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自动化立体仓库(Automatic Warehouse)( Automated Storage and Retrieval System, AS/RS)是现代物流系统的一个重要组成部分，广泛地运用于各行各业中。文章阐述了自动化立体仓库(Automatic Warehouse)总体规划设计的基本原则和基本结构。通过总结国内外生产系统中常见的布局模式，提出不同种类的智能控制方案设计，同时对基本作业流程做出简单介绍，经过验证达到较高的精度要求。
1引言由于科学技术发展的日新月异，机械化的生产和管理替代了过去的人力劳动，人们对于效率的追求也越来越高，现代化工业生产呈现出社会化、专业化、集中化的发展趋势，这就促进了自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的出现和应用。立体仓库(Automatic Warehouse)的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。加强对自动化立体仓库(Automatic Warehouse)规划设计研究，可以提高仓库空间利用率，以便于形成先进的物流系统，有效提高仓库的管理水平。
自动化立体仓库整体规划设计研究
2自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的总体分析
2.1自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的分类 自动化立体仓库(Automatic Warehouse)是一个复杂的综合自动化系统，作为一种特定的仓库形式，一般有以下几种分类方式： 按照建筑物形式分类可分为整体式和分离式两种。整体式：指货架除了存储货物以外，还作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一部分，即库房货架一体化结构，一般整体式高度在12米以上，这种仓库结构重量轻，整体性好，抗震好。分离式：分离式中存货物的货架在建筑物内部独立存在。分离式高度一般在12米以下。适用于利用原有建筑物作库房，或在厂房和仓库内单建一个高货架的场所。 同时，还有其他分类方法。比如，按照货物存取形式分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式。按照货架构造形式分类可分为单元货格式、贯通式、水平旋转式和垂直旋转式。
2.2自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的构成 2.2.1货架 货架的设计是立体仓库(Automatic Warehouse)设计的一项重要内容，它直接影响到立体仓库(Automatic Warehouse)面积和空间的利用率。货架的形式有很多，而用在自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的货架一般有横梁式货架、牛腿式货架、流动式货架等。设计时，可根据货物单元的外形尺寸、重量及其他相关因素来合理选取。 2.2.2堆垛机 堆垛机是整个自动化立体仓库(Automatic Warehouse)的核心设备，通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架(上横梁、下横梁、立柱)、水平行走机构、 提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。 2.2.3输送系统 根据物流过程，合理选择输送机(Conveyor)的类型，包括辊道输送机(Conveyor)、链条输送机(Conveyor)、皮带输送机(Belt Conveyor)(Conveyor)、升降移载机、提升机等。同时，还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。 2.2.4控制与管理系统 系统中包括管理计算机、监控计算机以及设备控制器等。根据系统规模的大小和要求，配置状况有差异。其中，管理计算机是仓库的管理中心，主要功能有出人库管理、设备管理、货格管理、盘库管理、财务管理等。监控计算机是仓库的控制中心，根据命令监视现场设备的运行状态、货物流向，并能进行故障检测。设备控制器通常采用PLC作为核心元件安装在堆垛机上。
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3自动化立体仓库(Automatic Warehouse)智能控制系统方案设计
3.1堆垛机控制方案设计 3.1.1堆垛机基本结构 巷道式堆垛机基本结构主要由机架、运行机构、起升机构、载货台、货叉、电气设备及各种安全保护装置等部分组成。 机架：堆垛机的机架是由立柱、上横梁、下横梁组成的长方形结构框架，是堆垛机的主要承载构件。机架沿轨道运行时为防止框架倾倒，在上横梁装有导向轮。 运行机构：运行机构由电机减速器、行走轮、导向轮等组成。在下横梁下面安装行走轮，在行走轮侧面有导向轮，保证堆垛机能够在地轨上正常行驶。轴装式电机减速器安装在前面的行走轮上。当切断电机电源时，电机能够自动制动。 起升机构：主要由电机减速器、驱动链轮、动链条、升降链轮、升降链条、配重块等组成。升降链条与载货台相连接，与升降链轮、上下横梁的链轮及载货台组成封闭结构。当电机减速机通过驱动链轮带动升降链轮旋转，升降链轮再通过升降链条带动载货台上下运动载货台：载货台为装载平台，在其侧面装有四个导向轮，以保证载货物能够沿着升降轨道正常行驶。 货又：主要由电机减速器、链轮、链连接装置、叉板、活动导轨、固定导轨、辊轮轴承和一些定位装置组成。内侧辊轮轴承通过连接板和叉板连在一起，外侧辊轮轴承安装在固定导轨上，固定导轨安装在载货台横梁上。 堆垛机基本技术参数：堆垛机额定载荷为SOOkg；堆垛机单元尺寸：1200 ( L ) x 1000 ( W ) x 1200 ( H ) mm；电源：380V安全滑触线供电方式；行走装置驭动类型：电机减速机驭动车轮转动；行走装置行走速度：0一60 m/min(变频无级调速)；行走装置速度变频控制；行走装置采用电动型制动方式；升降装置由驭动电机减速机带动链轮转动；升降装置升降速度：0一lSm/min(变频无级调速)；升降装置变频速度控制；货叉电机减速机通过链条驱动链轮及齿轮控制；货叉伸缩变频调速速度20rpm/min ；货叉伸缩速度变频控制。 3.1.2控制系统设计 为了保证货物的高效存取，堆垛机的运行要求高速、平稳，需要使用变频器来驱动水平、垂直和货叉电机的运转。堆垛机运行的速度范围可达： 水平方向：2m/min一360m/min 垂直方向：2m/min一80m/min 货叉2m/min一60m/min 速度控制：为保证堆垛机运行中精确定位和工作效率，要对堆垛机的运动速度进行控制。根据实际需要，设计多档速度运行方式。速度控制主要是对列、层行走电机进行控制。以列速度控制为例说明速度控制的方法：巷道最底层为第1列第0层，设运行过程中距目的货位的距离为S个货格，速度控制Y的算法如下： S>6， V=30m/min 2<5，6， V=15 m/min 0<S，2， V=Sm/min S=0， V =0 位置控制：立体仓库(Automatic Warehouse)操作准确的特点要求堆垛机必须准确认址和精确定位，否则就可能取错货物、碰坏货架、货物，严重时会损坏堆垛机本身。因此位置控制技术就成为堆垛机控制系统中最关键的一项，堆垛机位置控制的方式很多，按寻址方式可分为绝对认址和相对认址。 3.2自动分拣控制系统设计 3.2.1分拣系统主要组成 自动分拣系统一般由收货输送机(Conveyor)、喂料输送机(Conveyor)、分拣指令设定装置、分拣输送机(Conveyor)等组成。 收货输送机(Conveyor)：对于运送的货物放在输送机(Conveyor)上，经检查验货后送入分拣系统。配送中心里，往往采用多条输送带以此达到吞吐量大的要求，这些输送机(Conveyor)多是辊子式和带式输送机(Conveyor)。 合流输送机(Conveyor)：基本由辊柱式输送机(Conveyor)组成。大规模分拣时，货物在分别经过各自的分拣信号设定装置后，必须经过合流装置。 分拣传送装置及分拣机构：它是自动分拣主体，包括两个部分：货物传送装置和分拣机构。前者的作用是把被拣货物送到设定的分拣道口位置；后者的作用是把被拣货物推人分拣道口。各种类型的分拣机，其主要区别就在于采用不同的传送工具和不同的分拣机构，上述传送置均设带速反锁器，以保持带速稳定。
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3.2.2分拣指令设定装置
自动分拣机上移动的货物，向哪个道口分拣，通常需要在待分拣的货物上标有到达目的地标记的票签，或在包装箱上写上收货方的代号。并在进人前先由信号设定装置把分拣信息输人计算机中央控制器。 3.3自动化立体仓库(Automatic Warehouse)通信设计 3.3.1可编程控制器PLC 可编程控制器，简称PLC。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它通过运行存储在其内的程序，把输人电路的物理过程而得到的输人信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。PLC要考虑信息出人的可靠性(Reliability)、实时性，以及信息的实际使用。 3.3.2条码技术通信控制 大量不同型号、规格的零部件每天频繁出人库，采用传统的方法不但要消耗大量的人力物力，而且信息散乱，效率低下。为了实现信息的集成和自动化管理，必须对物料进行统一编码，以代码作为物料在系统中的标识。同时，使物料与货位通过代码建立对应关系。据此，我们制定的物料编码总则为：一是物料编码=主码十流水码+辅码，二是物料主码二物料类别码+结构层码十主分类码+功能细分码。
4 结论
自动化立体仓库(Automatic Warehouse)是一种集信息、储存、管理于一体的高技术密集型机电一体化产品，它涉及的领域很广，本文着重研究了它的基础设备。通过对立体仓库(Automatic Warehouse)自动控制系统中硬件的计算，基本上达到了采用计算机自动控制技术来提高立体仓库(Automatic Warehouse)的管理水平，提高了立体仓库(Automatic Warehouse)的可靠性(Reliability)和可维修性，从而达到提高企业生产率和经济效益的目的。
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