黃鵬

摘要：堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要設(shè)備，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，加強(qiáng)堆垛機(jī)相關(guān)電氣元件的選型、應(yīng)用，提高物流倉(cāng)儲(chǔ)生產(chǎn)效率以及企業(yè)效益。本文結(jié)合工作實(shí)踐，對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中堆垛機(jī)相關(guān)電氣選型及應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：物流倉(cāng)儲(chǔ)；立體庫(kù)；堆垛機(jī)

現(xiàn)代物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，立體庫(kù)為必不可少的核心組成部分，而立體庫(kù)的核心設(shè)備則為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)種類繁多，由于終端客戶注重的側(cè)重點(diǎn)不同，市面上堆垛機(jī)的方案也各不相同，電氣選型方案越來(lái)越具有針對(duì)性，許多電氣元件都是進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格高，訂貨周期長(zhǎng)所以合理選型和前期設(shè)計(jì)尤為重要。

一、物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中堆垛機(jī)電氣選型方案主要有以下幾個(gè)方面：

1.可編程控制器：堆垛機(jī)總的來(lái)說(shuō)是一個(gè)單體設(shè)備，執(zhí)行程序并不復(fù)雜，復(fù)雜的是算法，而算法主要是WMS二級(jí)軟件來(lái)進(jìn)行的。從這方面來(lái)說(shuō)，堆垛機(jī)的PLC不需要選太高端的。但是如果要求生產(chǎn)節(jié)拍較快，迅速精準(zhǔn)定位，將二次定位的影響降到最低的話，建議也不要選太低端的PLC。例如西門子的S7-1200響應(yīng)時(shí)間就有可能達(dá)不到要求。

2.電機(jī)控制器：變頻器或者伺服驅(qū)動(dòng)器。堆垛機(jī)有單驅(qū)動(dòng)、雙驅(qū)動(dòng)、單貨叉、雙貨叉、單伸位、雙伸位幾類。常見(jiàn)堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡基本分為XYZ三個(gè)坐標(biāo)軸。X軸為巷道中整體運(yùn)動(dòng)軌跡，相對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)到立體庫(kù)的不同列，X軸由單電機(jī)驅(qū)動(dòng)則叫單驅(qū)動(dòng)。Y軸為載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)軌跡，相對(duì)應(yīng)到立體庫(kù)的不同層；z軸為貨叉的運(yùn)動(dòng)軌跡，相對(duì)應(yīng)立體庫(kù)的貨位內(nèi)和貨位外，兩個(gè)貨叉叫做雙貨叉，貨叉相對(duì)于原點(diǎn)既可以前伸又可以后伸叫做雙伸位。正常情況下，由于堆垛機(jī)較重，屬于拖動(dòng)型重型負(fù)載，為保證生產(chǎn)節(jié)拍，速度和加速度都要求較大，在加速過(guò)程中的運(yùn)行電流也會(huì)較大。所以在選擇電機(jī)對(duì)應(yīng)的變頻器時(shí)，應(yīng)在考慮成本的同時(shí)，充分考慮放量。對(duì)加速度和響應(yīng)時(shí)間要求較高的情況，可以用伺服驅(qū)動(dòng)器，軸數(shù)多的話，可以考慮多軸私服驅(qū)動(dòng)器。

3.供電系統(tǒng)：供電系統(tǒng)大體分為三類：拖鏈、滑觸線、無(wú)線供電。拖鏈供電方式成本較低，拖鏈中電纜需采用質(zhì)量較高的柔性電纜，但是長(zhǎng)期來(lái)回運(yùn)動(dòng)容易造成電纜損壞，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，主要的損壞原因是拖鏈盡頭卡子使電纜不正常受力，另外就是拖鏈變型或散落導(dǎo)致電纜被刮。其中第二種故障恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。所以在加速度較大速度較快的現(xiàn)場(chǎng)不建議使用拖鏈供電。另外，x軸行程較長(zhǎng)也不適合走拖鏈?；|線供電為使用較多的供電方式，其缺點(diǎn)是集電臂為消耗品，雙集電臂供電時(shí)兩個(gè)集電臂一定要受力均勻，集電臂安裝不規(guī)范會(huì)造成磨損或打火。無(wú)線供電由于需要預(yù)埋，并且成本相對(duì)高出不少，在目前市面上堆垛機(jī)中很少看到有使用這種方法供電的。

4.通訊系統(tǒng)：通訊主要分為兩大類：有線和無(wú)線。有線通訊主要是采用拖鏈的情況下，控制系統(tǒng)安裝在固定電器柜中，優(yōu)點(diǎn)是減輕堆垛機(jī)的負(fù)載重量，成本有所降低?？刂破髋c外部系統(tǒng)進(jìn)行固定走線進(jìn)行通訊，控制器與堆垛機(jī)的所有設(shè)備之間接線均走拖鏈。缺點(diǎn)即前文提到走拖鏈的缺點(diǎn)。無(wú)線通訊主要有工業(yè)無(wú)線網(wǎng)和光通訊兩種。由于立體庫(kù)貨架大多是金屬架構(gòu)，堆垛機(jī)x軸行走軌跡又為一條直線軌道，綜合考慮干擾的問(wèn)題，所以大多選擇光通訊。又由于涉及響應(yīng)時(shí)間和高速運(yùn)行過(guò)程中的安全考慮，建議選用百兆光通訊。另外，現(xiàn)在工業(yè)無(wú)線網(wǎng)技術(shù)比較成熟，金屬干擾問(wèn)題已有成熟的解決方案，但是如果只有一兩臺(tái)堆垛機(jī)，平均下來(lái)成本相對(duì)較高。

5.編碼器：堆垛機(jī)很多都是輪驅(qū)動(dòng)，高速運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有打滑現(xiàn)象，需要不斷讀取實(shí)際位置并做出修正，所以X軸和Y軸均采用閉環(huán)控制，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，讀取實(shí)際位置與計(jì)算位置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部程序算法改變輸出電流以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。主流的外部測(cè)距方式有激光測(cè)距與條碼測(cè)距兩種。其中條碼測(cè)距的精度更高，缺點(diǎn)是條碼帶有破損和污染的可能，并且從成本考慮距離越遠(yuǎn)，條碼測(cè)距價(jià)格越高。條碼測(cè)距一般用在運(yùn)動(dòng)軌跡非直線的工位或者行程比較短的工位，還有精度要求較高的工位。按照X軸35米行程，Y軸8米行程的堆垛機(jī)進(jìn)行工藝和成本雙向考慮后，建議X軸選用激光測(cè)距，Y軸選用條碼測(cè)距。Z軸貨叉大多數(shù)是鏈條傳動(dòng)，本身不存在打滑，每次收回又都會(huì)回到原點(diǎn)，考慮成本，可以采用電機(jī)直連的增量編碼器即可。

6.電氣保護(hù)：配按鈕盒，盒上帶鑰匙旋鈕，打手動(dòng)狀態(tài)時(shí)鑰匙才能拔下。配有手自動(dòng)指示燈，復(fù)位按鈕，急停按鈕。急停按鈕用硬線鏈接的方式，鏈接脫扣線圈直接接入配電柜中的斷路器里。緊急狀態(tài)下拍急停直接斷滑觸線進(jìn)線電源。X軸兩端、Y軸兩端均設(shè)電氣極限位，使用閉點(diǎn)，觸發(fā)后斷控制柜接觸器電源。鉗制器，防止載貨臺(tái)墜落，速度過(guò)大時(shí)觸發(fā)機(jī)械剎車裝置。

7.傳感器：X軸兩端、Y軸兩端均使用90°限位開(kāi)關(guān)作為電氣極限保護(hù)。載貨臺(tái)上超高、超寬、掉落檢測(cè)、有無(wú)貨物等工位采用對(duì)射光電開(kāi)關(guān)，建議采用光斑較小的類激光式。貨叉原點(diǎn)位用接近開(kāi)關(guān)。貨叉下部根據(jù)工藝情況選擇不同類型的漫反射光電開(kāi)關(guān)，距離正好即可，距離遠(yuǎn)的成本較高并且容易誤判，距離太近無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)到貨物。另外，應(yīng)當(dāng)注意貨物的顏色和材質(zhì)，是否吸光，需要做測(cè)試以選定具體型號(hào)。

8.觸摸屏或者上位機(jī)：需要做畫(huà)面對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行相應(yīng)操作。一般分為手動(dòng)：緩慢點(diǎn)動(dòng)，可分別改變X/Y/Z方向的點(diǎn)動(dòng)速度，主要用于調(diào)試和處理異常。半自動(dòng)：直接到達(dá)某個(gè)工位，不會(huì)在非正常工位停留，主要用于調(diào)試方便，非熟練人員慎用。單機(jī)自動(dòng)：可輸入預(yù)定的到達(dá)位，直接運(yùn)行到指定工位，主要用于異常處理。聯(lián)機(jī)調(diào)試：用于正常生產(chǎn)，接收WMS立體庫(kù)管理系統(tǒng)的指令，到系統(tǒng)指定位置去取貨放貨。

9.大屏幕：用于報(bào)警和顯示任務(wù)狀態(tài)。根據(jù)車間的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行選擇，條件惡劣的要選工業(yè)LED屏，防護(hù)等級(jí)高，價(jià)格也貴。環(huán)境較好的廠房，可以選普通的液晶電視，加一個(gè)微型電腦主機(jī)，成本便宜很多，界面的軟件程序開(kāi)發(fā)也比較方便。

二、結(jié)論

雖然各行各業(yè)都有使用立體庫(kù)的需求，需求不同導(dǎo)致堆垛機(jī)的配置大相徑庭，但是將其歸納總結(jié)，總是能得出一些規(guī)律讓我們加以利用。前期設(shè)計(jì)詳盡，選型合理才是項(xiàng)目順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

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