DEMAG起重机在纸卷立体中间仓库的应用

2013-07-10陆国军湖南岳阳纸业股份公司湖南岳阳414002

湖南造纸 2013年4期

关键词：纸卷立体仓库传送带

陆国军湖南岳阳纸业股份公司湖南岳阳（414002）

陆国军湖南岳阳纸业股份公司湖南岳阳（414002）

介绍了DEMAG起重行车在纸卷立体仓库上的应用，阐明了自动化立体纸卷中间仓库系统组成以及纸卷出入库流程。

立体仓库；自动化；WMS

引言：随着企业对货物仓储管理的要求不断提高，土地、人力资源等成本的持续增加，自动化立体仓库和物料搬运系统具有充分利用空间、提高货物存储量、高效出入库、节省人力资源等特点，且仓库管理系统（WMS）能与上层ERP管理系统实施无缝衔接，准确安全可靠的存储输送方式，相比传统平面仓库显现出无可比拟的优势。立体仓库具有快速的入出库能力，妥善的将纸卷存入立体仓库，及时自动将生产所需要的纸卷送达生产线，同时立体仓库减轻了操作人员的劳动强度，如图1所示。

图1 立体纸卷仓库实物图

1 纸卷中间仓库概述

在生产过程中，纸卷中间仓库的作用相当于一个水库的作用，在一特定的时间内，某一规格的纸卷多于/少于订单，可以快速利用中间仓库存入/取出这个规格纸卷。提高对生产的响应速度，并能提高切纸机利用率[1]。

2 中间仓库系统组成

纸卷立体中间仓库系统主要由DEMAGWMS管理服务器，地面站，DEMAG自动行车，存放纸卷的塔位及存放的纸卷构成。具体的布局结构如图2所示：

图2 DEMAG立体仓库系统组成图

2.1 DENAGWNS管理服务器

纸卷中间仓库的所有业务由一台位于中仓操作室的服务器所管理。称为DEMAGWMS管理服务器。（WMS是仓库管理系统 (Warehouse Management System)的缩写）DEMAG WMS管理服务器的主要功能有：

A、与复卷机后面的链板传送带服务器进行数据通讯，获取要入库的纸卷的信息并决定能否准予入库

B、决定要入库的纸卷在仓库中的存放位置并命令行车将纸卷吊入指定的位置。

C、为操作人员提供入库操作界面。

D、根据操作人员的出库清单决定要吊出的纸卷，并命令行车将相应的纸卷吊到传送带上。

E、实时显示行车的运行状态、故障等信息。

2.2 地面站

地面站是一个位于中间仓库控制室中的PLC控制站。主要用于行车与长泰链板输送机的数据交换。

2.3 DEMAG行车

DEMAG行车是位于仓库中十多米上方的轨道上，通过真空吸盘产生的真空将纸卷吸起并负责纸卷的吊装。DEMAG行车的动作可以分为大车运动、小车运动及真空吸盘升降。

3 纸卷入出库流程

图3 纸卷进出立体仓库流程图

如图3，纸卷入库：入库的纸卷在转盘前向仓库管理发出入库申请。仓库管理系统首先检查系统是否满足以下5个入库条件：1）行车在自动状态且无故障；2）行车设定在“系统完全控制”状态；3）仓库仍有空间存放纸卷；4）仓库设定在自动入出库或只入库；5）纸卷信息正确无误。如满足条件则管理系统通知传送带“允许入库”。入库的纸卷由传送带经转盘送至等待点。如不满足入库条件，则纸卷将由传送带送至切纸机。纸卷来到等待点后将进一步等待管理系统的指令：如行车当时没有执行出库命令，则管理系统会通知传送带将纸卷送到入库点。反之，如行车正在执行出库命令，则要入库的纸卷必须在等待点等待，直到行车将出库的纸卷放到传送带的出库点上（这里入库点和出库点是同一点）；纸卷来到入库点后管理服务器会检查传送带是否有允许入库信号，如有则管理服务器通知行车自动将纸卷吊入仓库中。行车在起吊纸卷之初会检查纸卷的重量和幅宽，如重量和幅宽与之前传送带提供的信息一致则纸卷会被自动吊入仓库。反之如不一致则行车会报错，纸卷不能被吊入。纸卷吊入仓库后，整个入库过程结束。

纸卷出库，首先操作人员须先在管理服务器上创建并执行出库清单。管理服务器会根据执行的出库清单生成出库命令。如传送带有允许出库的信号，则生成的出库命令会立即被执行。管理服务器根据出库命令自动选中合适的出库纸卷并通知行车将此纸卷吊到传送带出库点上。注意：行车要出库，出库点上必须不能有要入库的纸卷。行车将出库的纸卷放到传送带上后管理服务器会通知此纸卷是出库的纸卷且告诉传送带此纸卷要去的目的地。这里出库的纸卷只有一个目的地切纸机。传送带会根据管理服务器将纸卷自动送出仓库，至此整个出库过程结束。

4 WMS仓库管理系统功能及作用

WMS仓库管理系统将整个实体仓库分为大小纸卷两个区域，其中小直径纸卷区域用于存放直径小于或等于1500mm的纸卷，大直径纸卷区域主要用于存放直径大于1500mm的纸卷。当小直径纸卷区域放满时，直径小于1500mm的纸卷也可以存放在大直径纸卷的区域中。反之，直径大于1500mm的纸卷不能存放在小直径纸卷区域中。小直径纸卷区域和大直径纸卷区域间的分界线可以根据实际生产的需要任意划分，从而实现两个区域面积大小的动态划分，见图4。

图4 仓库纸卷区域布置图

WMS仓库管理系统将入库的纸卷按照一定的规则堆垛在仓库中一个个特定的位置上的。称为塔位。塔位的坐标：仓库中每一个塔位的位置都是固定不变的，由塔位的坐标确定。如图4中所显示塔位的坐标为：

为了便于管理，每一个塔位都有一个固定的编号，塔位的编号由9位数字组成，每3位数字为一个单元。如101 025 000。

图5 WMS仓库管理系统塔位编号说明

同样，任一个仓库中的纸卷都有一个特定的编号与之对应，称为纸卷的位置编号。纸卷的编号也是由9为数字组成，每3位数字为一个单元，其中，前6位即是纸卷所在的塔位的编号。最后三位表示纸卷在塔位中由低到高的顺位，位置越高，数字越大。如：127 019 006，当纸卷的位置编号为“0”时表示纸卷不在仓库中，见图6。

图6 WMS仓库管理系统纸卷编号说明

5 行车定位系统

图7 行车X/Y轴定位系统

行车的定位系统由DEMAG起重机上的大车位置、小车位置及真空吸盘位置构成，三者的位置确定了纸卷的三维坐标系即纸卷存放的塔位。大车定位系统是通过安装在大车主从传动两侧SICK公司的DME5000相位式激光测距仪来独立传送大车行走数据。大小车定位是基于位置控制原则执行，每个大车的驱动是独立控制的，不受负载和主－从功能的影响，可以避免车轮的过渡摩擦，同时也无需导辊。到达目的地，大车停在合适的位置，对着需要吊起的目标纸卷的坐标。小车定位非常类似于大车定位，只是只有一个测距装置。DME5000相位式激光测距仪是利用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，在根据调制光的波长换算此相位延迟所代表的距离，测量精度可以达到毫米级（配合目标反射镜）；由激光对被侧目标发射一个光信号，然后接受目标反射回来的光信号，通过测量光信号在往返经过的时间，计算出目标的距离。设目标距离为L（m），C为光在空气中的传播速度C≈3X108 m/s；T光信号往返所经过的时间s；光信号往返走过的距离即为2L；则T=2L/C,即L=CT/2。

真空吸盘提升机构的定位是由TR公司的CE-65-M连续同步绝对值角度解码器和无滑动操作测距系统确定。起升机构的定位是基于位置控制器来执行。CE-65-M绝对编码器是通过编码器内部光码盘上许多道光通道刻线来实现精确测量数据的，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线……编排，通过在编码器的每一个位置，读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码）。这样的绝对值编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电干扰的影响。绝对值编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高。

6 立体中间仓库存储能力及优势

与传统堆垛方式相比，中间仓库纸卷堆垛高度更高，可达15 m，仓库的利用率更大，可达到6-7t/m2，同时可以拿到任何需要的纸卷。存储直径为1650 mm的纸卷，100%存储，库容能力大约7,100 t；75%存储，库容能力大约5,300t这些数据是根据纸卷的平均密度0.775t/m3,直径1,500 mm计算的；存储直径为1900 mm的纸卷，100%存储，库容能力大约7,000 t；75%存储，库容能力大约5,200t这些数据是根据纸卷的平均密度0.775t/m3,直径1,800 mm计算。立体仓库的空间利用率为普通仓库的2～5倍，充分节约有限且昂贵的场地。具有快速的入出库能力，妥善的将纸卷存入立体仓库，及时自动将生产所需要的纸卷送达生产线，减轻了操作人员的劳动强度。

7 立体仓库的应用前景展望

自动化立体仓库的出现与发展，应该是与工业、科技的发展相适应，现代化大生产，越来越促使工业生产社会化、专业化、集中化。生产的高度机械化和自动化必然要求物资的供应和分发要及时、迅速、准确。立体化仓库技术能否得到迅速的应用和发展，已成为工厂设计中高科技的一个象征。随着科学技术的进步，仓储技术将进一步向系统化、自动化、无人化方向发展，仓库管理也将向计算机化、网络化的趋势发展。自动化立体仓库在企业的广泛应用将为进一步提高企业的综合经济效益发挥着重要的作用[2]。