某某立体库技术协议.doc

目 录 1 总体设计方案 5 1 1概述 5 1 2设计采用和执行的标准和规范 5 1 3设计与选型原则 5 1 4设计方案 6 1 4 1整体效果 6 1 4 2库前效果 1 7 1 4 3库前效果 2 7 1 4 4平面布局 8 1 4 5机械设备配置 8 1 4 6物流系统工艺流程设计 9 2 主要设备 12 2 1堆垛机 12 2 1 1设计依据 12 2 1 2工作原理 12 2 1 3堆垛机的结构 12 2 1 4堆垛机的特点 12 2 1 5堆垛机的技术参数 13 2 1 6堆垛机的安全措施 17 2 2货架系统 18 2 2 1货架数据 18 2 2 2货架结构 19 2 2 3基本要求 19 2 2 4货架工程质量控制计划 19 2 2 5仓库货架的基础预埋件 20 2 3库内相关设备 22 2 3 1输送台车 22 2 3 2称重 尺寸检测装置 22 2 3 3托 盘 22 2 4设备工作条件 23 3 建筑要求 24 3 1货架基础要求 24 3 2地面要求 24 3 3照明要求 24 3 4配电要求 24 3 5机房要求 24 3 6立体仓库消防方案 24 4 物流系统电控方案 25 4 1系统概述 25 4 2设计依据及特点 25 4 2 1系统结构和主要功能 25 4 2 2系统设计原则和特点 26 4 3电控系统总体设计方案 27 4 3 1堆垛机控制系统 27 4 3 2输送台车控制系统 29 4 3 3设备控制层控制功能 31 4 3 4电控设备配置 31 4 3 5电气控制抗干扰措施 32 5 计算机信息系统 33 5 1系统概述 33 5 2设计原则 33 5 3体系结构 34 5 3 1系统总体结构 34 5 3 2系统架构 35 5 4系统设计 35 5 4 1系统配置子系统 SSLMS SC 36 5 4 2库存管理子系统 SSLMS SM 36 5 4 3搬运任务管理子系统 SSLMS TM 36 5 4 4统计查询子系统 SSLMS QR 36 5 4 5应用服务子系统 SSLMS AS 36 5 4 6接口管理子系统 SSLMS IM 36 5 4 7监控调度子系统 SSLMS CA 37 5 5系统功能 37 5 5 1系统维护主要功能 37 5 5 2立体库管理系统功能 38 5 5 3监控调度系统功能 39 6 设备清单 40 7 人员培训方案 42 7 1培训计划 42 7 2培训人员 42 7 2 1设备管理人员 42 7 2 2计算机系统支持人员 43 7 2 3设备维修人员 43 7 2 4业务人员 44 7 3培训内容 44 7 3 1引言 44 7 3 2电气与控制 44 7 3 3机械 46 7 3 4物流管理系统 46 8 售后服务 48 8 1售后服务原则 48 8 2售后服务响应 48 8 2 1期内服务 48 8 2 2保修期外服务 49 8 2 3定期走访巡检 49 8 3设备维护 49 8 3 1堆垛机维护 49 8 3 2巷道设备维护 50 8 3 3管理与控制系统维护 50 8 4计算机系统维护和软件升级 50 8 4 1计算机设备维修 50 8 4 2软件维护和升级 51 8 4 3维护记录 51 8 4 4现场备件补充 51 9 技术资料及协作服务 53 10 设备验收标准 54 11 声明 55 1 总体设计方案总体设计方案 1 1概述概述 招标文件提出的工装立体库的基本形式及主要系统功能要求 公司结合在航空物流设计 大吨位自动化立体仓库的经验 针对航空制造业立体库的特点 对工装立体库的每个环节及 细节进行了进一步的细化及优化设计 以下对系统方案 设备等进行了详细的描述 1 2设计设计采用和执行的标准和规范采用和执行的标准和规范 JB T9018 1999 有轨巷道式高层货架仓库设计规范 JB T5323 1991 立体仓库焊接式钢结构货架技术条件 JB T 2960 1999 巷道堆垛起重机 型式与基本参数 JB T 7016 1993 有轨巷道堆垛起重机 技术条件 JB 5319 2 1991 有轨巷道堆垛起重机 安全规范 1 3设计与选型原则设计与选型原则 在系统设计中 在充分满足西飞工装立体库规定的功能要求和主要技术指标前提下 遵 循系统完整 通畅实用 安全可靠 先进成熟 规范标准的设计思想与原则进行系统设计和 设备选型 先进性 先进性 采用先进的设计思想 先进的设备 先进的技术 先进的软件系统 先进的网络 结构 组成先进的系统 实用性 实用性 以能满足用户当前的实际需要为主要出发点 考虑用户预期可能的需要 力求用 户能获得最大直接效益和用户易于掌握 便于使用 在设计上满足物流整体通畅的工作流程 经济性 经济性 在满足应用要求的基础上尽可能降低造价 安全性 安全性 系统安全措施有效可信 能够在多个层次上实现安全控制 可靠性 可靠性 包括硬件设备的可靠性和软件系统的容错性 方案中的主要设备部件和关键部件 选用国内外知名公司标准 成熟 可靠的产品 必须采用非标设备的 经过严格测试后才能 投入使用 工具软件选用成熟的优秀平台和工具软件 采用模块化设计 具有安全管理的策略 和功能 并尽可能优化系统 开放性 开放性 指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 在系统设计中尽可能考虑选用符合国际或国内标准的通用设 备 为系统升级 扩展留有余地 扩充性 扩充性 所有基础设施 材料 部件 通讯设备 遵循标准化 因此无论计算机设备 通 讯设备 控制设备随技术如何发展 将来都可很方便地将这些设备连到系统中 模块化 模块化 使系统具有良好的可扩展性和维护性 模块化设计便于系统的集成和维护 流程 的修改 业务的变更 具有良好的可扩展性和互操作性 易维护性 易维护性 采用集中式的控制管理与分布式的具体应用相结合的模式 应用系统应具备较 好的自适应能力 关键硬件设备模块化结构 具有热插拔功能 易于维护并降低维护成本 交互性 交互性 系统将采用友好的人机界面 使系统更好的贴近用户的操作习惯 如在计算机屏 幕上使用图形动态模拟现场设备的动作 将使现场设备的监视与控制更加直观 方便 整体性 整体性 充分考虑到系统的各方面因素 实现整体系统优化设计 安全的数据管理 高效 的事务处理 友好的用户界面 规范化 规范化 在系统设计开发中遵循国家颁布的软件工程设计标准 采用通用先进的面向对象 分析与设计思想和方法 按行业标准对系统开发全程实行规范化管理 1 4 设计方案设计方案 1 4 1整体效果整体效果 1 4 2库前效果库前效果 1 1 4 3库前效果库前效果 2 1 4 4平面布局平面布局 1 4 5机械机械设备配置设备配置 项 目技术参数 有轨巷道数2 条 有轨巷道堆垛机2 台 大吨位5800 kg 含托盘 有轨巷道堆垛机最大起重量 小吨位2200 kg 含托盘 A 6000L 2500W 1700H mm 2 排 10 列 1 层 1 19 货位 1 巷道 1 层 B 6000L 2500W 1400H mm 2 排 10 列 2 层 40 货位 1 巷道 4 5 层 大 吨 位 C 6000L 2500W 1200H mm 2 排 10 列 2 层 40 货位 1 巷道 2 3 层 D 3000L 2000W 1100H mm 2 排 20 列 3 层 1 119 货位 2 巷道 1 2 9 层 货位数 458 货位 小 吨 位E 3000L 2000W 700H mm 2 排 20 列 6 层 240 货位 2 巷道 3 4 5 6 7 8 层 托盘 尺寸 大吨位 A B C 6000 2500 200mm 小吨位 D E 3000 2000 100mm A5800 kg 含托盘 B4800 kg 含托盘 大吨位 C3800 kg 含托盘 D2200 kg 含托盘 单元 重量 小吨位 E1700 kg 含托盘 控制方式手动 半自动 单机自动 联机自动 出入库方式采用输送台车 在货架第一层 第一列出入库 1 4 6物流系统工艺流程设计物流系统工艺流程设计 1 入库流程 操作人员在出入库终端上进行入库信息 如工装名称或工装图号 查询工装图号 产品 图号 借用人 借用日期 存放位置信息等 的录入操作 堆垛机运行到指定的货位 将空 托盘取下 送到输送台车上 输送台车运行到吊车下方 人工操作吊车将货物放到托盘上 操作人员按动输送台车上的按钮 通过外形 重量检测合格后 不合格时 台车返回到库前 端 由操作人员判断后做处理再入库 输送台车回到初始位置 堆垛机从输送台车将实托盘 取下 运行到指定的货位处 将实托盘放到货架上 完成本次入库作业 工装首次入库时 操作者输入工装外廓尺寸 长 宽 高 和重量 仓库管理和控制系 统将信息存入数据库 管理系统按照输入信息并遵照路径最短 先下层后上层 立体库载荷 均衡等原则自动选择托盘 接收入库指令 录入入库信息 数据库 修改库 存数据 按照预定原则 生成堆垛机和输 送台车的任务 堆垛机取出空托 盘 并放到输送 台车上 输送台车自动运 行到吊车下方 人工操作吊 车将货物放 到托盘上 输送台车回 到初始位置 堆垛机取货并 放到指定位置 完成本项作业 2 出库流程 出库作业是根据提货单由立体库操作人员操作出入库终端按单出货 首先由操作人员在出入 库终端上输入出库信息 如工装图号或产品图号信息等 管理系统按照预先定好的货物选 择原则对数据库进行检索 确定出库货位 货物种类和数量 生成堆垛机和输送台车的任务 堆垛机接到信息后 自动运行到指定的货位取出货物送到输送台车上 输送台车再将货物送 到吊车下方 操作人员核查货物后 吊车将货物取下并送到指定位置或直接放到卡车上 操 作人员按动输送台车上的按钮 输送台车回到初始位置 堆垛机取走空托盘并将空托盘送入 指定货位 完成本次出库作业 接收出库指令 录入出库信息 数据库 修改库 存数据 按照预定原则 生成堆垛机和输 送台车的任务 堆垛机取出货物 实托盘 并放到 输送台车上 输送台车自动运 行到吊车下方 人工操作吊 车取下货物 输送台车回 到初始位置 堆垛机取下空 托盘并放到指 定位置 完成本项作业 2 主要设备主要设备 2 1堆垛机堆垛机 2 1 1设计依据设计依据 1 某某国际航空制造股份有限公司招标文件要求 2 执行标准 JB T 9018 99 有轨巷道式高层货架仓库设计规范 JB 5319 2 91 有轨巷道堆垛起重机安全规范 JB T 7016 93 有轨巷道堆垛起重机技术条件 JB T 2960 99 巷道堆垛起重机型式与基本参数 2 1 2工作原理工作原理 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 由载货台上的货叉 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 行走 认址器用于控制堆垛机水平行走位置 提升 认址器用于控制载货台升降位置 通过认址 器和光电识别 以及光通讯信号的转化 实 现计算机控制 亦可实现机上控制盘的手动 和半自动控制 2 1 3堆垛机的结构堆垛机的结构 堆垛机主要由以下几部分组成 1 上横 梁 2 立柱 3 链条 4 提升装置 5 升降轨道 6 下横梁 7 货叉 8 载货台 9 电机减速机 10 行走轮 11 护栏等组 成 2 1 4堆垛机的堆垛机的特点特点 自动化立体仓库的可靠性和安全性是系 统的重中之重 堆垛机是库内运行频率最高的设备 直接涉及整座仓库的可靠性和安全性 在可靠性 安全性与设计成本的矛盾选择上 我们将可靠性和安全性放在了设计的第一位 堆垛机所具备的以下特点也是本着这一出发点 1 堆垛机采用双立柱结构 比单立柱要稳定 受力均匀 断链保护装置能够实现合理设 计 双立柱结构对于载重较大的仓库尤为适用 以增加可靠性 2 立柱采用圆管或方管 钢性好 与双立柱结构配合采用 以增加稳定性 减少堆垛机 停车时的晃动幅度 3 采用链条传动 在升降停止后 不易产生波动现象 使结构简单 定位准确 4 电机减速机采用知名产品 以保证可靠性 5 货叉上设有日本进口扭力限制器 以保证安全性 6 货叉凸轮轴承采用进口产品 7 本堆垛机的安全装置都采用机械和电气双重保险装置 保证人身设备安全 8 大吨位堆垛机在提升装置设计时 由于电机功率较大 因此采用两台提升电机 在控 制方面 我们采用成熟的专用同步控制技术可完全保证两台电机的同步性 2 1 5堆垛机的技术参数堆垛机的技术参数 数据 内容序号 技术参数 大吨位小吨位 1 最大负荷垂直起升速度 10m min10m min 2 最大水平运行速度 60m min60m min 3 货叉伸缩最大速度 16m min16m min 4 承载重量 max 5800kgmax 2200kg 5 搬运单元数量每次 1 个单元 6000L 2500W 1700H mm 3000L 2000W 1100H mm 6000L 2500W 1400H mm 3000L 2000W 700H mm 6 搬运单元尺寸 6000L 2500W 1200H mm 7 电力供应方式安全滑触线 8 电源 380V 10 50HZ 1 3PH 9 电机减速器SEW 或德马格 10 通讯方式红外光通讯 11 操作方式应急 手动 半自动 自动 12 操作方式权限口令限制 13 货叉形式四叉双叉 水平激光认址 14 认址方式 垂直编码器 传感器双重认址 15 堆垛机的控制形式手动 半自动 自动 16 三个方向的驱动形式电机变频调速 17 防坠系统机械防坠 18 颜色GSB G51001 94 YR04 桔黄 推荐 水平 垂直 5mm19 定位精度 货叉 3mm 20 主要国际知名品牌元器件SEW SIEMENS SICK 21 喷漆厚度45 m 60 m 22 堆垛机噪音 75DB 1 行走装置 驱动类型 电机减速机驱动车轮转 认址方式 激光认址 绝对认址 行走速度 60 0 m min 变频无级调速 速度控制 变频 制动方式 掉电动作型 定位精度 5mm 2 升降装置 驱动类型 电机减速机带动链轮转 认址方式 编码器及光电认址双重认址 升降速度 10 0 m min 变频无级调速 速度控制 变频 制动方式 掉电动作型 定位精度 5mm 3 货叉 驱动类型 电机减速机通过链条驱动链轮及齿轮 伸缩速度 16 0 m min 变频无级调速 货叉挠度满足实际使用及安全要求 货叉运行重复定位精度 3mm 速度控制 变频 制动方式 掉电动作型 定位精度 3mm 2 1 6堆垛机的安全措施堆垛机的安全措施 a 堆垛机提升链条断裂时 切断电机和电机制动器的电源 使电机停止转动 载货台制动器卡 在立柱上 防止载货台下降 b 堆垛机装有防止载货台超出上 下极限位置的保护装置 载货台接近上极限或下极限位置 时 该装置能自动切断提升电机电源 c 堆垛机装有提升紧急终端限位器 在上极限限位器的上方 能切断堆垛机总电源 d 堆垛机装有运行终端限速器 强迫换速开关 当堆垛机行驶接近运行终端限位器时 能 自动切换为低速 e 堆垛机装有运行终端限位器 当堆垛机接近两端极限位置时 该装置能自动切断行走电机电 源 f 堆垛机装有急停按钮 在紧急情况下 能切断堆垛机总电源 急停按钮的颜色符合 GB2682 中的规定 g 堆垛机的电气联锁保护 g1 各控制方式间互锁 以保证某一时刻 只允许选用手动或半自动 g2 货叉取 送货完成前 不允许堆垛机运行和载货台高速升降 g3 控制电路还具备以下常规的连锁和保护 失压保护 超作开关零位保护 电动机正反转连 锁 不同速度级的连锁 短路和过载保护 h 堆垛机装有音响报警装置 在运行机构启动前 先发出音响信号 i 堆垛机货叉上装有货物探测装置 可自动检测出货架上的货物状况 j 堆垛机电器设备安全要求 符合 JB5319 2 91 标准 k 堆垛机下框架两端 载货台与上横梁 下框架之间均装有抗冲击性能良好的缓冲器 l 堆垛机车轮前方设置有清轨器 m 所选用的提升链条安全系数为大于 6 2 2货架系统货架系统 2 2 1货架数据货架数据 项 目内 容外 形 图 货架区域 空间 71500mm 30000mm 12000mm 巷 道 数 量 1 个巷道1 个巷道 货 格 层 数 5 层9 层 货 格 列 数 10 列20 列 货位数 2 排 10 列 5 层 1 99 货位 2 排 20 列 9 层 1 359 货位 总货位数99 货位359 货位 A 6000 2500 170 0 mm D 3000 2000 1 100 mm B 6000 2500 140 0 mm E 3000 2000 700 mm 货 物 单元尺寸 C 6000 2500 120 0 mm 货物单元 重 量 A 5800kg B 4800 kg C 3800 kg D 2200kg E 1700kg 2 2 2货架结构货架结构 货架系统主要由以下几部分组成 货架片 各种拉筋 堆垛机运行的上 下轨等组成 2 2 2 1 货架片 货架片由立柱及承载臂焊接而成 立柱为方管 承载臂为槽钢或矩型管组焊在一起 两立柱 之间由圆管焊接在一起 每层承载臂的间距由货物的高度及堆垛机的结构决定的 2 2 2 2 立柱上 下底板 立柱上 下底板与立柱焊接在一起 下底板与基础预埋件相连 上底板与货架上横梁相连 2 2 2 3 各种拉筋 拉筋主要由水平直拉筋 水平斜拉筋 侧向拉筋组成 2 2 2 4 上 下导轨 上导轨由槽钢与钢板焊接而成 上导轨与货架上横梁相连接 下导轨为钢轨 用螺栓紧固在 预埋件上 钢轨与底板之间垫有聚氨脂减振垫 提高堆垛机运行平稳性 减少堆垛机运行噪 音 2 2 3基本基本要求要求 货架整体设计满足 JB T5323 91 立体仓库焊接式钢结构货架技术条件要求 表面喷漆必 须光滑 无漏色 无色差 无起泡现象 货架安装精度 立柱垂直度 10mm 同层牛腿高低偏差 5mm 货架防震烈度按照国家规定标准 8 度 执行 2 2 4货架工程质量控制计划货架工程质量控制计划 序号项目名称控制内容 1 原材料入厂 前 后质量控制 主要材料供货厂是国家知名企业 且已通过质量体系认证的单 位 主要材料供货厂必须提供材料材质单及相关证明文件 主要材料入厂后进行化学分析 性能试验且存档 2 设计 工艺的 质量控制 确保结构合理 便于加工制作 安装方便 应遵守满足设计要求的前提下 尽量降低制造成本的原则 充分考虑实用性 使维修方便 应常与用户沟通 加强协调 及时掌握新知识 新工艺提高产品质量 尽量选用标准 通用材料 3 加工制作的 质量控制 遵守三按原则 按图纸 按工艺 按标准 货架采用工装 定位夹紧 点焊确保尺寸精度 货架的焊接采用工装定位 翻转 CO2保护焊确保焊缝质量 减小变形 确保磷化时间 除油污 锈渍 按工艺要求进行表面涂装 4 安装过程 质量控制 所有检测记录存档备查 紧固件连接均采用力矩搬手 经纬仪 水平仪等测量工具检查合格后方可使用 严格执行安全操作规范 5 检验的 质量控制 树立质量第一的原则 严把质量关 所有量 检具统一管理 统一检测 所有检测记录存档备查 发现问题及时反馈 6 信息反馈的 质量控制 及时处理用户的来电 来函 组织人员进行反馈信息的论证 2 2 5仓库货架的基础预埋件仓库货架的基础预埋件 本自动仓库的基础预埋件由货架基础槽钢 导轨基础槽钢 合称水平梁 地脚螺栓 调整角钢 支撑角钢组成 这些预埋件与基础配筋混凝土形成一个整体 承载着货架区载荷 见下图 水平梁具有以下作用 做为预埋件的水平梁与基础钢筋连在一起的 与基础形成一个整体的板式结构 抗震能力强 可以防止基础不均匀沉降 从而保证货架堆垛机的安装及运行精度 可以实现货架区内货物 货架 堆垛机等重量在基础上的较均匀承载 水平梁在预埋时要经过水平测量 可提高货架 堆垛机的安装水平度 缩短安装周期 2 3库内相关设备库内相关设备 2 3 1输送台车输送台车 技术参数 运行速度 6m min 额定载荷 大吨位 5800kg 小吨位 2200kg 输送单元 大吨位 6000 2500 长 宽 mm 小吨位 3000 2000 长 宽 mm 控制方式 手动 单机自动及联机自动方式 输送单元 1 个单元 减速电机 采用 SEW 或德马格品牌 输送台车轨道 输送台车轨道表面与地面持平 定位精度 3mm 2 3 2称重 称重 尺寸检测装置尺寸检测装置 在出入库台车上安装称重检测装置 库前区适当位置安放称重显示屏 在立体仓库的入库口分别安装一套尺寸检测装置 来确保入库货物限定一定的外形尺寸 否则报警不执行入库命令 2 3 3托托 盘盘 下面为托盘结构示意图 托盘为网格状结构 钢制托盘是立体仓库中存放货物的器具 其与货物一起构成立体仓库的基本存储单元 要求钢制托盘应有足够的强度 刚度和规则的外形 1 承载能力 大吨位 max5000kg 小吨位 max2000kg 2 表面处理 托盘表面喷漆 托盘上表面粘贴 4mm 厚的黑色防油橡胶垫 3 托盘允许变形量 对角线长度公差 3mm 外轮廓尺寸公差 3mm 空载时平面翘曲量 2mm 底角梁与检测平台的面接触率 80 1 25 倍额定载荷 4 小时后平面翘曲变形量 10mm 4 托盘的颜色为天蓝色 前后正面标有长宽尺寸和载重吨位标识 2 4设备工作条件设备工作条件 1 电源 380V 10 50Hz 1 2 环境温度 10 40 C 3 相对湿度 85 3 建筑要求建筑要求 3 1货架基础要求货架基础要求 货架与地面的连接采用地脚螺栓连接的方式 货架基础不均匀沉降为 1 1000 3 2地面要求地面要求 货架基础的地坪不平度偏差不能超过 JB T5323 91 的规定 在货架安装以前 预埋件极其检 测报告移交给我们 预埋件的不平度偏差不能超过 JB T5323 91 的规定 3 3照明要求照明要求 货架区 100LUX 出入库作业区 200LUX 货物暂存区 100LUX 办公区 200LUX 3 4配电要求配电要求 电源 三相五线制 380V 10 50Hz 1 需方负责将总电源从总配电室引至库区 设备接地电阻小于 3 计算机地线接地电阻小于 1 3 5机房要求机房要求 机房由需方按照国家机房装修标准的要求自行制作 环境温度 24 4 湿度 20 80 3 6 立体仓库消防方案立体仓库消防方案 库区高小于 15 米 库内存储的货物主要为钢制的物料 在自动化立体仓库库前 后端各设四 处消火栓 平面仓库适当位置共设置四处消火栓及若干灭火器 4 物流系统电控方案物流系统电控方案 4 1系统概述系统概述 电控系统是物流系统中设备执行的控制核心 包含设备控制层和监控层 向上联接物流 系统的调度计算机 接受物料的输送指令 向下联接输送设备实现底层输送设备的驱动 输 送物料的检测与识别 完成物料输送及过程控制信息的传递 此外还提供内容丰富 形象生 动的人机界面 安全保护措施和多种操作模式 辅助工作人员进行设备操作和维护 是自动化 物流系统中重要的组成部分 4 2设计依据及特点设计依据及特点 本设计方案根据 某某国际航空制造股份有限公司工装立体库项目 招标文件 我方投 标总体平面方案及工程工艺要求 结合某某公司自动化物流系统的控制系统设计 制造经验 进行设计 本设计方案有效解决了人员设备安全 货物尺寸重量自动检测 重型堆垛机设备运行平 稳稳定和定位高精度 整体设备运行高效率 数据通信安全 便于维修管理和全程可监控等 问题 4 2 1系统结构和主要功能系统结构和主要功能 本控制系统采用西门子公司 S7 300 系列 PLC 产品作为系统的过程控制主站 通过 PROFINET 网络实现与监控计算机数字信息的交换及过程控制 堆垛机通过支持 ProfiBus DP 总线通信的红外光通讯器连接到主站实现数字信息的交换及过程控制 物流系统按功能分为设备控制层 集中监控层 信息管理层 最底层 设备控制层 采用西门子公司总线 PROFIBUS DP 连接现场输送设备和堆垛 机控制系统 中间层 集中监控层 作为控制系统的人机交互接口 通过中央监控计算机实现对物 流系统的自动操作 状态监控 故障诊断定位和报警显示 记录等 高层 信息管理层 负责统一协调全系统的运行 处理全系统运行过程中的综合信息 是整个系统的后台数据存储和管理系统 详细结构见系统框图 4 2 2系统设计原则和特点系统设计原则和特点 为保证系统的质量可靠 技术先进 控制系统设计遵循以下原则 1 全线系统自动化程度高 具有自动尺寸超高超宽检测功能 2 堆垛机提升系统采用双电机同步控制 实现具有超大负荷的载货能力 3 全线系统采用了变频调速控制 确保了运行全过程的平稳 所有设备的定位准确 4 全线控制系统稳定 可靠 先进 具有完善的手动 自动控制功能 安全保护功能 5 全线控制系统操作简单 操作界面直观清晰友好 维护方便 6 器件选型严格 保证控制系统的高可靠性和安全性 7 数据采集和管理功能完善 能满足企业管理者对生产过程实施更科学 更有效 更规范的 管理 8 在确定电控系统总体方案时 不但考虑了系统的质量可靠 技术先进性 同时也考虑了方 案的经济实用性 开放性和可扩展性 4 3电控系统总体设计方案电控系统总体设计方案 控制系统由以下两部分组成 堆垛机控制系统 输送台车控制系统 从设备层面看系统具有既有堆垛机等大距离移动设备 又有输送台车等小距离移动设备 的特点 所以设计中采用堆垛机每台均具有独立的控制系统 而小距离移动设备共同使用一 套控制系统的方案 这种设计方案有效的解决了可靠 稳定 安全 利于维护和降低设计成 本等问题 本系统调度监控层通过对堆垛机和输送台车之间的任务管理实现安全互锁 当堆垛机任 务正在执行时将不下达输送台车任务 反之当输送台车任务没有完成时堆垛机也不会接受调 度任务 通过以上的方式实现了堆垛机和输送台车之间的协调动作 避免了危险动作的发生 在本系统中控制层实现了信息共享 当设备之间动作条件不满足时设备立即停止动作 并上 报故障信息 堆垛机和输送台车都具有声光报警系统 时刻为人员和手动设备提供安全信息 监控系统和控制系统具有关闭任务和紧急停车功能 可以随时与手动设备和人员避让 通过 以上三层保护机制 实现了设备和人员之间的绝对安全 4 3 1堆垛机控制系统堆垛机控制系统 堆垛机的控制采用西门子公司 PLC S7 300 系列作为控制器 触摸屏做人机界面 PLC 负 责处理运动规划 逻辑控制和各种安全保护 与上位机的通讯 在运动驱动技术环节 我们采用了德国 SEW 公司的具有伺服驱动性能的变频器 采用速 度闭环方式 可做到恒扭矩驱动输出 能够实现高效 平稳 准确的认址定位 提升系统采 用双电机同步驱动的方式来实现大负荷提升 这样的应用既可以降低设备成本又可以稳定高 效的实现大负荷的提升运动 提升和行走系统同时采用速度闭环的变频器驱动方式 进一步 提高了系统的低频扭矩和速度位置准确性 本系统采用了冗余认址技术 在堆垛机行走方向 X 方向 采用了激光测距绝对认址方 式 同时为了使系统更加可靠和自诊断技术更加完善 我们仍然采用了光电认址确认技术 激光测距认址与光电认址确认技术的复合使用使得系统具有极高的可靠性和极强的自诊断能 力 系统具有很高的可靠性 如我们采用无交流接触器设计 水平行走电机 提升电机 货 叉电机均采用独立变频驱动 大大提高了系统的长期运行的可靠性 同时使得堆垛机的运动 规划具有更好的灵活性和合更高的效率 完善的安全保护技术 堆垛机系统的安全保护有三个方面 人员安全 设备安全 产品 安全 对此我们采用了大量的措施来确保系统的安全性 系统具有完善的自诊断技术 除了现在的电子产品如变频器本身具有的完善的自诊断能 力外 结合我们多年的控制技术与实践经验 使得系统具有很强的自诊断能力 不但变频器 与电机等的故障能被诊断并上报 系统中的大部分的开关传感器也能够被诊断 如传感器的 编号 位置等 以上的技术措施给系统的快速简易的维护提供了必要的手段 堆垛机结构框图如下所示 综上所述 本控制结构具有以下的工作特点 水平行走 垂直提升均采用变频器闭环驱动方式 实现启动 停止和加减速过程中的无 极变速 保证设备在运行过程中的全程稳定 堆垛机行走方向 X 方向 采用激光测距认址方式 即实现对水平绝对位置定位 堆垛机的行走 提升 及货叉均采用变频器独立驱动 堆垛机正常工作时无交流接触器 动作 堆垛机与上位机之间的通讯采用 PROFIBUS DP 通讯方式 堆垛机具有应急 手动 半自动 遥控功能多种运行与操作方式 且与上位机进行实时 双向通讯 完善的保护机制 对设备的所有电机均有热保护及瞬时过流保护措施 保证在任何情况 下电机不会损坏 在行走及提升的行程两端均设有速度切除机制及极限停车检测传感器 保 证设备不与机械保护限位相撞 对于提升可视现有的机械系统配置实现如断绳 过载 超速 等的检测与保护功能 完善的货物安全检测 如重复入库检测 空出库检测 堆垛机上货物坍塌检测 带货取 货检测 完善的设备安全保护措施 完善的货叉 水平运动 垂直提升的连锁保护 高度自动化 如在堆垛机由于如停电等原因停车时 在重新上电后堆垛机不需人工进入 巷道干预 可在监控计算机控制堆垛机返回原点 如此时货叉上有货 堆垛机应可接收监控 计算机的命令将货物放到指定的货架上 除非堆垛机产生堆垛机机械故障 一般不需人工干 预 采用双套速度参数 堆垛机具有很高的工作效率 完善的异常及故障诊断及报警能力 如变频器错误 电机过载等故障及任何货物异常等 均能检测并上报给监控计算机 激光测距与光通讯的光线可同时作为人员进入巷道的检测手 段 当光路被遮挡时堆垛机减速并停车 4 3 2输送台车控制系统输送台车控制系统 根据监控机的作业命令对输送台车系统的协调动作进行优化控制 以完成输送 连锁保 护等各项任务 完成托盘的自动输送等各种操作 1 本系统具有以下特点 自动化程度较高 降低工人作业劳动强度 实现了货物自动尺寸检测 检测合格后自动 入库 系统采用总线方式 控制系统结构简洁 灵活 可靠 选用世界著名公司德国 SIEMENS SICK 公司的控制产品 系统设置了较完善的检测措施 可实现系统较完善的动态实时检测 掉电后系统可自行 恢复 在监控级可作到真实的动画跟踪 完善的故障检测功能 系统能够对自身的故障进行较完善的诊断 并将出现的故障上报 给上位监控计算机 方便维修及缩短故障诊断及维修时间 2 本套输送台车系统采用手动和联机自动两种控制方式 手动方式 在每个输送台车上安装有按钮 操作人员可通过上面的按钮控制输送设备的运行 此方 式主要用于调整检修和应急之用 在控制柜上配有触摸操作屏 可以对整个区域的输送台车 运行模式进行选择 当把某个输送设备选为手动后可以对这个输送台车设备进行手动操作 其它的输送台车设备可以继续进行联机自动操作 联机自动控制方式 联机自动为系统主要的作业方式 由管理机通过以太网发出命令和指令 再通过监控机 和 ProfiBus 总线传递数据信息到相应的设备 各相应的设备协调动作 完成用户一条或多条 工作指令 与此同时设备也将数据回传给监控机和管理机 监控机动态的显示各输送台车机 的工作状态 并对数据库进行相应的修改 在入库操作时 把整理后得货物放到入库输送台车机上并进行任务的确认 输送台车机 接收到任务后通过尺寸检测系统检测 检测合格的货物自动输送到堆垛机取货位置并通知堆 垛机取货操作 如果没有通过尺寸检测 输送台车会把货物会自动退回重新进行整理 自动 入库的流程如下图 在出库操作时 输送台车自动将货物输送到人员取货位置 操作人员把货物取走后进行确认 在操作人员没有把出库货物及时取走时系统不会执行下一个任务 从而提高设备的安全和可 靠性 4 3 3设备控制层控制功能设备控制层控制功能 1 手动控制 在手动操作方式下 由人工对各电机进行正 反转启动 停止操作 手动操作 在各区域的控制柜上实现 2 自动控制 电控系统在自动方式下 与上位机离线 通过操作触摸屏上实现 在屏上输入 所输送的货物起始地址和目标地址实现各输送设备的自动控制 包括电机启动 停止的及其他 执行机构的动作等 实现与上位计算机离线时的物料输送任务 3 在线控制 在线控制方式下 接收上位计算机的指令 实现对各输送设备的自动控制 实 现对物流和数据的自动传输 满足物流工艺流程的要求 4 紧急停止及故障报警 电控柜和现场触摸屏上具有紧急停止操作功能 当按下急停按钮后 该区域内所控制的设备全部停止运行 系统所控制的设备出现故障时 能自动诊断并产生相 应的声光报警信号 并在现场分布触摸屏上显示故障信息 故障排除确认后 在线任务可继 续自动完成 5 信息查询及维护 操作人员可在现场分布触摸屏上查询每台输送设备当前输送物料的信息 如 物料类型 目标地址等 必要时也可以对这些信息进行人工维护 6 密码保护 现场分布触摸屏设置操作密码保护 重要的操作需要密码录入确认后才能进入 操作界面 7 设备维修安全保护 当对设备进行维修或维护保养时 首先通过现场分布触摸屏把设备运 行状态切换到手动运行模式 然后断开设备上的本地开关切断设备动力电源 从而保证操作 维修人员的安全 8 停电保持功能 当遇故障突然停电时 控制程序可以保持当前的状态 当重新上电后根据 需要继续正常运行 4 3 4电控设备配置电控设备配置 电控设备由主控制柜 堆垛机控制系统 现场主站触摸屏等组成 1 电源供电 电源供电采用三相五线制 380VAC 动力电源 220VAC 和 24VDC 控制电源 2 主控制柜 用于安装 PLC 控制器 控制器选用西门子公司的 S7 300 CPU 具有集成的 ProfiBus DP 和 Profnet 接口 通过 PROFINET 网络实现与中央管理监控计算机的数据交换 3 堆垛机控制柜 用于安装堆垛机的控制系统 控制器选用西门子公司的 S7 300 CPU 具 有集成的 ProfiBus DP 接口 通过 ProfiBus DP 总线连接光通信与上位监控计算机通信 水平 和垂直的激光测距也通过 ProfiBus DP 总线给控制器传送定位信息 提升系统由两个变频器同 步控制两个提升电机完成 行走系统和货叉系统分别由各自的变频器控制实现速度调节 4 现场操作触摸屏 在主控制柜上配备西门子公司的触摸屏 实现对该控制区域的监控及设 备的单机自动 手动控制 设备视图 故障诊断 故障恢复 现场物流信息查询及维护等功 能 通过 ProfiBus DP 连接到主控制器上 4 3 5电气控制抗干扰措施电气控制抗干扰措施 1 桥架设计时动力电缆和通迅电缆分开敷设 使通迅信号受到的干扰最低 2 配电采用三相五线制 零线和地线严格分开 电气及机械设备接地完好 并按照主控柜等 电位原则进行电缆连接 5 计算机信息系统计算机信息系统 5 1系统概述系统概述 西飞工装立体库物流计算机管理系统是物流系统的数据处理中心和监控调度核心 运行 于计算机网络系统与数据库环境下 对立体仓库进行统一管理和调度 通过与 ERP 及物流自 动化系统设备执行层的信息集成 实现信息共享和物料的统一管理和调配 对物流过程及与 执行人进行全程双向追踪 5 2设计原则设计原则 先进性 满足西飞工装现在 未来发展的需要 采用当今成熟的 先进的主流技术和实现平台 管理系统和监控调度系统采用 NET 平台开发 系统采用 C S 与 B S 相结合的模式 符合国际 先进管理思想 适合国情和企业情况 兼容性 所有硬软件选择国际知名产品 保证较高的兼容性 软件系统具备一套接口标准供相关信息系统对软件系统进行访问和数据交换 也可以针 对不同的信息系统定制接口 保证用户的利益 充分资源共享 标准化 遵循特殊行业软件开发规范 符合软件工程化的设计原则及有关国家标准或等效国际标 准 采用相关行业统一的计算机代码标准 遵循相关行业计算机网络信息系统数据库格式规 范 易用性和易维护性 系统设计人机界面友好 符合用户的操作习惯 系统具有良好的开放性 系统功能便于 修改和再次开发 界面 文档均为中文 报表格式按要求设计 作为基于 Windows 平台的应用软件 系统的易用性提供给用户更快的实施速度 更方 便的客户化功能 更少的系统维护费用 安全性 系统安全包括物理安全 网络安全 信息安全和安全管理多个方面 数据库与实物库的 安全同等重要 保障数据安全 系统安全 最大程度的规避和防范各种风险 对系统实施有 效的安全管理 模块化 系统划分为若干个子系统 每个子系统完成不同的信息管理功能 既是一个个独立的功 能模块 又相互协作 共同完成整个物流信息管理功能 实用性和经济性 以西飞实际需求为原则 结合企业生产经营特点和企业发展需要 确定有限系统目标和 有效实施内容 在系统中应用先进的方法 理论 技术 5 3体系结构体系结构 5 3 1系统总体结构系统总体结构 本项目将由多种硬件设备和多个应用软件系统组成一个协同工作的综合系统 采用三层 结构 即任务和数据管理 信息管理层 集中监控和设备调度 监控调度层 多种任务执行 设备 设备控制层 信息管理层应用系统分别运行在管理工作站 出入库终端 监控调度 层应用系统分别运行在调度监控终端上 设备控制层包括输送控制系统 堆垛机控制系统等 调度管理层通过 PROFINET 工业以太网与控制层实现通信 在中央控制室 选用一台 IBM 高端服务器 作为关键业务的应用服务器 App Server 网络服务器 HTTP Server 和数据库服务器 Database Server 提供了高速处理 速度和高可靠性 采用 RAID5 存储方式 配置 1 台计算机 同时做管理系统与监控调度 现 场配置一台 LED 屏 显示出入库信息 指导人工操作 系统网络拓扑结构见下图 服服务务器器 网网络络交交换换机机 管管理理调调度度 计计算算机机 堆垛机 PLCCPU315 2DP 堆垛机 PLCCPU315 2DP 输送机 PLCCPU315 2DP PROFIBUS PROFINET CPU300 2PN DP LED 5 3 2系统架构系统架构 系统采用 C S S Client Application Server DBServer 与 C S Client DBServer 混合模式作 为系统的基础技术构架 CSS 三层架构的体系架构 支持 Web Client 等各种用户界面开发 具有自动故障恢复的特性 利用 net 架构中间层应用服务器 将关键业务逻辑规则 数据访问 合法性校验等工作封装于中间层 应用层是核心层 负责物流系统的日常事务处理 完成系 统的高级管理工作 管理系统和调度系统采用 NET 平台开发 服务器端采用 Windows 2008 Server 操作系统 和 Oracle 数据库或 SQL 数据库 按用户提供确定 系统 客户端采用 Windows XP Professional 简体中文版操作系统 系统架构如下图所示 系统 维护 5 4系统设计系统设计 使用某某公司自行开发的物流管理系统 SSLMS 做为西飞工装库 物流的管理应用软 件 SSLMS 软件界面在保持其一贯所秉承的简洁美观 风格统一 信息量最大化 操作简单 易学易用的设计理念上 尽可能的满足用户的操作习惯 界面风格见附件 SSLMS 软件系统 由库存管理子系统 搬运管理子系统 应用服务子系统 统计查询子系统 系统配置子系统 监控调度子系统等核心应用子系统组成 可应用于 SQL SERVER ORACLE 等多种数据库 依据系统总体工艺流程和客户需求进行系统功能设置和用户界面设计 可与企业管理软件实 现无缝集成 既可作为上级管理系统的执行子系统 也可自成体系独立运行 5 4 1系统配置子系统 系统配置子系统 SSLMS SC 系统配置子系统实现系统配置管理 设置安全完善的权限与人员管理机制 各应用系统 功能配置 数据备份 实现对仓库的统一管理 提供详细的操作记录 运行日志 采用西飞 编码体系结构 建立以工装图号 产品图号为关键索引的管理系统 对出入库优化规则优先 级等信息设置 5 4 2库存管理子系统库存管理子系统 SSLMS SM 库存管理子系统对设备按工装图号和产品图号进行管理 构建顺畅高效的物流系统 对 货位状态查询 空置 禁用 已占 待用等 库存情况查询 工装图号 产品图号分布等 条件查询 盘库管理及错误恢复处理 库存情况及库内情况的实时图形显示 按出入库频 率 调整货位 对托盘进行管理 5 4 3搬运任务管理子系统搬运任务管理子系统 SSLMS TM 对设备搬运过程进行管理 其中包括对立体库正常业务流程的处理 异常流程处理 紧 急任务处理和退库流程处理 处理方式分手动执行和自动执行 在管理终端录入或接收上级管理系统下达的出入库计划 生成出入库作业任务列表 优 先对紧急出入库物料进行快速处理 提供追踪物料出入路径 与人工搬运操作指导 对借用 者登记管理 5 4 4统计查询统计查询子系统子系统 SSLMS QR 设计方便快捷的查询方式 支持自定义查询和模糊查询 查询工装图号 产品图号 借 用人 借用日期 存放位置等相关参数 并能以报表形式输出和打印 任何查询数据可导出 到 Excel 文档 5 4 5应用服务子系统应用服务子系统 SSLMS AS 应用服务子系统采用 Microsoft Internet Information Server IIS 构建 Web 平台 实现客 户端的零代码化和免维护 提供物流系统应用服务和应用系统的在线自动更新 5 4 6接口管理子系统接口管理子系统 SSLMS IM 接口管理子系统提供企业管理系统的信息交换包括物料编码 人员管理等信息系统的接 口 支持 XML 数据库中间表等多种数据交换方式 支持 Web Service 调用方式 可进行实 时和非实时 批量和非批量的数据交换 提供系统接口监控功能 记录接口运行日志 便于 查阅 保证与其它信息系统数据的一致性 完整性 充分共享性和交互实时性 5 4 7监控调度子系统监控调度子系统 SSLMS CA 监控调度子系统实现任务分解和优化 实时监控执行机构的状态 是保证立体库物流系 统正常运行的核心软件 包括调度管理和监控管理 实现物流管理系统与设备执行系统的集 成 监控计算机通过立体仓库计算机局域网访问数据库服务器 实现与管理系统的通讯 通 过 ProfiNet 工业以太网实现与设备控制层的通讯 采用 TCP IP 通信和数据库通信等技术 具有自我校验机制 可以实现系统意外中断后的 信号恢复 系统重新启动后可以自动执行剩余任务 无需人工干预 在通讯协议中制定了读写分开 收到应答 信号校验 信号重发等机制 可以保证信号 准确 不丢失 在信号处理上采用多线程技术和消息触发机制 提高了信号处理的实时性 通讯技术的可靠性 通信协议的完整性 信号采集及处理的实时性是监控调度系统可靠 运行的基础 结合原厂区立体仓库项目中的经验 对具体环节进行了改进和完善 从而保证 系统安全可靠地运行 5 5系统功能系统功能 SSLMS 系统软件实现对立体库的物流信息的管理与设备的监控调度 5 5 1系统维护主要功能 系统维护主要功能 系统初始化