物流技术与装备

1、物流技术与装备课程大作业题 目：_仓储配送中心_专 业：_ 物流工程_姓 名：_学 号：_指导教师：_ 2014-5-02前言3一、实验名称3二、实验目的3三、实验设备33.1 货架系统43.2 巷道堆垛机53.3 入出库输送系统6四、试验系统布置图7五、实验内容和原理7六、实验步骤8七、实验记录8八、实验总结108.1 系统分析及建议108.2 自动化立体仓库的优势及发展趋势10前言自动化立体仓库，也叫自动化立体仓储，是物流仓储中出现的新概念，利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化、自动化立体仓库，是当前技术水平较高的形式。自动化立体仓库的主体由货架、巷道式堆垛起重机、

2、入(出)库工作台和自动运进(出)及操作控制系统组成。货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作。管理上采用计算机系统、条形码技术或RFID射频识别物料信息。北京科技大学物流配送中心自动化立体仓库系统，是目前国内最先进的自动化立体仓库系统之一。根据教学的需要，老师组织我们进行了实验操作，让我们近距离了解现代化物流仓储系统的运行原理，掌握货架结构及承载特点。一、实验名称自动化仓库运行模式实验二、实验目的通过实验可以使学生了解自动化物流系统的设备构成和运行原理，掌握货架的结构及承载特点，有轨巷道堆垛机的组成部分、

3、运动机理及入库作业步骤，熟悉自动化立体仓库进货和发货的各种程序，了解自动化仓库管理系统的功能和现代物流技术与装备发展状况，培养学生对自动化物流系统进行分析和认知能力和自主设计物流装备的能力，为后续的物流技术与装备课程的学习奠定基础。三、实验设备北京科技大学物流配送中心自动化立体仓库系统，是目前国内最先进的自动化立体仓库系统之一。该系统主要由1套货架系统，1台有轨巷道堆垛起重机、2套入出库输送机系统组成。所有单机设备具备联机自动和手动控制功能，整个自动化系统统一由计算机管理和监控系统进行集中管理和调度，是所有物流设备高效和有条不紊地运行，实现作业的全部自动化，最终满足实际入出库的需要。设施布置图

4、：图一 实验布置主视图 3.1 货架系统图1 立体仓库货架结构本实验所用货架系统的参数如下：货架类型：横梁货架存储单元：300*480*260巷道数量：1货架数量：2排*12列*4层货架总货位数：96货架高度：2200mm3.2 巷道堆垛机 巷道堆垛机为单立柱形式、下部支撑、下部驱动的有轨巷道堆垛机，由金属结构（包括上、下横梁及立柱）、载货台、运行机构、起升机构、货叉伸缩结构、超速保护装置、过载及送绳保护装置、电气控制装置等部件组成（参见图1）。结构紧凑使它的一大特点。在很小的空间内，堆垛机能在三个相互垂直方向上（行走、起升和货叉伸缩），按照按照一定的顺序组合进行往复运动。通过这些运动，完成对

5、单元货物的入、出库搬运作业。由于三个运动的速度采用变频调速控制，因此它的动作非常准确，可以根据不同的指令，将货物准确地送到指定位置。既能按指定的地址自动或手动将巷道n,k 库输送机上的货物存入货架的货格内，完成入库作业；也可自动或手动从指定货格中取出货物运至到巷口出库输送机上，完成出库作业。本库内堆垛机的型式和主要技术参数如下：l 结构型式：单立柱有轨巷道堆垛机l 操作方式：联机自动方式l 供电方式：滑导线l 重量：l00kgl 高度：3ml 运行速度：80mmin(变频调速)l 升降速度：20mmin(变频调速)l 货叉伸缩速度：有货 20mmin，无货40mmin(变频调速)l 货叉工作行

6、程：1300mm3.3 入出库输送系统本输送机系统是根据自动化立体仓库的工艺流程要求而设计的。总共4 台设备，由链条输送机、辊道机组成。从功能上将整个系统分为入库区(设备号1A)、出库区(设备号1C)、拣选区(设备号1E)。电气上是由一套PLC 分别控制，通过PROFIBUS 总线同监控系统相连。入出库输送系统的主要参数点如下：额定载荷：20kg输送货物规格：300 x 480mm输送速度：10 m/min输送机高度：600mm控制方式：联机自动控制方式安全措施：具有完整的连锁、导向保护装置 ,以避免任何破坏设备或货物的动作发生；表面处理和涂膜：酸洗，磷化处理，喷塑；输送控制系统采用 SIEM

7、ENS S7-200 系列PLC 作为控制主站，采用通讯模块通过网络与上位管理、监控系统连接起来。系统采用通讯电缆，与分布在现场的条码阅读器、传感器、电动机直接连接，进行现场数据采集、参数设定及过程控制。输送机的控制方式采用联机自动控制方式。四、试验系统布置图在配送中心管理机WMS系统中完成入库信息处理作业。其实验布置图的俯视图如下图所示：实验布置俯视图计算机控制系统货架系统巷道堆垛机入出库输送系统轨道五、实验内容和原理实验内容与原理自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分，它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低 储运

8、损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。与厂级计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今CIMS（计算机集成制造系统）及FMS（柔性制造系统）必不可少的关键环节。仓库由多种硬件设备和多个应用软件系统组成，采用三层结构，即任务和数据管理(库存管理层)、集中监控和设备控制（设备调度层）、多种任务执行设备（设备控制层）组成。实验员介绍自动化物流系统的组成设备及功能，我们又分析了物流系统的布置，了解了托盘的尺寸大小及货架与托盘尺寸的关系。接着实验操作老师又演示了入库和出库的操作流程，并对各个操作做了详细介绍。库存管理层即仓储管理系统（Warehouse Mana

9、gement Software, WMS），采用C/S 结构，由数据库服务器和工作终端组成，帮助仓库管理人员对库存物品的入库、出库、移库、盘点等操作进行全面的控制和管理。并实现仓储系统的查询、统计、系统设置等功能。六、实验步骤实验老师教学操作步骤 （1）实验员介绍自动化物流系统的设备构成和功能；我们分析自动化物流系统的布置，测量货架尺寸，画出自动化物流系统布置图； （2）实验员演示堆垛机单机自动出入库作业，我们观察各机构的运动原理，并记录出入库作业操作方法和作业流程； （3）实验员介绍自动化仓库联机时的出入库操作流程；实验员演示自动化仓库联机出入库作业，我们观察出入库操作方法并记录各种作业方式

10、的作业程序和作业时间；（4）实验员介绍仓库管理系统的主要功能，并进行演示；我们进行记录。 配送中心WMS入库实验1、系统启动输入用户名和密码登陆。2、入库单录入/修改选择“入库”->“入库单录入”菜单项进行录入，如果录入错误，可以选择“入库”->“入库单修改”菜单项进行修改。3、收货根据入库单，将物料与托盘（货物）关联起来，注册到系统中，包括入库操作、库存信息等。4、入库完成确认收货操作，更新库存记录，该操作也可以在RF终端完成。出库操作流程1、系统启动输入用户名和密码登陆2、出库单录入/修改 选择“出库”->“出库单录入”菜单项进行录入，如果录入错误，可以选择“出库”-&g

11、t;“出库单修改”菜单项进行修改。3、配货根据出库单，将出库任务分解到具体的货位，扣减库存，记录出库操作，下发出库指令。4、出库完成确认出库操作，更新库存记录，该操作也可以在RF终端上完成。七、实验记录实验设备采用双线机和PLC控制，通过计算机Window环境下开发的上WMS软件与西门子s7-200型PLC之间实现通信，从而在计算机上对立体仓库进行操作，从而实现远程控制，使人工作环境远离嘈杂仓库环境，从而提高人员工作环境质量。本实验堆垛机能够在三个方向上运行，从而堆垛机机器手能够顺利将货物放在指定的货架单元空间上，同时，机器手根据计算机指令准确快速来到要出货的目标货架单元空间，将货物连带整个托

12、盘取出从而完成出库操作。对于堆垛机的运动，其水平和竖直方向能同时运动，而在第三维水平方向的运动必须在前两者运动停止后才能运动。本实验中立体仓库有的入出库输送机在入库时采用链式输送装置，而在出库时则采用的是滚道式输送装置，这是因为托盘底部设计而引起的，托盘底部只有一对对立的两个边有加厚设计，而货叉就是从两个边中间插入二作业的，入库输送设备和出库输送设备正好呈垂直状态，所以两者采用不一样设备。 立体仓库的每个货格能放置两个托盘，货格的编码原则是按照Z、X、Y三个顺序进行编码的，其中Z代表排，本立体自动仓库一共有两排，所以其编号为01和02；X代表列，一共有六列，每列能放置两个托盘，所以编号为01到

13、12，共十二个；Y代表层，其中一共有4层，所以编号为0104。对于入库时设备的运转，在一般的自动化立体仓库，都有一套回路装置，即当货物通过托盘运动到入库输送机上时，其检测设备会自动对整个托盘及货物进行体积和质量上的检测，如果体积过大或者质量过重，货物连带托盘就会随着回路回到原处而不会进入仓库的货架上，这是一套保护设备。当进行一次货物出入库操作时，先打开双线机和计算机，此时，双线机通过PLC控制堆垛机自动清零，即回到最初位置上，然后在计算机上填写入库或者出库单，填写完成后进行提交。此时，堆垛机并没有记进行作业，管理人员还可以对入库或出库单进行修改等操作并提交，当一切就绪后，在计算机上进入当前任务

14、菜单，此时刚才所有操作的订单（在所有订单数据库中，订单号是主键）都在此排队等待作业，点击订单开始作业，此时，堆垛机就开始进行入库出库作业了。在系统设置菜单项中，有入库、出库、维护、查询、统计报表等功能。对于复合作业时间的计算：复合作业方式建模：图1 货架侧视图假设堆垛机每次进行一次存取货，都能达到最大速度，所以堆垛机完成一批指令（n条）所需时间为：堆垛机完成第一条指令所需的时间；：堆垛机从当前库位到下一库位所需时间；：堆垛机从当前库位到原点所需时间；：堆垛机从最后一个库位回到原点所需时间。八、实验总结8.1 系统分析及建议从功能角度来说，该自动化立体仓库能实现自动存货、取货等基本作业，通过软件

15、和硬件的结合使用，实现自动化。从系统布置角度来说，系统布置图如图一所示，它有不科学的地方。一般来说自动化立体仓库的进出货的位置应该置于空旷的地方，仓库中叉车轨道应和墙面垂直放置。也许是实验室场地设施空间有限。所以建议整个立体库逆时针旋转90°放置。另外，只有一个入库口和出库口，这样进出货物较多时，容易出现瓶颈问题。建议是，每隔一段设立一个出货口。从系统技术水平了来说，这个自动化立体仓库是目前国内最先进的自动化立体仓库系统之一，其技术已经相当成熟完善。本次试验只是操作员进行了降解和演示，同学们并没有实际进行操作，因此对实验操作流程只停留在表面，所以建议安排同学进行实际操作，这样更有利于

16、加深学习，并将书本知识同实践联系起来。8.2 自动化立体仓库的优势及发展趋势通过本次自动化立体仓库实验，我们可以看到一个现代化仓库是现代物流的重要组成部分，在物流系统中起着至关重要的作用，是厂商研究和规划的重点。当仓储业作为一个业态存在的时候，物流是其实现增值服务的有效手段；而在物流业中，仓储是其不可或缺的一个重要节点。高效合理的仓储可以帮助厂商加快物资流动的速度，降低成本，保障生产的顺利进行，并可以实现对资源有效控制和管理，现代物流的发展需要现代化的仓储管理，现代物流业的发展需要现代化的仓储管理作支撑，信息化和以信息化做指导的先进技术就成为仓储业走向现代化的有效途径。而仓储的发展经历了不同的

17、历史时期和阶段，从原始的人工仓储到现在的只能仓储，通过各种高新技术对仓储的支持，仓储的效率得到了大幅的提高。采用自动化的立体仓储，充分利用空间自动化立体仓储是现代仓储的一个重要组成部分，实现机械化、自动化、从而提高仓库的管理水平和作业效率。降低了对人工需要的依赖，特别是降低特殊仓储环境中的人力资源成本由于采用了自动化技术以后，自动化仓储能适应黑暗、有毒、低温等特殊场合的需要。综合来说，在现代物流中，其突出优点表现在：一、节约仓库占地面积，使仓库的空间实现了充分的利用。由于自动化立体仓库采用大型仓储货架的拼装，又加上自动化管理技术使得货物便于查找，因此建设自动化立体仓库就比传统仓库的占地面积小，

18、但是空间利用率大。在发达国家，提高空间的利用率已经作为系统合理性和先进性的重要考核指标。在提倡节能环保的今天，自动化立体仓库在节约占地资源上有着很好的效果，也是必将使未来仓储发展的一大趋势。二、自动化管理提高了仓库的管理水平。自动化立体仓库采用计算机对货品信息进行准确无误的信息管理，减少了在存储货物中可能会出现的差错，提高了工作效率。同时，立体自动化仓库在入库出库的货品运送中实现机动化，搬运工作安全可靠，减少了货品的破损率，还能通过特殊设计使一些对环境有特殊要求的货品能有很好的保存环境，比如有毒、易爆的货品，也减少了人在搬运货品时可能会受到的伤害。三、自动化立体仓库可以形成先进的生产链，促进了

19、生产力的进步。专业人士指出，由于自动化立体仓库的存取效率高，因此可以有效地连接仓库外地生产环节，可以在存储中形成自动化的物流系统，从而形成有计划有编排的生产链，使生产能力得到了大幅度的提升。前瞻网认为，随着国家经济的持续向好和对自动化立体仓库需求较高的烟草、医药、机械等行业的持续快速增长，未来自动化立体仓库面临着较大的市场需求。以医药行业为例，据国家统计局数据显示，截至2012年，我国工业总产值在2000万以上的企业数量为6075家，以10%的需求量计算，医药行业对自动化立体仓库的需求量就有607套，而目前的保有量不足200套，市场前景可观。自动化仓库存在的特点自动化仓库的特点1.自动化立体仓

20、库的主要优点:(1)仓库作业全部实现机械化和自动化(2)采用高层货架、立体储存,能有效地利用空间,减少占地面积,降低土地购置费用。(3)采用托盘或货箱储存货物,货物的破损率显着降低。(4)货位集中,便于控制与管理,特别是使用电子计算机,不但能够实现作业过程的自动控制,而且能够进行信息处理。2.自动化立体仓库的缺点:(1)结构复杂,配套设备多,需要的基建和设备投资高。(2)货架安装精度要求高,施工比较困难,而且施工周期长。(3)储存货物的品种受到一定限制,对长大笨重货物以及要求特殊保管条件的货物,必须单独设立储存系统。(4)对仓库管理和技术人员要求较高,必须经过专门培训才能胜任。(5)工艺要求高

21、,包括建库前的工艺设计和投产使用中按工艺设计进行作业。(6)弹性较小,难以应付储存高峰的需求。(7)必须注意设备的保管保养并与设备提供商保持长久联系。(8)由于自动化仓库要充分发挥其经济效益,就必须与采购管理系统、配送管理系统、销售管理系统等咨询系统相结合,但是这些管理咨询系统的建设需要大量投资。一、实验名称3二、实验目的3三、工作原理3四、实验设备4五、实验设备系统结构图6试验系统布置图7五、实验内容和原理7六、实验步骤8七、实验总结8前言 射频识别技术（RFID），是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息

22、传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。一、实验名称： 射频识别技术与应用模拟实验二、实验目的： 通过实验使学生了解超高频电子标签的应用及功能，熟悉其读写过程，并且了解其应用的方向，及超高频标签的特点。三、工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送

23、至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统， 是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合（Inductive Coupling) 及后向散射耦合（BackscatterCoupling）两种。一般低频的RFID大都采用第一种式，而

24、较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元1。四、实验设备：1.可用网络2.集线器3.可用pc4.转换器4. 变压器及电源5. 阅读器6. 设备天线五、实验设备系统结构图六、实验步骤1. 连接通用通讯座电源线2. 连接超高频标签读写器设备电源线3. 将设备的天线与主机相连接4. 将超高频标签读写设备主机串口连接至通用通讯座的串口5. 使用仿真器连结pc机USB口与通讯座JTAG口6. 连接完整后的超高频读写设备7. 使用编译软件进行程序调试，编译成功后将软件下载