自动化四向车货架

        电子商（shāng）务与（yǔ）智能制造技术推动了（le）自动化立体仓库（kù）的快速发展与（yǔ）创新（xīn），在（zài）现代物（wù）流业（yè）中更加注重考虑物流系统整体的密度以及数字化、智能、信息化（huà）集成（chéng）应用，而不是仅考虑单一设（shè）备和系统的（de）能力，产生了“密集仓储”的概念[1,2]。在物流产业（yè）的快速（sù）发展过程用中，需要（yào）对物流仓储系统进行全面规划和创新设计。与普通立体仓（cāng）库相比，密集仓储土地利用率和空（kōng）间利用率上可提高（gāo）20%~100% 左右，同时作业效率（lǜ）可提高20%，运行能耗可降低30%，单元投资成本（běn）可（kě）节约10% 左右, 密集仓（cāng）储系统因而（ér）越来越多地受（shòu）到行业的关（guān）注（zhù），其市（shì）场发展前景广阔[3]。作为面向密集仓储的重要搬运设备，智能托盘式四向穿梭车（以下简称四向车）是（shì）一种智能型轨道导引自（zì）动换向变轨的搬运（yùn）设备，在电控系（xì）统控制下，通过编码器、RFID、光电传感器等数字化技（jì）术精确定位各个输入、输出工位，配置智能化（huà）调度系统（tǒng），接收（shōu）物料后进行自动往复穿梭搬运，四向车无需人员操作，运行速度快、智能化（huà）程度高，适用于（yú）各种物流存储系统，能够（gòu）促进单元物料快速实现平面自动输送。在智能化调度系统的驱使（shǐ）下，多层多车协同并行作业，从而实现精准、高效的作业模式，为企业的物流存储系统提供新的物流（liú）解决方（fāng）案

   关（guān）键机构设计

      数字化控制及通讯技术

    四向车采用PLC 及工控机技术，实现逻辑（jí）控制，结合底层路径自学习算法，确保（bǎo）高（gāo）速运行（háng）、精准定（dìng）位、安全（quán）可（kě）靠。四向车（chē）选用SIMATIC S7 系列PLC 作（zuò）为（wéi）核心控制器，充分利用其丰富的扩展性集成接口，将传感器模块、供电（diàn）模块、无线通讯模（mó）块（kuài）以及执行机构模块等集（jí）成，实现整车运动导引、驱动（dòng）控制、执行机构操作，安全防护等工作。密集库中采（cǎi）用（yòng）Zigbee 无线通讯（xùn）方式，上位控制器通过Zigbee 主模块向四向车（chē）下达任务指令，任（rèn）务指令传递至（zhì）PLC 完成计算处理后，转变（biàn）成具体的控制信号并（bìng）输送至（zhì）控制执行机构运动的驱动控制模（mó）块中，在该模块（kuài）中对（duì）驱动直流电机进行调（diào）速，进而控制执行机构（gòu）完成相应动作。在这一（yī）过程进行中（zhōng），各类传感器和RFID 系统将采集的（de）定位、检测、故障等信息通过Zigbee 子模（mó）块反馈给上位（wèi）器，并由状态显示器反馈给仓库操作人员，实（shí）现（xiàn）四向（xiàng）车动态信息的双向传（chuán）递。控制（zhì）系统结构如图4 所示（shì）。

     密集（jí）仓储系统的智能调度技术

     基于WCS 可以实现作业任务设置、货位（wèi）决策优化、密集多深位存储、多层多四（sì）向车作业调度等各种（zhǒng）功能。密集仓储系统采用多任务模式，为保证四向车（chē）集群全局（jú）效率提升，需制定（dìng）合理有效（xiào）的智（zhì）能调度策（cè）略。智（zhì）能化调度包括库区分配、任务优先级划定（dìng）、货位分（fèn）配、路（lù）径规划等。在WCS 控制下，密（mì）集库中（zhōng）各设备基于实时路径规划完成多（duō）任务并行作业；设备运行状态实现3D 可视化监测；作业终端基（jī）于可视化界面对多设备、入出库作业、多深位货物状态进行监（jiān）控，并根据作（zuò）业数据（jù）分（fèn）析完成远程诊（zhěn）断。密集仓储系统调（diào）度架构如图5 所（suǒ）示。

    作业能力评估

     四向车的作业能力受仓库（kù）订单任务、调（diào）度（dù）技术（shù）、存储策略、作业模式、设备技术参数等因素的影响，其（qí）高低直接影响密（mì）集仓（cāng）储系统的效率。四向车在垂直交叉轨道上切换方向完成货（huò）物的（de）水平出入库，具备单一作业和复（fù）合（hé）作业两（liǎng）种模式。

       在（zài）单（dān）一作业模式中，四向车一个周期内只完成一个出（入）库（kù）任务；在复（fù）合作业模式（shì）中，设（shè）备一个周（zhōu）期内完成（chéng）入库和出库两（liǎng）个任务。在基于每层一台四向车的（de）系统（tǒng）配置下:

      1）在单一作业（yè）模式中，四向车入（rù）库作业和（hé）出库的作业时间相同，假设每层四向车的平均单一作业时间为t1, 则该模式下的出入库能力η1 可计算为

    2）在复合作业模式中，假设四向车的平均复合作业为t2, 则对应的出入库η2 为

 

      案例四向车已在某公司密集库项目中得到实际应用。该密集库实现化工（gōng）成品（pǐn）、半成品存储，整盘入出及拣选出库等功（gōng）能，总的占地面积为1 765 m2，货架总体高度为12 m，共有货位4122 个。单元托盘尺寸为1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 长× 宽× 高)，单元最大载重为1000 kg（含托盘）。仓库中整体入出库量不少于150 托/h，设备配置有四向车（chē）8 台，提（tí）升机3 台，输送机系统6套。根据（jù）该企业对（duì）现代化物流的不（bú）同需求，在做大量（liàng）的需求调研和分析后（hòu），设计（jì）出一套符合该企业需求、性价（jià）比高、可拓（tuò）展的方案（àn），经实际测试该（gāi）密集存储系统项目建成后与传统立体库相比（bǐ），库（kù）容量提高了35%，设备运行用电量（liàng）能耗降低了30%。

       优越性能

     ① 提高空间利用率：其空间利用率为普通平库的3-5倍； 

      ② 利用系统对货品进行准确无误的管理，减少了在存储货物中出现的差错； 

      ③ 货物在（zài）运送中实现自动化，减少货物的破损率； 

      ④ 从传统的“结果导向”转变成“过程控制”，从传统（tǒng）的“数（shù）据录入”转 变成“数据采集”； 

      ⑤ 先进的（de）物流系统，提高（gāo）企业生产管理水平；

      ⑥ 适（shì）用环境不受层高（gāo）限制，适用于低（dī）于5米高仓库（kù）和高于24米（mǐ）以上（shàng）仓库都很（hěn）适用。

       案例图片（piàn）