自动化密集式仓库是物流仓储领域出现的新概念,是当前技术水平较高的仓储形式。自动化密集式仓库的主体由货架、卫星小车、入(出)库工作台和自动运进(出)及操作控制系统组成,采用计算机及电子标签技术,实现仓库的信息化管理。随着密集式仓库发展产生的专用卫星小车,组合有穿梭车或堆垛机搭载卫星小车。其主要用途是:在平面或高层货架仓库的巷道内沿轨道运行,行驶到指定货位口时,卫星小车可脱离穿梭车或堆垛机,在贯穿式货架轨道内存取货物。

卫星小车是在密集式仓库高速运行自动化物流设备,因为卫星小车是可分离式车体系统,穿梭车或堆垛机带动卫星小车行驶到指定行口时,卫星小车可脱离穿梭车或堆垛机,在贯穿式货架轨道内存取货物。

卫星小车的控制系统由电控制系统PLC、变频器、分布式IO、传感器、人机界面等组成。卫星小车的控制是由PLC、变频器、传感器组成独立的电控系统,但是由穿梭车或堆垛机统一控制,实现了手动、半自动、自动等控制功能。卫星小车的穿梭车或堆垛机认址方式是“条码阅读+绝对值编码器+光电开关”实现精确定位,位置数值是系统值计算出来的。由于行口安装精度及使用后变形等因素,那些计算出来的数值与实际值有偏差,当进行实际运行存取货物时会有问题,所以再加上光电开关进行精度定位。卫星小车认址方式是绝对值编码器与光电开关定位。它的供电采用滑触线,滑触线供电是直行移动设备常用的供电模式,而卫星小车则采用电容电池快速存储电能,满足卫星小车在巷道内存取物料所需。控制系统则采用PROFINET工业以太网网络控制架构,通过以太网通讯模块跟上位调度计算机、监控计算机通讯,接受上位调度计算机下达的运输任务;底层通过PROFINET与分布式I/O、电机馈电器、SEW变频器通讯采用PROFINET总线方式与PLC通讯;采集现场传感器的信号,监控电机馈电器和变频器的状态。

烟丝箱式储存自动化系统是应用卫星小车的密集式存储仓库,该系统包括货架、卫星小车、输送系统等。卫星小车安装配置在货架两侧,用于货物出入库。整个库区布局示例如图1。

烟丝储存物流自动化系统采用平库方式,用于自动储存烟丝,并满足自动将烟丝箱运送到出口等功能,每一台卫星小车都可以单独作为出入库设备。烟丝存储库工作流程分为下几个方面:1.空箱初始化流程;2.空箱入库流程;3.空箱出库流程;4.装箱入库流程;5.装箱出库流程;6.在线盘点/抽检流程;7.下线抽检流程。

入库原则:按批次入库,规则按照同批次、同牌号、同规格进行入库摆放。同一批次烟箱在同一行内必须连续摆放。提供的策略包括两种模式:

一是正常模式,由2#卫星小车负责入库任务,入库基本策略是,按同批次、同牌号规格分类入库;不同批次(最多两批),则按同牌号规格,且同一批次最多摆两行。摆放方式由1#卫星小车轨道方向往2#卫星小车轨道方向摆放。

图1 烟丝箱式储存库平面图  下载原图

二是异常模式,当2#卫星小车发生故障,由1#卫星小车负责入库任务。入库特殊策略是,异常模式下,如2#卫星小车故障,调用1#卫星小车入库时,算法先找有无可入的,同批次,同牌号,同规格的行,如无,则找全空。异常模式下,由于先入先出原则,不支持批次混摆。

出库原则:根据批次入库时间先进先出。提供的策略包括两种模式:

一是正常模式,由1#卫星小车负责出库任务;出库基本策略:正常模式下,根据批次时间先入先出,如果一个批次摆放出现两行以上时,优先出该批次箱数较少的行。

二是异常模式,当1#卫星小车故障,由2#卫星小车负责出库任务。出库特殊策略:异常模式下,如1#卫星小车故障,调用2#卫星小车出库时,算法默认出最早批次,物理位置可出的批次行。或者由人工指定2#卫星小车出物理位置可出的批次。

图2 烟丝库控制系统示意图  下载原图

整个烟丝库的控制由仓库管理系统(WMS)、仓库控制系统(WCS)、电控系统、卫星小车控制系统组成。整个烟丝库控制系统示意图如图2。

卫星小车控制系统采用PROFINET工业以太网网络控制架构。控制系统PLC采用西门子S7-300产品,通过以太网通讯模块跟上位调度计算机、监控计算机通讯,接受上位调度计算机下达的运输任务;底层通过PROFINET与西门子的分布式1/0、电机馈电器、SEW变频器通讯采用PROFINET总线方式与PLC通讯;采集现场传感器的信号,监控电机馈电器和变频器的状态。

烟丝储存物流自动化系统应用卫星小车来实现烟丝箱的流动。卫星小车在水平方向行走,行驶到指定货位口时,可脱离穿梭车或堆垛机,在贯穿式货架轨道内存取烟丝箱,并能在货道内移动、起升或下降。货道不需要坡度,与重力式货架相比较,它的优点是烟丝箱不会因为坡度不合适而滞留。

与堆垛机式自动仓库相比较,贯通式货架能够最大限度地利用仓库空间,而且工作方式灵活,提高了存取效率。通过淘汰落后装备,引进先进装备,可保持烟丝储存仓库装备的先进性;充分运用先进卫星小车,合理安排多线生产,实施柔性和敏捷制造;加强烟丝储存仓库过程集成控制技术、信息化、智能化建设,提升烟丝储存仓库智能和集成制造水平,是实现这一目标的有效手段。