堆垛機作業(yè)周期與作業(yè)能力計算[共15頁]

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1、自動化物流系統(tǒng)實驗報告物流基礎課程實驗（二）專 業(yè)：姓 名：學 號：同組成員：實驗時間：目目錄錄1實實驗驗名名稱稱：自自動動化化物物流流系系統(tǒng)統(tǒng) .12實實驗驗目目的的：.13實實驗驗內(nèi)內(nèi)容容.14實實驗驗原原理理.14.1立體倉庫的作業(yè)方式.14.2單一作業(yè)周期的計算.14.3復合作業(yè)周期的計算.34.4立體庫出入庫能力的計算.35實實驗驗設設備備.45.1堆垛機簡介.45.2堆垛機結構.55.2.1金屬結構.55.2.2載貨臺.55.2.3運行機構.65.2.4起升機構.65.2.5貨叉機構.65.2.6限速防墜裝置.65.2.7過載及松繩保護裝置.65.2.8電氣裝置.65.3立體倉庫貨

2、架.75.4入出庫輸送系統(tǒng).86實實驗驗系系統(tǒng)統(tǒng)布布置置圖圖.87實實驗驗步步驟驟.98實實驗驗記記錄錄.108.1立體倉庫控制系統(tǒng)操作流程描述 .108.1.1入庫操作流程.108.1.2出庫操作流程.108.2堆垛機出入庫作業(yè).108.2.1堆垛機運行過程描述.108.2.2時間記錄.118.3貨架尺寸測量.119數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理.129.1堆垛機作業(yè)周期與作業(yè)能力計算 .129.1.1單作業(yè)方式.129.1.2復合作業(yè)方式.129.2貨架系統(tǒng).129.2.1貨架系統(tǒng)參數(shù).129.2.2貨架三視圖.129.2.3貨架承載示意圖.1210總總結結.12格格式式要要求求：.13自動化物流系統(tǒng)實

3、驗報告-1-1實驗名稱：自動化物流系統(tǒng)2實驗目的：通過實驗可以使學生 了解自動化物流系統(tǒng)的設備構成和運行原理， 使學生掌握自動化倉庫的典型設備貨架的結構及承載特點 ，有軌巷道堆垛機的組成部分 、運動機理及入出庫作業(yè)步驟，掌握自動化倉庫作業(yè)周期的計算方法。通過該實驗，初步培養(yǎng)學生對自動化物流系統(tǒng)進行分析和認知能力，為后續(xù)課程的學習奠定基礎。3實驗內(nèi)容本實驗的主要內(nèi)容是通過對自動化物流系統(tǒng)的運行實驗，了解自動化立體倉庫的構成、貨架的基本結構和堆垛機的作業(yè)原理等。4實驗原理4.1立體倉庫的作業(yè)方式在立體倉庫中，貨物的存取作業(yè)有兩種基本方式，即單一作業(yè)方式和復合作業(yè)方式。單一作業(yè)方式即堆垛機從出入庫臺

4、取一個貨物單元送到選定的貨位，然后返回巷道口的出入庫臺（單入庫）；或者從巷道口出發(fā)到某一個給定的貨位取出一個貨物單元送到出入庫臺（單出庫）。復合作業(yè)方式即堆垛機從出入庫臺取一個貨物單元送到選定的貨位，然后直接轉(zhuǎn)移到另一個給定貨位，取出其中的貨物單元，回到出入庫臺出庫。4.2單一作業(yè)周期的計算單一作業(yè)周期是指堆垛機完成一次單入庫或單出庫作業(yè)所需要的時間。當庫容量很大時，直接計算作業(yè)周期的計算量很大，故一般采用簡易算法。自動化物流系統(tǒng)實驗報告-2-圖4-1 單一作業(yè)周期的計算如圖4-1 所示，將貨架的左下角看作坐標原點O，貨架的高設為H，長設為L，在貨架中取和兩個貨位（即上圖中的和），分別測量或計

5、算HL32,51HL51,321P2P到P1、P2兩點的作業(yè)周期，之后求平均值，即可得到立體倉庫單作業(yè)周期的近似值。即： 2121PtPttms也可將上公式分解為：afPPmsttttt221其中，平均單作業(yè)周期(s)mst堆垛機完成貨位的作業(yè)周期(s) 1Pt1P堆垛機完成貨位的作業(yè)周期(s) 2Pt2P點到點的運行時間(s)；1PtOP1PhlPttt,max1點到點的運行時間(s)；2PtOP2PhlPttt,max2為從O 點到P 點的水平運行時間lt為從O 點到P 點的垂直運行時間ht貨叉叉?。ɑ虼娣牛┑淖鳂I(yè)時間 (s)ft自動化物流系統(tǒng)實驗報告-3-堆垛機作業(yè)的附加時間（指指令傳遞

6、處理時間等） (s)at4.3復合作業(yè)周期的計算圖4-2 復合作業(yè)周期的計算如圖4-2 所示所示，復合作業(yè)周期 是按OO 的總時間來計算的。1P2PP1、P2 點的定義與單一作業(yè)周期的計算公中一樣，則復合作業(yè)周期的經(jīng)驗 計算公式為：afPPPPmdtttttt242121其中，平均復合作業(yè)周期（s）mdt堆垛機從點到點的運行時間（s）21PPt1P2P其余同前。4.4立體庫出入庫能力的計算立體庫的出入庫能力是用倉庫每小時平均入庫或出庫的貨物單元數(shù)來表示。堆垛機的出入庫能力也就是指每臺堆垛機每小時平均入庫或出庫的貨物單元數(shù)。采用單一作業(yè)方式時，堆垛機的 出入庫能力為：mstP/36001式中：P

7、1：每小時出庫或入庫貨物單元數(shù)tms：單一作業(yè)周期（s）采用復合作業(yè)方式時，堆垛機的出入庫能力為：自動化物流系統(tǒng)實驗報告-4-2)/3600(1mdtP式中：P1：每小時出庫或入庫貨物單元數(shù)tmd：復合作業(yè)周期（s）若庫內(nèi)有n 臺堆垛機（即巷道數(shù)為n 個），則倉庫的出入庫能力為1nPP 5實驗設備北京科技大學物流配送中心自動化立體倉庫系統(tǒng)，是目前國內(nèi)最先進的自動化立體庫系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)主要 由一套貨架系統(tǒng)、1 臺有軌巷道堆垛起重機 、2 套入出庫輸送機系統(tǒng)組成。所有單機設備具備聯(lián)機自動和手動控制功能，整個自動化系統(tǒng)統(tǒng)一 由計算機管理和監(jiān)控系統(tǒng)進行集中管理和調(diào)度，使所有物流設備高效和有條不紊地運

8、行，實現(xiàn)作業(yè)的全部自動化，最終滿足實際入出庫的需要。5.1堆垛機簡介本機為單立柱型式、下部支撐、下部驅(qū)動的有軌巷道堆垛機， 由金屬結構(包括上、下橫梁及立柱)、載貨臺、運行機構、起升機構、貨叉伸縮機構、超速保護裝置、過載及松繩保護裝置、電氣控制裝置等部件組成。在很小的空間內(nèi)，堆垛機能在三個相互垂直方向上(行走、起升和貨叉伸縮)按照一定的順序組合進行往復運動。通過這些運動，完成對單元貨物的入 、出庫搬運作業(yè)。由于三個運動的速度采用變頻調(diào)速控制，因此它的動作非常準確，可以根據(jù)不同的指令，將貨物準確地送到指定位置。既能按指定的地址自動或手動將巷道n,k 庫輸送機上的貨物存入貨架的貨格內(nèi)，完成入庫作業(yè)

9、；也可自動或手動從指定貨格中取出貨物運至 到巷口出庫輸送機上，完成出庫作業(yè)。本庫內(nèi)的每臺堆垛機都具備一套完整的電氣控制系統(tǒng)，以控制堆垛機的正常工作。機器的電源來自天軌側(cè)面的滑觸線，交流380v，三相五線制，即安全又可靠。堆垛機控制系統(tǒng)分三種工作方式，即手動 、單機自動、聯(lián)機自動。手動方式：工作人員站在電氣柜前的踏板上，可以操作堆垛機隨意停在巷道內(nèi)的任意位置。手動控制主要用于堆垛機調(diào)試階段或自動控制出故障時應急使用；單機自動方式：工作人員在堆垛機的監(jiān)控機上設定命令后，即可啟動堆垛機，使其自動完成物品的存取工作，單機自動主要用于聯(lián)機自動出故障時。聯(lián)機自動：堆垛機接收管理機發(fā)給的命令，收到命令后，按

10、命令自動進行作業(yè)。自動化物流系統(tǒng)實驗報告-5-本庫內(nèi)堆垛機的型式和主要技術參數(shù)如下：結構型式：單立柱有軌巷道堆垛機操作方式：聯(lián)機自動方式供電方式：滑導線起重量：l00kg高度：3m運行速度：80m/min(變頻調(diào)速)升降速度：20m/min(變頻調(diào)速)貨叉伸縮速度：有貨20m/min，無貨40m/min(變頻調(diào)速)貨叉工作行程：1300mm5.2堆垛機結構5 5. .2 2. .1 1 金金屬屬結結構構金屬結構是堆垛機的主要承載構件之一，它由立柱 、上橫梁、下橫梁三部分組成。立柱是載貨臺垂直升降的支撐和限制部件，其兩側(cè)裝有垂直導軌，以保證載貨臺平穩(wěn) 、靈活地升降；立柱上裝有起升機構 、過載松繩

11、安全裝置、限速防墜保護裝置、載貨臺升降的上下極限限位開關等電氣元件；動力電纜及控制電纜均通過立柱內(nèi)腔。上橫梁由鋼板焊接而成，它上部裝有起升用的定滑輪和支撐堆垛機的上部導向輪組。鋼絲繩通過這些滑輪及載貨臺上的動滑輪，使載貨臺能上升或下降。上橫梁上還裝有滑導線的集電裝置。下橫梁由鋼板焊接而成，是堆垛機的主要支撐部件。下橫梁上裝有運行驅(qū)動車輪組、從動車輪組、下部水平輪組及夾軌器等裝置，還裝有紅外通訊 、電氣控制柜及運行限位開關組等電氣裝置。5 5. .2 2. .2 2 載載貨貨臺臺載貨臺是堆垛機承接貨物并進行升降運動的部件，載貨臺由垂直框架和水平框架焊接成直角形結構件。起升機構上出來的鋼絲繩通過上

12、橫梁上的定滑輪 、垂直框架上的動滑輪帶動載貨臺沿起升軌道上下運動，完成運送貨物任務。載貨臺裝有貨叉機構 、起升滑輪裝置、導向輪組、升降位置檢測組件(旋轉(zhuǎn)編碼器)、升降限位撞尺以及光電探測裝置等。安裝在載貨臺兩側(cè)的導向輪其軸為偏心軸，可通過旋轉(zhuǎn)軸來調(diào)節(jié)導輪與導軌之間的間隙，以保證載貨臺的平穩(wěn)運行和貨叉的水平。自動化物流系統(tǒng)實驗報告-6-5 5. .2 2. .3 3 運運行行機機構構運行機構是堆垛機水平運動的驅(qū)動機構。驅(qū)動單元采用德國 SEW 公司的齒輪電機減速機。運行機構采用變頻閉環(huán)調(diào)速，高速可達 80m/min，低速可達2m/min 以下，保證了生產(chǎn)效率和停準精度兩方面的要求。5 5. .2

13、 2. .4 4 起起升升機機構構起升機構由SEW 電機減速機、卷筒及鋼絲繩等組成。起升機構安裝在立柱上，是堆垛機載貨臺進行升降運動的驅(qū)動部件，用鋼絲繩聯(lián)接定滑輪與載貨臺上的動滑輪以驅(qū)動載貨臺升降。起升機構采用變頻閉環(huán)調(diào)速，高速可達 20m/min，低速可達2m/min以下，達到平穩(wěn)而準確的升降作業(yè)。5 5. .2 2. .5 5 貨貨叉叉機機構構貨叉機構是由貨叉伸縮機構 、傳動軸裝置以及驅(qū)動裝置組成。貨叉伸縮機構由上叉 、中叉、下叉組成，是堆垛機存取貨物的執(zhí)行機構。下叉安裝在載貨臺上，也稱為固定叉，上、中兩層叉體通過鏈條驅(qū)動進行伸縮運動，完成取 、送貨任務。貨叉伸縮機構上裝有機械限位擋塊。傳

14、動軸裝置上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器組件，用于檢測貨叉伸縮距離。貨叉工作行程為1300mm，可通過PLC 程序調(diào)節(jié)。5 5. .2 2. .6 6 限限速速防防墜墜裝裝置置限速防墜保護裝置由鋼絲繩，安全鉗 、限速器、電氣開關和配重等組成。它的主要作用是當起升鋼絲繩意外斷裂等原因造成載貨臺超速下降時，限速器停止轉(zhuǎn)動，此時鋼絲繩即刻帶動安全鉗裝置，自動將載貨臺夾在起升導軌上，防止其下滑，起到保護貨物及設備的作用。這種情況下堆垛機的電源會被自動切斷。5 5. .2 2. .7 7 過過載載及及松松繩繩保保護護裝裝置置過載及松繩保護裝置由碟形彈簧 、軸、撞尺、開關等元件組成。它的主要作用是：當貨臺上的貨物重量超過

15、額定起重量的25時，或載貨臺上的重量低于空載重量的75時，撞尺與開關接觸發(fā)出信號，切斷堆垛機電源。5 5. .2 2. .8 8 電電氣氣裝裝置置電氣裝置由電氣控制柜 、行程開關、起升與貨叉位置檢測器 (旋轉(zhuǎn)編碼器組件)、滑削集電器、光電開關、撞尺、激光測距儀以及紅外通信裝置等組成。電氣控制柜裝設在立柱面下橫梁上。在控制柜的正面裝有手動操作面板。行程開關分別裝在下橫梁 、立自動化物流系統(tǒng)實驗報告-7-柱等位置，其作用是控制堆垛機起升上下極限位置及強迫換速 、運行強迫換速及前后極限位置。光電開關裝在載貨臺上，作用是探測貨格內(nèi) 、載貨臺上或出入庫輸送機上有 無貨物，以免堆垛誤操作或雙重入庫。起升與

16、貨叉位置檢測器 (旋轉(zhuǎn)編碼器組件)分別用于控制升降位置和刀體伸縮位置。激光測距儀用于運行定位，裝在下橫梁的前端。紅外通信裝置裝在下橫梁刃上，作用是接收監(jiān)控機發(fā)出的信號，使堆垛機完成自動作業(yè)。5.3立體倉庫 貨架自動倉庫是由幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架， 中間配以專門的有軌堆垛機進行作業(yè)而構成的系統(tǒng)。高層貨架是立體倉庫的主要儲存設備。根據(jù)貨架結構不同可以分為橫梁式貨架和牛腿式貨架。橫梁式貨架的進本結構及構成見圖 5-1 所示。圖5-1 立體倉庫貨架結構本實驗所用貨架系統(tǒng)的參數(shù)如下。貨架類型：橫梁貨架自動化物流系統(tǒng)實驗報告-8-存儲單元：300480260mm巷道數(shù)量：1貨架數(shù)量：2 排x12

17、列x4 層貨架總貨位數(shù)：96貨架高度：2200m5.4入出庫輸送系統(tǒng)本輸送機系統(tǒng)是根據(jù)自動化立體倉庫的工藝流程要求而設計的?？偣?4 臺設備，由鏈條輸送機、輥道機組成。從功能上將整個系統(tǒng)分為入庫區(qū) (設備號1A)、出庫區(qū)(設備號1C)、揀選區(qū)(設備號1E)。電氣上是由一套PLC 分別控制，通過PROFIBUS 總線同監(jiān)控系統(tǒng)相連。入出庫輸送系統(tǒng)構成包括 輥道輸送機1 臺，鏈條輸送機1 臺，輸送機控制系統(tǒng)1 套以及LED 顯示屏1 個。輸送系統(tǒng)參數(shù)及特點如表1 所示。表1 入出庫輸送系統(tǒng)參數(shù)及特點額定載荷20kg輸送貨物規(guī)格300 x 480mm輸送速度10 m/min輸送機高度600mm控制方

18、式聯(lián)機自動控制方式安全措施具有完整的連鎖、導向保護裝置,以避免任何破壞設備或貨物的動作發(fā)生表面處理和涂膜酸洗，磷化處理，噴塑（顏色由甲方選定）輸送控制系統(tǒng)采用SIEMENS S7-200 系列PLC 作為控制主站，采用通訊模塊通過網(wǎng)絡與上位管理、監(jiān)控系統(tǒng)連接起來。系統(tǒng)采用通訊電纜，與分布在現(xiàn)場的條碼閱讀器 、傳感器、電動機直接連接，進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集 、參數(shù)設定及過程控制。輸送機的控制方式采用聯(lián)機自動控制方式。6實驗系統(tǒng)布置圖實驗室布置圖如圖6-1 所示。自動化物流系統(tǒng)實驗報告-9-圖6-1 實驗室布局示意圖實驗系統(tǒng)布置圖如圖6-2 所示。出庫輸送系統(tǒng)堆垛機出庫輸送系統(tǒng)輥道輸送機入庫輸送系統(tǒng)鏈條

19、輸送機自動化物流系統(tǒng)立體倉庫貨架堆垛機圖6-2 實驗系統(tǒng)布置圖7實驗步驟（1）實驗員介紹自動化物流系統(tǒng)的設備構成和功能 ；自動化物流系統(tǒng)實驗報告-10-（2）實驗員操作完成堆垛機的出入庫作業(yè)，學生觀察各機構的運動原理，畫出 速度變化圖；（3）設定兩個作業(yè)貨位（ 1/5L，2/3H）和（2/3L，1/5H），學生觀察作業(yè)順序，并記錄作業(yè)時間；（4）分析堆垛機出入庫作業(yè)的動作順序，分析計算作業(yè)周期和作業(yè)能力 ；（5）學生分析貨架結構，測量貨架尺寸，并畫出貨架承載示意圖 。8實驗記錄8.1立體倉庫控制系統(tǒng)操作流程描述8 8. .1 1. .1 1 入入庫庫操操作作流流程程首先，在自動化立體倉庫的操作

20、軟件中，點擊 “入庫”下的“入庫單錄入”，在入庫單中分別填入單別 、入庫單號、品名代碼、批號、生產(chǎn)日期、質(zhì)檢狀態(tài)、件數(shù)、裝置、入庫數(shù)量等必要信息。其中必須記住所填批號以對應出庫時的批號。其次，再在入庫狀態(tài)下點擊 “收貨”，在收貨單中填寫單號 、實收數(shù)量、托盤號等重要的入庫收貨信息。其中我們組實驗的托盤號為 “60000021”，其首數(shù)字“6”代表高架區(qū)，后兩位“21”代表托盤號。最后，在所有入庫管理操作完成以后就可以進行輸送系統(tǒng)的入庫作業(yè)。8 8. .1 1. .2 2 出出庫庫操操作作流流程程首先，在有貨物需要出庫時，可以在管理機上進行類似輸送系統(tǒng)入庫作業(yè)的操作，即在“出庫”狀態(tài)下點擊“出庫

21、錄入”，在出庫單中分別填寫單別 、出庫單號、品名代碼、批號、路線等必須信息。其中所填批號須與入庫時填入的批號相一致。其次，在確認填寫完出庫單后，再在 “出庫”狀態(tài)下點擊“配貨”按鈕進行配貨操作，同樣應該填寫必要的出庫信息。最后，在所有出庫管理操作完成以后就可以進行輸送系統(tǒng)的出庫作業(yè)。8.2堆垛機出入庫作業(yè)8 8. .2 2. .1 1 堆堆垛垛機機運運行行過過程程描描述述堆垛機運行裝置主要包括 行走裝置、提升裝置和貨叉伸縮裝置。通過這三 個裝置堆垛機可以在很小的空間內(nèi)，在行走 、起升和貨叉伸縮三個相互垂直方向上 同時運行實現(xiàn)對貨物的出入庫作業(yè)。自動化物流系統(tǒng)實驗報告-11-8 8. .2 2.

22、 .2 2 時時間間記記錄錄表8-1 出入庫操作時間記錄作業(yè)過程時間/秒一號貨位（02-02-03）二號貨位（01-08-01）貨叉取貨時間堆垛機行走時間貨叉存貨時間入庫堆垛機返回時間堆垛機行走時間貨叉取貨時間堆垛機返回時間出庫貨叉放貨時間復合作業(yè)兩貨位間行走時間8.3貨架尺寸測量表8-2 托盤尺寸托盤尺寸長寬高表8-3 貨架尺寸名稱數(shù)據(jù)貨格長度貨格寬度貨格高度貨架頂層高度貨架底層高度橫梁寬度立柱寬度巷道寬度貨架排數(shù)貨架列數(shù)貨架層數(shù)自動化物流系統(tǒng)實驗報告-12-9數(shù)據(jù)處理9.1堆垛機作業(yè)周期與作業(yè)能力計算9 9. .1 1. .1 1 單單作作業(yè)業(yè)方方式式9 9. .1 1. .2 2 復復合合作作業(yè)業(yè)方方式式9.2貨架系統(tǒng)9 9. .2 2. .1 1 貨貨架架系系統(tǒng)統(tǒng)參參數(shù)數(shù)9 9. .2 2. .2 2 貨貨架架三三視視圖圖9 9. .2 2. .3 3 貨貨架架承承載載示示意意圖圖10 總結自動化物流系統(tǒng)實驗報告-13-格式要求：1. 封面內(nèi)容填寫完整。2. 正文中字體為小四，段落為1.5 倍行距。3. 表格格式如下，包括表標題和表格字體。表1-1 XXXXXXX4. 圖片格式如下，包括圖片標題和圖片圖5-1 立體倉庫貨架結構