孫 楓

（1．上海交通大學，上海，200030；2．德馬格起重機械（上海）有限公司，上海，201415）

·自動行車·

德馬格自動行車在造紙廠倉庫中的應用

孫 楓1，2

（1．上海交通大學，上海，200030；2．德馬格起重機械（上海）有限公司，上海，201415）

德馬格自動行車集機械部件、電氣控制和倉庫管理系統(tǒng)為一體，從而實現(xiàn)對紙卷的自動存取以及紙卷信息的自動管理。德馬格自動倉庫在造紙廠的物流環(huán)節(jié)中起著至關重要的作用。

德馬格自動行車；自動倉庫；造紙廠

隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，人力成本不斷提高，造紙廠倉庫由人工倉儲逐漸發(fā)展到自動化倉儲。在20世紀90年代后期至21世紀的若干年內(nèi)，自動化倉儲得到了國際上相關研究設計人員的廣泛關注，成為未來造紙廠倉庫發(fā)展的主要方向，而德馬格自動行車在全世界造紙廠倉庫的發(fā)展過程中起著至關重要的作用。要實現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)升級，企業(yè)就必須加大創(chuàng)新投入，提高技術裝備和管理水平，在降低生產(chǎn)成本的同時，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭優(yōu)勢，逐步形成企業(yè)的核心競爭能力［1］。從1999年至今，德馬格的中間倉庫以及發(fā)貨倉庫逐漸分布在全國各大造紙廠（如玖龍紙業(yè)、理文紙業(yè)、晨鳴紙業(yè)、吉安紙業(yè)、太陽紙業(yè)、金東紙業(yè)等）。與人工倉庫相比，德馬格自動倉庫（見圖1）布局合理，能滿足存儲需求、操作人員使用方便和采用倉庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的多方面要求。人工倉庫中的紙卷堆放為人工操作，占地面積大，土地使用率不高，土地使用支出巨大；傳統(tǒng)倉儲的紙卷入庫、出庫、均采用人工搬運，用工多，效率低，倉庫紙卷堆放，提取時損耗較大［2］。如年產(chǎn)65萬t某造紙廠，倉庫需滿足存儲3周的產(chǎn)能，該倉庫的存儲量為4．4萬t。如果使用德馬格自動行車，該倉庫只需要38 m寬，216 m長，大約為8200 m2。如果換成手動倉庫，面積將達到44000 m2。

本文簡單介紹德馬格自動行車的機械部件、電氣控制和倉庫管理系統(tǒng)，以供相關企業(yè)參考。

圖1 造紙廠自動發(fā)貨倉庫

1 機械部件

1.1 結(jié)構(gòu)特點

德馬格ZKKW雙梁橋式（卷揚小車）起重機結(jié)構(gòu)按照DIN15018標準設計，63 t以下按照H2B4等級設計（根據(jù)要求可提供其他設計）。起重機適用于室內(nèi)使用。起重機的主梁以及端梁均為箱型梁結(jié)構(gòu)并由高強度螺栓連接，連接表面經(jīng)過機械加工。所有結(jié)構(gòu)件以及部件的生產(chǎn)均遵循ISO9001標準。主梁設計獨特先進，行車自重輕，對行車軌道、承軌梁、立柱等強度要求比國內(nèi)產(chǎn)品低的多，可以節(jié)省大量基建成本。因為行車自重輕，從而驅(qū)動系統(tǒng)要求的功率也低，可以節(jié)省大量的運行成本。

KTL﹣E系列起重機端梁根據(jù)DIN15018標準設計。端梁為箱型梁結(jié)構(gòu)并針對起重機安裝進行優(yōu)化。端梁與起重機主梁的連接表面經(jīng)高精度機械加工。該系列的端梁采用整體輪箱（稱為corner bearing）直徑250～630 mm。由于采用特殊的支承面設計，該種輪箱可以非?？焖俜奖愕貜亩肆褐型顺鲆赃M行更換，而無需特殊的根據(jù)。車輪材料為GGG70球墨鑄鐵。該種材料由于有良好的吸振性能因此大大改善運行的噪音，同時也減少了對軌道的磨損。

MPW系列卷揚小車提供多種額定載荷、起升高度及工作等級，由一系列模塊化的部件構(gòu)成，這些部件均根據(jù)FEM1．001標準設計。機械夾具可一次夾起多個紙卷，6個夾具臂的伸縮通過液壓控制來實現(xiàn)。

德馬格ZMS和FGB過載保護器提供起升機構(gòu)的過載保護，同時FWL載荷記錄儀記錄工作狀況。

1.2 傳動部件

起重機采用ZBA﹣ADK三合一驅(qū)動系統(tǒng)。在驅(qū)動系統(tǒng)中應用變頻系統(tǒng)提供平滑的加速特性以及多種運行速度。

起升電機為德馬格特種起重機專用的鼠籠電機，根據(jù)要求可以采用制動電機或獨立的外置制動器提供制動。

2 電氣控制

2.1 電控技術

電控系統(tǒng)根據(jù)VDE標準以及UW安全規(guī)范設計。電氣部件安裝在電控箱內(nèi)，安放在大梁一側(cè)的走道上。起重機所有的動作都可以通過主接觸器由急停開關切斷。

自動行車系統(tǒng)采用兩級控制，上層采用西門子S7﹣300系列的可編程序控制器，通過以太網(wǎng)與管理計算機連接，下層采用西門子ET 200S分布式IO系統(tǒng)。西門子S7﹣300是模塊化的PLC系統(tǒng)，一般應用于用戶性能要求中等的場合，而且具有很高的工業(yè)環(huán)境適應性。其模塊化的結(jié)構(gòu)設計便于用戶進行擴展，當系統(tǒng)規(guī)模大且比較復雜時，可以增加模塊，將各個單獨的模塊進行廣泛的組合對PLC進行擴展。

西門子PLC硬件組態(tài)見圖2。其組成單元主要包括以下幾部分：①中央處理單元，不同類型的CPU具有不同的功能，可以滿足用戶的不同需要，如在CPU中集成了輸入輸出點、Profibus DP、Profinet通信接口等。②信號模塊，該模塊主要應用在數(shù)字信號與模擬信號的輸入輸出。③ABB變頻器。④HBC遙控器，用于手動操作以及維修保養(yǎng)。⑤絕對位置編碼器，用于起重機定位。⑥PN/PN Coupler，兩個CPU之間進行數(shù)據(jù)交換。

通過ACS800變頻器提供4檔速度控制。所有的動作均提供限位保護。大、小車的運動有兩段式限位開關提供行程終端保護。

2.2 定位技術

小車定位采用SICK DME5000激光測距儀，該測距儀具有微秒級的測量時間，高測量精度和重復精度，非常適合于自動倉儲系統(tǒng)中高速移動與傳輸設備的精確定位。

大車軌道如果在150 m以內(nèi)，也采用SICK DME5000激光測距儀。如果大車軌道大于150 m，將采用勞易測BPS條碼定位，BPS系統(tǒng)使用照相排字技術，按一定的間隔，在非常堅固和高彈性的自粘膠帶上打印出獨特的防紫外線條碼。條碼帶長度可達10000 m，可以非常簡單地粘貼在傳輸路徑上，并且水平曲線和垂直曲線很好地保持一致。如果條碼帶受損，可從因特網(wǎng)上下載適當?shù)呐R時條碼打印替換，將特殊標簽集成到條碼帶，條碼閱讀器還可以控制具體的功能，比如速度變化或傳輸帶變軌應用等。

圖2 西門子PLC硬件組態(tài)

將條碼貼在軌道兩側(cè)，實現(xiàn)對行車主側(cè)和從側(cè)的精確控制。BPS系統(tǒng)自帶profibus DP接口，可以很方便地接入自動行車的控制系統(tǒng)。

起升采用的是絕對位置編碼器以及繞繩編碼器，兩種編碼器數(shù)值都可以用來顯示起升高度。同時兩者在PLC內(nèi)進行比較，如果超過一定數(shù)值，行車就會報錯，確保自動行車的安全運行。

夾具上配有can﹣bus激光測距，用以檢測紙卷在夾具中的高度以及紙卷塔位的高度。

2.3 自動行車與地面站之間的通信

自動行車與地面站之間的通信通過西門R﹣COAX無線通信實現(xiàn)，見圖3。地面站的主要功能是和傳送帶之間的信號交換，門禁系統(tǒng)的信號輸入，以及一些自動行車的操作等。

3 倉庫管理系統(tǒng)（WMS）部分

倉庫管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、主處理程序、web操作界面組成。

3.1 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)客戶需要使用IBM DB2或者ora﹣cle，數(shù)據(jù)庫記錄紙卷的具體信息，紙卷在倉庫中的具體位置，倉庫管理系統(tǒng)和傳送帶通信的報文，系統(tǒng)日志等信息。

3.2 主處理程序

主處理程序可以決定紙卷在倉庫中的具體位置；可以和行車進行數(shù)據(jù)交換，控制行車進行紙卷的出入庫；可以和傳送帶進行通信，接收來自傳送帶紙卷的信息，將紙卷的目的地發(fā)送給傳送帶；可以和用戶ERP進行整合，將倉庫的實時信息發(fā)送給ERP，見圖4。

3.3 WEB操作界面

操作界面通過網(wǎng)頁形式打開。任何一臺裝有瀏覽器的普通電腦，都可以通過連接倉庫管理系統(tǒng)服務器的IP地址進行訪問并操作。WEB操作界面可以顯示紙卷信息，行車狀態(tài)，可以對行車進行手動操作，見圖5。

圖5 倉庫管理系統(tǒng)操作界面

4 結(jié) 論

我國從造紙大國向強國轉(zhuǎn)型時期，很有可能也是企業(yè)十分艱難的時期。從小到大的時期，一般來講是市場增長較快，產(chǎn)量增長滯后，因此產(chǎn)品的利潤率較高；進入轉(zhuǎn)型期之后，供應數(shù)量的增長一般會快于市場消費量，因此市場競爭，特別是價格競爭比較激烈，產(chǎn)品的利潤會較低。德馬格自動行車控制技術先進，高效、人性化的管理倉庫，從而保證了造紙廠的生產(chǎn)和銷售，同時也為造紙廠節(jié)約成本做出了貢獻。

［1］CAO Zhen﹣lei．Current Situation of Chinese Paper Industry and Thought［J］．China Pulp&Paper，2009，28（10）：63．曹振雷．我國造紙工業(yè)的現(xiàn)狀與思考［J］．中國造紙，2009，28（10）：63．

［2］XIONG Xiao﹣lei，ZHAO Jiong，ZHOUQi﹣cai．The realization of warehouse management and control system in AS/RS［J］．Manufacturing Automation，2002，24（4）：16．熊肖磊，趙 炯，周奇才．自動化立體倉庫管理與控制系統(tǒng)的實現(xiàn)［J］．制造業(yè)自動化，2002，24（4）：16． CPP

（責任編輯：馬 忻）

App lication of Demag Automatic Crane in Paper M ill Storage

SUN Feng1，2
（1.Shanghai Jiaotong Univetsity，Shanghai，200030；2.Demag Ctanes&Components（Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai，201415）（E﹣mail：sfmgmgmg@hotmail．com）

Demag automatic crane integratesmechanical parts，electrical control and warehousemanagement system，it can store and retrieve the paper roll automatically；it can alsomanage the roll information together with host system．Demag automatic storage now is playing key role in papermills．

demag automatic cranes；automatic storage；papermill

孫 楓先生，在職碩士研究生；現(xiàn)從事德馬格自動行車倉庫管理系統(tǒng)工作。

TS734+．8

A

0254﹣508X（2015）09﹣0047﹣03

2015﹣04﹣07（修改稿）