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RGV+穿梭式子母车自动化密集存取系统
    发布时间: 2018-04-23 10:03    

 本系统是一种密集式双向子母穿梭车自动存取仓储物流装置,主要由穿梭母车和穿梭子车及其行走轨道、轨道贯通式密集巷道货架、出入库升降机、子母车换层机、出库输送线、入库输送线、非接触供电、监控系统、仓储管理系统以及计算机控制系统等组成。


一、概述

  穿梭式密集存储是目前普遍接受的高密度仓储模式。在穿梭式密集存储系统中,穿梭车可在贯通式货架的轨道上双向运行,通过与叉车或堆垛机配合,从而实现对密集存储货架内物资的存取作业。 
  穿梭式子母车(RGV+)自动化密集存取系统是在穿梭式密集存储系统的基础上设计出的一种新型仓储存取系统,其核心作业设备穿梭式子母车具有四向行走功能,穿梭母车不仅能够在垂直于贯通式货架轨道的横向轨道上双向行驶,还能利用穿梭母车上搭载的穿梭子车在其一侧或两侧的轨道贯穿式密集货架任意巷道内实现自动存取作业,增加了货架布局和库内作业的灵活性。由于它无需堆垛机即可实现自主作业,减少了堆垛机作业通道所占用的库房面积,是高密度密集存储和自动化仓储的发展方向,在烟草、冷链物流、医药等行业有着广泛的应用前景。

二、
系统出入库作业流程

  
穿梭式子母车自动化密集存取系统是以托盘为物流单元的物流装置。整个物流过程实际上是由提升机?穿梭母车?穿梭子车之间相互接驳实现了物资的出入库作业。其物流过程包含货架外和货架内部两部分;货架外的由理货组盘、物资搬运作业人员和叉车完成,货架内的物资搬运由托盘提升机和穿梭式子母车(RGV+)协同完成。 
  入库作业流程: 物资到货→生成入库计划→理货组盘→叉车运输→分配入库货位→提升机换层→子母车接货运输→子车送达。 
  出库作业流程: 生成出库计划→分配出库货位→穿梭式子母车运输→升降机换层→叉车运输→物资出库/拆盘作业。
  物资流量较大的仓库通常分时进行物资出入库作业,在入库作业中使用的组盘服务台、叉车、托盘升降机、穿梭式子母车(RGV+)与出库作业中使用的拆盘服务台、叉车、穿梭式子母车(RGV+)是同一套设备,出库托盘升降机一般单独设置。因此,应分别分析仓库物资出入库作业过程的设备要求,使设备配置能满足出入库作业需求。

三、
系统主要设备

   本系统是一种密集式双向子母穿梭车自动存取仓储物流装置,主要由穿梭母车和穿梭子车及其行走轨道、轨道贯通式密集巷道货架、出入库升降机、子母车换层机、出库输送线、入库输送线、非接触供电、监控系统、仓储管理系统以及计算机控制系统等组成。 

3.1
穿梭式子母车(RGV+

        
        穿梭式子母车是一种轨道式电动自行小车(Rail Guide Vehicle,RGV,穿梭母车搭载一台具有升降功能的穿梭子车,称之为:RGV+穿梭车,简称RGV+RGV+穿梭车的硬件组成主要包括行走机构、链条移载机和子车单元。总体结构如图所示。 
   穿梭母车行走电机减速机通过驱动轴带动包裹高性能聚氨酯材料的车轮,使穿梭车在铝合金轨道上做水平行走;移载电机减速机通过链轮、链条传动驱动移载机链条旋转实现移载功能。 
   穿梭子车行走电机减速机通过驱动轴带动车轮在贯穿式轨道货架巷道中行走;提升电机减速机通过凸轮连杆机构带动载货台做垂直升降。 
   通过上述RGV+穿梭车的三维运动可将指定位置的货物取出或将货物送入指定位置,且托盘间距可调。

3.2 RGV+主要技术参数

   3.2.1 穿梭母车主要技术参数表:


参数规格

RGV+500

RGV+1000

RGV+1500

适用托盘

W1100~1250mm D800~1100mm

输送负载总重量

Max500kg

Max1000kg

Max1500kg

空载行走速度

1.5m/s

1.0m/s

0.5m/s

满载行走速度

1.3m/s

1.2m/s

0.9m/s

移载输送速度

0.2m/s

设备自重

Max 320kg

行走电机SEW380V

1.5KW

2.2KW

3.7KW

移载电机SEW380V

0.37KW

0.55KW

0.75KW

供电方式

非接触感应供电

通讯方式

与上位机

无线红外激光通讯 DDLS200

与子车

无线红外激光通讯或WIFI

控制模式

手动/自动

使用环境温度

-15℃-40

运行噪音

≤65db





3.2.2 穿梭子车主要技术参数表:

参数规格

RGV+500

RGV+1000

RGV+1500

可用托盘规格

W1100~1250mm  D800~1100mm

托盘类型

川字型、田字型,木制、塑料、钢制

输送负载总重量

Max500kg

Max1000kg

Max1500kg

行走方式

轨道式行走

空车行走速度

1.1m/s

满载行走速度

0.9m/S

0.7m/s

0.5m/s

顶升参数

 

顶升单动时间

1.1s

1.3s

1.5s

顶升行程

22mm

顶升后托盘与轨道间隙

13mm

设备自重

230kg

238kg

246kg

行走驱动电机

Lenze  24V  200W

行走轮

Ф120mm 高性能聚氨酯轮

顶升电机

Lenze 24V 370W

超级电容容量

33V 290F

充电时长、充电次数

40s  100万次

通讯方式

无线红外激光通讯器DDLS200

遥控方式

无线电频率433MHz 3.7V 1500mAh

运行噪音

≤60db



3.3RGV+穿梭车电气控制系统 

 
  3.3.1电气控制系统组成 
   RGV+穿梭车的控制系统主要电气元件包括PLC、变频器和触摸屏。RGV+穿梭母车的行走驱动采用交流SEW电机减速机。其中行走和移载电机由一台变频器分时控制实现无级调速。RGV+穿梭车具有自动认址、货位虚实监测以及其他自动检测功能。
   系统以西门子公司CPU 315-2PN/DP作为控制核心,负责处理从激光传感器测得的距离值、RGV+控制方式(自动或手动)、与上位机间的通讯、防撞策略、控制变频器调速和停走方案等。CPU315-2PN/DP能够接入激光测距仪的检测信号输入、输出变频控制、继电器输出模块SM322用于指示灯的输出和电机抱闸等控制输出。变频器采用丹佛斯变频器,具有自动力矩调节功能,防止低频力矩不够。实现了转矩的快速响应和精确控制,能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行,并可接入PROFIBUS-DP现场总线控制系统。
   RGV+控制系统配备了多种激光测量传感器,包括货物检测传感器、货物尺寸检测传感器、激光测距传感器、电子标签及识别装置等。 
   货物检测传感器:采用德国劳易测(LEUZEHRTR46B货物检测传感器,具有检测距离远且可调、检测光线强、受检测物体颜色影响小等特点。货物检测可以防止空出库和重复入库等现象发生。 
   货物尺寸检测传感器:入库输送机上部安装有门架式尺寸检测装置,货物入库时,可发现货物外形尺寸的超出情况,并报警提示操作人员手工处理。
   激光测距传感器:采用德国劳易测(LEUZE)激光测距仪AMS200进行水平位移检测,检测误差可保证在±1mm,刷新速度可达2ms,具有速度/位置测量
功能。激光绝对认址方式实现了货位设定的数字化,易于实现精准定位功能,配合可编程控制器的控制算法求得速度设定值,并通过变频器进行位置/速度的闭环控制。

  
 3.3.2系统通讯 
   整个RGV+穿梭车传输系统的数据通讯采用PROFINET-DP网络,将RGV+可编程控制器、激光测距仪、变频器、控制面板触摸屏、上位监控机等连接到PROFINET-DP网络中,并为连接在网络上的每个部件分配不同的IP地址。此外,地面主站需要与RGV+穿梭车之间传输RGV+的当前位置与目标位置信息,由于本系统为直线往复式导轨,因此,在RGV+车载电气控制系统中加入了无线红外激光通讯器DDLS200,将PROFINET-DP信号转换成红外射线信号,与安装在轨道尽头固定的红外线转接模块通讯。实现两者之间的远红外光学数据传输,并且支持最大数据传输范围到500m、最大传输速度200kbps。同样,穿梭母车与穿梭子车之间也是采用这种红外线通讯方式,设备安装调试简单,通讯方便稳定。

3.4 升降机系统


          升降机系统由入库升降机、出库升降机和RGV+换层升降机组成,是物资出入库窗口。主要由传动总成、左前链轮总成、右前链轮总成、左后链总成、右后链总成、导向轮总成、升降平台和平台上的辊道移载机八个部分组成。根据现场布局,可以选择升降机构加移载机或升降机构加辊道移载机,从而实现托盘物资的升降、横移。入口设置链条输送机,升降机中的升降平台与之对接,实现托盘物资的出入库。

3.5 RGV+穿梭母车供电系统
   穿梭母车电力供给采用本公司研发的非接触感应供电系统。非接触式供电,依据电磁感应原理,给移动设备源源不断提供电力,输电线路和负载没有电气连接和物理接触。在RGV+行走轨道的一侧敷设利兹电缆,感应集电器安装在穿梭母车底板靠非接触供电线路一侧随穿梭母车往复移动,通过电磁感应产生电力。其既满足了设备高速移动需求,又解决了仓储环境中滑触式供电易产生接触磨损、火花、污染等缺点。 
   穿梭母车除了配有控制系统外,还配备了超级电容充电系统,通过设置在穿梭母车上的正负电极向穿梭子车提供滑触式安全防护式充电接口。

3.6 RGV+穿梭子车供电系统  
   穿梭子车电力供给采用超级电容这一新型储能技术。超级电容,也就是电化学双层电容,是近几年才发展起来的一种专门用于储能的特种电容器,是介于传统物理电容器和电池特性之间的一种新型储能器件。与传统的电解电容器相比,超级电容器的储能密度高、充电时间只需40秒、循环使用寿命长,其反复充电使用的极限寿命可以达到 10 0万次以上,是健康绿色环保型储能器件。所选用的超级电容组充满一次电可以满足穿梭子车0.2KW驱动电机按照1m/s速度行走150m来回,解决了传统蓄电池每天需频繁充电的难题,充分满足子车电力需求。 

   充电模式:由于穿梭母车设有充电系统和充电电极接口,穿梭子车底部设有与充电电极相对应的集电器。当穿梭子车返回穿梭母车时,穿梭子车集电器与穿梭母车充电电极弹性滑触连接,超级电容器能量管理系统自动选择快充或慢充模式



四、RGV+
穿梭车的安全运行控制

    为了保证人身、货物及设备的安全,RGV+穿梭车配备有完善的硬件及软件的安全保护装置,RGV+本身还具有自诊断功能屏显。并在电气控制上采取一系列保护措施: 
   4.1从基本的电机控制角度,各电机均设有过流继电器对电机进行保护; 
   4.2 RGV+安全运行控制角度,设置了行走端点限位及升降端点限位传感器;设置了行走高速强制切除功能,从而防止穿梭车运行至轨道两端附近时运行速度过快;设置了升降高速强制切除功能;防止顶升货物速度过快; 
   4.3 从出入库操作安全角度,为防止空出库、重复入库等现象发生,设置了出入库位置上的货物检测传感器;为防止货物尺寸与欲入库货物尺寸不符,设置了货物尺寸检测传感器;为防止货物坍塌情况的发生,RGV+穿梭车上设置了货物坍塌传感器;还设置了松链传感器,以检测松链情况的发生; 
   4.4 从安全报警角度,RGV+穿梭车和升降机控制箱上分别设置了紧急停止按钮,以备在非常情况下切断RGV+穿梭车和升降机电源,设置有异常状态下的声光报警装置,并用指示灯指示RGV+穿梭车工作状态。 

五、
实现与应用

      

    穿梭式子母车(RGV+)自动化密集存取系统以一套三层入库升降移载机和一套三层出库升降移载机立体存储结构为例,根据仓库面积和仓储物资情况,可以设置N列、N个托盘货位。系统中采用3RGV+穿梭车分别在每层各自的横向轨道上运行;RGV+穿梭车上的穿梭子车可以在轨道贯通式密集货架任意巷道来回穿梭。 RGV+穿梭车通过红外激光通讯方式与地面主站PLC通讯;地面主站PLC通过以太网与监控级计算机通讯,实现整个自动化仓库系统的联网与监控,并实现了联机自动、本机自动、半自动及手动四钟RGV+控制模式。 
   RGV+穿梭车通过激光绝对认址实现了测距、调速的数字化,确保了RGV+穿梭车运行精确、平稳;由于RGV+穿梭车运行灵活、速度较快的特点,使库台和货位地址变更、出入库操作更为高效、可靠。 

   ◎基于RGV+穿梭车的高灵活性,货架可以设计成多层、多列,匹配对应层高的升降机,组成自动化密集存取系统。 
   ◎在出入库物流频率允许的前提下,RGV+穿梭车可以通过换层升降机进行换层作业,以减少系统的投资。
   ◎RGV+中的穿梭子车还可以与叉车组合,构成一种半自动化仓储系统。叉车可将穿梭子车放置于任意巷道的任意货架层,多个巷道也可以共用一部穿梭子车,实资的存取作业 


六、结语 

    RGV+穿梭式子母车自动化密集存取系统,通过集成可编程控制器、分布式现场总线、矢量变频调速、激光测距定位、无线红外激光通讯、无线射频识别(RFID)、非接触感应供电、超级电容储能等高新技术,实现了RGV+穿梭车的精确绝对认址与平滑调速。实际工程应用结果表明,该系统具有成本低、自动化程度高的特点,可以提升物资大批量批进、批出的作业效率,在同等面积仓库环境下比普通横梁货架布局托盘货位增加3倍,具有设备投资少、高性价比、集成度高、可扩展性强、低物流成本等优点,同时达到减员增效的目的,从而实现绿色节能环保的理念。