自動化四向車貨架

電子商務與智能製造技（jì）術推動了自動化立體倉（cāng）庫的快速發展與創新，在（zài）現代物（wù）流業中更加注重考慮物流係統整體的密度以及數字化、智能、信息化集成應用，而不是僅考慮單一設備和係（xì）統的能（néng）力，產生了“密集倉儲”的（de）概念[1,2]。在物流產業的快速發展過程用中，需（xū）要對（duì）物流倉儲係統進行全麵（miàn）規劃和創新設計。與（yǔ）普通立體倉庫相（xiàng）比，密集（jí）倉儲土（tǔ）地利用率和空間利用率上可提高20%~100% 左右，同時作業效率可提高20%，運行能耗可降低30%，單元投資成本可節（jiē）約10% 左右, 密集倉儲係統因而越來（lái）越（yuè）多地受到行業的關（guān）注，其市場（chǎng）發展前景廣闊[3]。作為麵向密集倉儲的重要搬運設備，智能（néng）托（tuō）盤式四（sì）向（xiàng）穿梭車（chē）（以下簡稱四向車）是一種智能型軌道導引自動換向變軌的搬運設備，在電控係統控（kòng）製（zhì）下，通過編碼器、RFID、光電傳感器等數字化技術精確定位各個輸入（rù）、輸出工位，配置智能化調度（dù）係（xì）統，接收物料後進行自動往複（fù）穿梭搬運，四向車無需人員操作，運行速度快、智能化程度高，適用於各種物流存儲係統，能夠促進單元物料快速實現平（píng）麵自動輸送。在智（zhì）能化（huà）調度係統的（de）驅使下，多層多車協同並行作業，從而實（shí）現精準、高效的作業模式，為企業的物流存儲係統提（tí）供新的物流解決方案

   關鍵機構設（shè）計

      數字化控製及通（tōng）訊技（jì）術（shù）

    四向車采用PLC 及工控機技術，實現邏輯控製，結合底層路徑自學習算法，確保高速運行、精準定位、安全可靠。四向車選用（yòng）SIMATIC S7 係列PLC 作為核心控製器，充分利用其豐富（fù）的擴展性集（jí）成接口，將傳感器模塊、供電模塊、無線通（tōng）訊（xùn）模塊以及（jí）執行機構（gòu）模塊等（děng）集成，實現整（zhěng）車運動導引、驅動控製、執行機構操作，安全防護等工（gōng）作。密集（jí）庫中采用Zigbee 無線通訊方式，上（shàng）位（wèi）控製器通過Zigbee 主模塊向四向車下達（dá）任務指令，任務指令傳遞至PLC 完成計算處理後，轉變成（chéng）具體的控製（zhì）信號（hào）並輸（shū）送至控製執行機構運動的驅動控製模塊中，在該模塊中對驅動直流（liú）電機進行調速，進而控製執行機構完成（chéng）相應動作。在這一過程進行中，各類傳感器和RFID 係統將采集的定位、檢測、故障等信息通過Zigbee 子模塊反饋給上位器，並由狀態（tài）顯示器反饋給倉庫（kù）操作人員，實現四向車動態信息的雙（shuāng）向傳遞。控製係統結構如圖4 所示。

     密集倉儲係統（tǒng）的（de）智能調度技（jì）術

     基（jī）於WCS 可（kě）以實現作業任務設置、貨位決策優化、密集多深位存儲、多層多四向車作（zuò）業（yè）調度等各種功（gōng）能。密集倉儲係統采用（yòng）多（duō）任務模式，為保證四向車集群全局效率（lǜ）提升，需製定合理有效的智能調度策略。智（zhì）能化調度包括庫區分配、任務優先級劃定、貨位分配（pèi）、路徑（jìng）規（guī）劃等。在WCS 控製下，密集庫中各（gè）設（shè）備基於（yú）實時路徑規劃完成多任務並行作業；設（shè）備運行狀態實現（xiàn）3D 可視化監測；作業終端基於可視（shì）化界麵對多設備、入出庫作業、多深位貨物狀態進（jìn）行監控，並根（gēn）據作業數據（jù）分析完成遠程診斷。密集倉儲係統調度架構如圖5 所示。

    作（zuò）業能力評估

     四向車的（de）作業能力受倉（cāng）庫訂單任務、調度技術、存儲策略、作業模式、設備技（jì）術（shù）參數等（děng）因素的影響，其高低直接影響密集倉儲係統的效率。四（sì）向車在垂（chuí）直交叉軌道上切換方向完成貨物的水平出入庫，具備單一作業和複合作業兩種模式。

       在單一作業模式中，四向車一個（gè）周期內隻完（wán）成一個出（入）庫任務；在（zài）複合作業模（mó）式中，設備一個周期內完成入庫和出庫兩個任務。在基於每層一台四向車（chē）的（de）係統配置下:

      1）在單一作業模式中，四向（xiàng）車入庫作業和出庫的作業時間相同，假設每層四向車的平均（jun1）單一作業時間為t1, 則（zé）該模式下（xià）的出入庫能力η1 可計算為（wéi）

    2）在複合作業模式中，假設四向車的平均複合作業為（wéi）t2, 則對應的出入（rù）庫η2 為

 

      案例四向車已在某公司密集庫項目中得到實際應用。該密集庫實現化工成品、半成品存儲（chǔ），整盤入出及（jí）揀選出庫等功能，總的占地麵（miàn）積為1 765 m2，貨架總體高度為12 m，共有貨位4122 個（gè）。單元托盤尺寸為1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 長× 寬× 高)，單（dān）元最大（dà）載（zǎi）重為（wéi）1000 kg（含托盤）。倉庫中整體入出庫量（liàng）不少於150 托/h，設備配置有四向車8 台，提升機3 台，輸送機係統6套。根據該企業對現代化物流的不同（tóng）需求，在做（zuò）大量的需求調研（yán）和分析（xī）後，設計出一套符合該企業需求、性價比高、可拓展的方（fāng）案（àn），經實際測試該密集存儲係統項目建成後與傳統立體庫相比，庫容量提高了35%，設備運行用電量能耗降低了（le）30%。

       優越性能

     ① 提高空間利用率：其空間利用率為普通平庫的3-5倍； 

      ② 利用係統對貨品進行準（zhǔn）確無誤的管理，減（jiǎn）少了在（zài）存儲（chǔ）貨物中出現的差錯； 

      ③ 貨物在運送中實現自動（dòng）化，減（jiǎn）少貨物的破損率； 

      ④ 從傳（chuán）統的“結果導向”轉（zhuǎn）變成“過程控製”，從傳統的（de）“數據錄入”轉 變成“數據采集”； 

      ⑤ 先進的物流係統，提高企業生產管理水平；

      ⑥ 適用環境不受層高限製，適用於低於5米高倉庫（kù）和高（gāo）於24米以（yǐ）上倉庫都很適用。

       案例圖片