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2024-02-19
基于全自动起重机车间的物流搬运系统
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- 发布时间：2021-08-17
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【概要描述】在机械制造中，生产车间对大型加工件的搬运大多数采用桥式起重机或叉车 来完成，这些设备都是人工操作，无法实现智能化、数字化。本项目利用计算机 网络技术、软件技术和控制技术，完成生产物料软件系统设计和全自动桥式起重 机研制，构建数字化车间生产物料系统，实现中铝萨帕特种铝材有限公司生产车 间全自动生产物流搬运、装卸、物流跟踪、定位、记录和调度。
基于全自动起重机车间的物流搬运系统
【概要描述】在机械制造中，生产车间对大型加工件的搬运大多数采用桥式起重机或叉车 来完成，这些设备都是人工操作，无法实现智能化、数字化。本项目利用计算机 网络技术、软件技术和控制技术，完成生产物料软件系统设计和全自动桥式起重 机研制，构建数字化车间生产物料系统，实现中铝萨帕特种铝材有限公司生产车 间全自动生产物流搬运、装卸、物流跟踪、定位、记录和调度。
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在机械制造中，生产车间对大型加工件的搬运大多数采用桥式起重机或叉车 来完成，这些设备都是人工操作，无法实现智能化、数字化。本项目利用计算机 网络技术、软件技术和控制技术，完成生产物料软件系统设计和全自动桥式起重 机研制，构建数字化车间生产物料系统，实现中铝萨帕特种铝材有限公司生产车 间全自动生产物流搬运、装卸、物流跟踪、定位、记录和调度。
一、导言
数字化车间生产物流系统主要由工业计算机网络系统、通讯和控制系统，生 产物流信用管理系统和智能物料搬运系统组成。采用全自动桥式起重机作为智能 物料搬运设备，首要工作是确定标准化物料吊装工具(包括吊具和料框)和加工 件在车间的各种工位，关键工作是全自动桥式起重机的运行控制和定位。根据重 量萨帕特种铝材有限公司铝型材生产工艺流程和车间布置，在车间内部加工的搬 运采用全自动桥式起重机来完成，而车间之间加工件的搬运采用 AGV 小车来完成，其生产吊运指令由生产物流系统下达。
二、主要研究内容
本项目研制的基于全自动起重机的车间物流搬运系统是通过生产物流管理 系统实现管理装有铝型材的料框在生产工艺流程中各个工位、生产车间中转库房之间的自动流转，并记录物流信息;记录每一条生产指令信息(即料框移动位置)，生产指令通过控制系统下达到各个自动执行子站。主要研究内容包括生产物流管 理系统设计、全自动桥式起重机研制、数字化车间计算机网络系统和通讯设计。
1、生产物流管理系统设计
(1) 系统功能
1) 记录装有铝型材的料框在生产工艺流程中各个装卸工位、生产车间缓存 区的物流和位置信息;
2) 记录空料框在缓存区的位置信息，以及在运输托架上的物流信息;
3) 各车间操作站输入本车间内部料框搬运信息，即下达料框搬运生产指令 ，由主 PLC 向对应车间的全自动桥式起重机的 PLC 发出控制指令，起重机自动完成料框的搬运。
4) 料框在各车间之间的搬运，由时效炉(IUT)的 AGV 小车完成，信息通
过生产物流系统的主 PLC 和IUT 系统的主PLC 之间进行交换;
5) 根据铝型材的长短，可以 1 个料框、两个料框组合或 3 个料框组合装一种规格型号的铝型材，由装料登记开始进入生产物流管理系统，以后系统能够自 动判断料框的组合状况，并能给全自动桥式起重机下达正确的指令;
6) 能够准确查询每个生产车间中缓存区、装卸工作和工位上存放料框和铝 型材的详细情况;
7) 各车间操作站能动态显示本车间的料框存放情况和起重机工作状况;
8) 能够查询每个料框在各个生产车间的物流信息。
(2) 生产物流流程
装料料框和空料框在各个车间之间的生产物流流程图如图所示。
(3) 软件界面
1~7 车间软件界面相同，各车间只是对应的料框位置及层数显示不同。操作界面如图 2 所示。
2、全自动桥式起重机研制
(1) 方案概述
12t 全自动桥式起重机电气系统采用“遥控操作+PLC 控制+变频驱动+检测定位+人机监控”的网络结构。PLC 采用 AB 公司产品Conpactlogix 系列，变频驱动采用 AB 公司 PowerFlex 系列变频器，PLC 与变频器采用以太网通讯连接，检测定位分为大车条形码绝对定位和起升编码器定位，遥控器采用瑞典奥 凯斯通遥杆式遥控器，触摸屏采用 AB 公司 7 寸触摸屏。其电气控制原理图如图 3 所示。
图 4 是中铝萨帕特种铝材有限公司生产车间 12t 全自动桥式起重机现场采用光栅图，其防摇技术采用导向定位套装置，大车位置检测技术(图 5)，实现了全自动生产物流搬运、装卸、物流跟踪、定位、记录和调度。
(2) 电气控制系统
系统主要由供配电系统、起升变频调速系统、大车变频调速系统、大车条 形码定位检测系统、起升编码器定位检测系统、PLC 控制系统、遥控操作、触摸屏故障监控等组成。
(3) 计算机网络和通信系统设计
(1) 计算机网络系统设计
生产物流系统内部网络采用以太网，由核心交换机和汇集交换机两层架构 组成，链路采用光纤、六类屏蔽双绞线和红外无线通信。生产物流系统网络通 过主 PLC 的一个通信模块 1756-EN2T 与 SCAP 工厂的 PLC 网络主交换机连接，可以和其他子系统进行通讯。其网络拓扑图如图 6 所示。
核心交换机和汇集交换机选用美国罗克韦尔公司的工业级交换机，全自动桥 式起重与生产物流系统网络采用无线连接，为保证无线链路的可靠性，采用劳 易测DDL200 红外通信设备;为保证数据存储安全，数据库服务器采用双硬盘做磁盘镜像。
(2) 通信系统设计
生产物流管理软件与本系统 PLC 通过以太网生产者/消费者模式来通信，本系统主 PLC 与工业其他子系统通过以太网生产者/消费者或者 Message 方式来通信;本系统主 PLC 与每台全自动桥式起重机子 PLC 通过以太网生产者/消费者或 Message 方式来通信。
三、未来发展
本案例主要研究的数字化车间生产物流系统，它是数字化工厂的一部分，未 来要与企业的 ERP 系统或者生产管理系统更好地结合起来，实现无缝链接， 使数字化工厂成为现实。
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