无级控制，必须根据变频器和堆垛机电机的特性，即：在一定载荷下变频器所存在的理想加速和减速特性曲线，或根据不同的品牌和规格的变频器的特性参考资料、所运输载运货物所允许的最大加速度以及现场运行试验的结果、堆垛机电机的负荷特性等进行控制，基本控制思想为：1、根据激光测距仪测量反馈的当前速度信号适时调整变频器的输出驱动频率值，从而保证堆垛机能以要求的速度平稳运行；其还表现在必须根据自动化立体仓库库存的具体货物，如货物的重量、重心高度等选择相应的速度控制模式，即初时运动加速度与加速控制时间、平稳运行速度与距离、减速运动加速度与控制时间等；2、根据激光测距仪测量反馈当前堆垛机的距离信号及预先设定的控制方案适时调整变频器的输出驱动频率值，使堆垛机先以较高的速度运行到接近目的地址的位置后将速度平稳降到较低的速度下工作，并在目的地址处准确制动停准，必要时可采取机械抱闸系统来辅助快速定位；堆垛机在工作过程中实时采集水平运行、货物升降、货叉伸缩三个方向的数据，并不断地与存放在软件控制数据块里的标准位置参数进行比较和控制决策，从而达到准确定位、快速存储货物、提高作业效率的目的，并与监控系统交换工作信息和库位状态信息等以实现系统的全面动态管理。

计算机网络包括：中央计算机用于发送物料需求计划、立体仓库管理系统用于接收所述中央计算机发出的信号并作出响应、堆垛计算机用于接收立体仓库管理系统发出的指令自动存取物料。

本系统采用现场总线控制方式，立体仓库的控制模式采用软PLC控制模式，该系统涉及到电气控制原理、数据库以及决策技术、计算机技术等，其核心控制部分为软PLC，与外部周边设备或硬件采用PROFIBUS-DP现场总线，备有连接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的HMI(人机界面)等，但针对堆垛机电机的高、低速控制应用方案仍优先选用闭环变频调速控制方案，PLC与激光测距仪和旋转编码器的连接采用PROFIBUS-DP现场总线。

立体仓库中堆垛机的主要工作是完成储存环节的搬运，即：准确地依照上位机给出的出入库地址将货物取出或放入有关货位，并将工作过程的状态信息反馈给监控系统；选择SIMATIC S7-300系列PLC系统并应用在立体仓库体系中已取得了很大的成功。

中央计算机还具有信息管理的功能，其将物料需求计划发给立体仓库信息管理计算机，立体仓库管理系统具有对现有资源进行分类、存储、库存统计，对出/入库作业合理优化调度，控制通用数据库管理等功能，并进一步控制堆垛机PLC自动存取物料。因此，立体仓库信息管理系统是全立体仓库进行物资管理、帐目管理、货位管理、联网管理等信息管理的中心。立体仓库管理系统还具有完成动态地改帐及信息修正等功能。当系统出现故障时能及时显示故障信息，显示网络信息，并能定期或不定期地打印各种报表。

本系统在联网运行中涉及到3个接口：1、工作站与车间控制器的网络接口，通过它工作站获得车间的命令及查询信息，并把工作站的信息返回给车间；2、工作站与堆垛机PLC之间的串行接口，工作站通过向PLC发送命令字串控制堆垛机取送物料资源，并监测堆垛机的状态，及时发现故障；3、工作站与故障监测计算机之间的网络接口，工作站通过它及时上报故障信息，以得到及时的处理。

在工作站一方，主要使用VB中的Winsock控件与车间的套接字建立连接。具体的工作方式是，工作站作为客户方，去连接车间的套接字，当车间的套接字侦听并接收到连接，双方的网络连接就建立起来。双方就可以互相通讯，传递信息。

工作站与堆垛机PLC之间的串行通讯是通过使用VB中的MSComm控件完成的。控制命令发出后，在MSComm控件的OnComm事件中监测堆垛机的状态，动作完成，上报给车间。如发生故障，将故障的具体情况上报给故障监测计算机。

工作站与故障监测计算机之间的网络接口也是通过VB中的Winsock控件实现的，工作站作为客户方，去连接故障监测计算机的套接字，当故障监测计算机的套接字侦听并接收到连接，双方的网络连接就建立起来。双方就可以互相通讯，传递信息。

本管理系统中采用Sybase来产生和维护数据库，用VisualBasic面向对象的可视化编程语言开发而成，并通过ODBC与数据库相连。向数据库中写入数据时，系统采用了数据先存放在内存中，当其他事务处理完毕后，再把内存中数据存放到相应的数据库中，从而使系统有较快的处理速度。

系统功能全面，实现了物料的优化管理。整个立体库系统既可单机自动，又可与FIS联网运行，对故障能够实时监测，并上报给故障诊断计算机，以便于排除故障。

Claims (4)

1.一种大跨距重载车身立体仓库系统，包括货架、输送系统和计算机网络，其特征是：货架为大跨距高层重载货架(1)，由若干直立柱和层板构成多排、多列、多层和位，用于存放汽车车身(15)；

多层钢结构平台设置在大跨距高层重载货架(1)的一端，用于货物的输送，该多层钢结构平台由若干立柱与横杆连接而成，在每一层铺设层板；

有轨巷道堆垛机(2)包括立柱，连接在立柱上下端的下横梁与上横梁，在立柱间形成巷道，在巷道内有可以上下移动的提升装置(12)、在提升装置(12)上有载货台(13)、载货台(13)上有货叉(11)及配重，在有轨巷道堆垛机(2)上安装用于人员上下的爬梯(14)及控制柜；用于通过三维运动将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位；

自动化出入库输送机系统(4)包括成条状布置的动力辊床(3)与重载双皮带输送移行机(9)，位于重载双皮带输送移行机(9)上、并且可以在重载双皮带输送移行机(9)上水平移动的滑撬码垛机(8)及可以上下移动的往复式皮带升降机(10)，位于动力辊床(3)间的动力回转台(7)，自动化出入库输送机系统(4)用于将货物输送至基础仓库，动力辊床(3)由安装于机架上的可转动的传动辊构成。

2.如权利要求1所述大跨距重载车身立体仓库系统，其特征是：还包括自动控制系统，由用于实时测量速度信号的激光测距仪、变频器、认址器、光电识别器、堆垛计算机组成，用于控制堆垛机的运行速度、运行位移或者位置定位点的无级运行。

3.如权利要求2所述的大跨距重载车身立体仓库系统，其特征是：控制系统采用软PLC控制模式，所控制的设备采用PROFIBUS-DP现场总线，备有连接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的人机界面HMI。

4.如权利要求3所述的大跨距重载车身立体仓库系统，其特征是：计算机网络包括：中央计算机用于发送物料需求计划、立体仓库管理系统用于接收所述中央计算机发出的信号并作出响应、堆垛计算机用于接收立体仓库管理系统发出的指令自动存取物料。

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