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        SOLUTION

        解決方案

        大型立庫運行監測系統設計方案

               一、總體方案
               自動化立體倉庫是現代物流系統的樞紐和核心,其管理系統和監控系統是自動化立體倉庫的核心。
               自動化立體倉庫系統的結構在不同企業和行業具有不同的特點,但在功能層次看,將自動化立體倉庫系統分為3個層次:管理層、監控層、執行層,如圖1所示。管理層是自動化倉儲系統的中樞,接受上級系統(生產系統、銷售系統)的指令,管理庫存、入庫和出庫等;監控層接受來自管理層的指令,控制物流設備完成指令所規定的任務,實時監控物流系統的狀態,將監控到的信息反饋到管理層,為管理層調度決策提供參考;執行層接受控制層的指令,控制設備執行各種操作。通過管理層、監控層與執行層的協調工作,以滿足現代物流倉儲技術發展的需要。
         

        圖片1.png

         
               由于本立庫屬于單元/揀選式自動立體倉,建筑方式為分離式自動倉,單元貨架式存取貨物,單元貨格式貨架,功能為:來貨自動化入庫,出貨自動化出庫;出庫進行檢定作業,來貨入庫未經檢定。
               倉庫規劃采用14組貨架,通過巷道連接天軌地軌,結合40臺輸送機、10臺堆垛機、16臺頂升移裁機構、6臺機械手、6臺RFID標簽機進行整體協同工作。設備常年運轉,需要定期的維護與檢修,對設備和環境的實時狀態運行監控,直接關系到生產效率和貨物吞吐量,本系統設計智能倉庫的意義在于將立庫作為一個整體進行實時監測,包括溫濕度環境,電機運行狀態,貨架與天軌地軌的姿態,預防和提前發現設備是否損傷、老化、需要更換油品,減少和盡量避免因以上原因導致的減產甚至重大安全事故風險。
         設計思路:
                根據實時監測需求選取傳感器采集數據,實時通過無線模塊發射到上層監測系統,將環境溫濕度,電機運行狀態,貨架狀態等數據發送給倉儲管理系統,進行整體研判和管理。
                二、傳感器需求及選型
                1、整個倉庫環境指標監測(如倉庫濕度、溫度)
                環境溫濕度傳感器,采用美國TE的溫濕度一體傳感器HTU21。
                2、倉庫設備運行狀態監測(具體檢測設備有堆垛機、輸送機、頂升移載機、機械手)分列如下:
                堆垛機10臺
                堆垛機主要檢測如下主要環節及零部件
                A、電機
                電機主要監測其運行溫度、電機轉速、電機振動、電機電壓電流、機油潤滑油使用情況以及其他影響電機壽命部件;
                西門子電機存儲溫度為-25~+50度,油槽運行溫度≥80度必須報警并切斷電機電源停機。由于專業溫度傳感器實時采集數據主要用于大型機組的貼片式溫度,本項目可直接采用熱保護變頻器作為保護開關。
                計劃采用法國德力西 電機馬達熱過載保護繼電器NR2JRS1DS-25/Z 4-6A。
                電機轉速一般采用霍爾效應傳感器,根據轉速高低采取測頻法或測周法,或者兩者結合。計劃采用德國倍加福的藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000。
               電機震動是在運行時檢測,減速器和電機是否有明顯的震動,噪聲和變化。需要采用加速度傳感器和上位機軟件來實時監測,可參考GB20068-2008軸中心高度56mm及以上電機機械振動的測量評定及限值標準。計劃根據安裝條件采用江蘇聯能電子CA-YD-188T單軸振動傳感器進行監測。
               電機電壓電流傳感器計劃采用瑞士萊姆公司的電流傳感器。西門子齒輪電機的頻率/電壓一般在50HZ/220 380 VD/Y,6.20/3.60A,1.5KW,1440/min.先計劃采用at-b10測量交流電流,后續再根據安裝條件選擇PCB或螺釘安裝的LV-25P或LV100.測量電壓。
               潤滑油使用情況分為油位和油品品質兩種傳感器,油位傳感器屬于齒輪電機自帶,可以根據紅色空位觀測。重點是檢測外殼與軸密封是否在長期使用中漏油,從排氣閥或者迷宮式密封可能會溢出功能性油霧(試運轉期過后產生可視的液滴、小細流),可采用機油結合劑清除。油霧探測一般在大型千瓦級柴油機上采用,本項目可采用人工定期巡檢。
               油品品質與所采用的潤滑油種類,添加劑種類,使用油槽溫度(≤80度),是否含有油中異物有關,可采用粘度和溫度組合檢測。計劃采用深圳亞泰光電公司油液/溫度在線監測傳感器。
               B、貨叉
               貨叉為堆垛機叉取存放貨物的關鍵部件,主要對其貨叉磨損度、是否有彎曲變形;
               貨叉彎曲變形是因為過載受力,按照GB5182標準,新貨叉按照三倍額定量程過載進行超負荷檢測。
               貨叉磨損度建議按照國標TB/T 2620 1995定期進行人工卡尺檢測,包括貨叉水平段和垂直段,安裝部位的磨損。
               本部分建議人工定期檢查。
               C、載貨臺
               載貨臺為堆垛機運行時貨物存放的平臺,主要對載貨臺定位精度,在運行過程中是否有定位偏差進行監測;
               主要采用升起傳感器和貨叉位置傳感器進行載貨臺升降位置和刀體伸縮位置的定位檢測。采用德國倍加福二維碼定位系統PCV100-…….R4和藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000。
               D、鋼繩、纜繩
               鋼繩、纜繩的張力、是否松動等監測
               可安裝張力傳感器進行張力,松動的監測,明確量程范圍,安裝方式后可采用國產如安徽感航電子產品SA-HS1。
               輸送機40臺
               A、電機
               電機主要監測其運行溫度、電機轉速、電機電壓電流、機油潤滑油使用情況以及其他影響電機壽命部件;
               電機監測方案選型同上
               B、運行速度
               采用皮帶輸送機速度傳感器與液力制動系統聯動,采用感航電子SG5速度傳感器,并采用加速度傳感器監測,避免飛車事故。采用德國倍加福加速度傳感器ACX04-F99-I-V15。
               頂升移栽機構16臺
               A.電機
               電機主要監測其運行溫度、電機轉速、電機電壓電流、機油潤滑油使用情況以及其他影響電機壽命部件;
               電機監測方案選型同上。
               B.氣缸
               主要對頂升的氣缸氣壓進行監測,當達到某種臨界值時發出警告
               采用氣缸磁性感應開關來檢測氣缸活塞磁環磁力的ON/OFF狀態。計劃采用德國倍加福磁式傳感器MB-F32-A2。

               機械手 6臺
               機械手是自動拆碼貨物專用設備,監測點如下:
               A.電機
                電機主要監測其運行溫度、電機轉速、電機電壓電流、機油潤滑油使用情況以及其他影響電機壽命部件;
                電機監測方案選型同上
               B.夾具夾頭
               夾具夾頭是否發生張力、壓力異常,是否發生變形、松動。
               建議人工定期巡檢。
               C.探針
               探針是否發生松動、老化,從而影響機械手定位精度。
               建議人工定期巡檢。
               D.潤滑油
               潤滑油更換提醒,主要從油位和油品品質兩方面設計,見電機選型。

               貨架傾斜度
               14組貨架高度為21米左右,每組背靠背貨架之間相連接, 7個巷道之間又通過天軌相連接,倘若貨架發生傾斜甚至倒塌,整個貨架區域都將發生傾倒,因此需要對貨架傾斜度有一個實時監測。由于載貨臺與貨物對單立柱的偏心作用,以及行走、制動和加速度的水平慣性力的作用對立柱會產生動、靜剛度方面的影響。堆垛機的機架沿天軌運行。為防止框架傾倒,上梁裝有導引輪。
         現場有14000個貨位,14組貨架存在于巷道內,巷道通過天軌地軌相互連接。計劃采用拉繩位移傳感器通過延長線斜拉索固定到貨架頂角,監測貨架角度變動導致鋼繩的位移變化,建議采用世界領先的美國CELESCO公司的PT4MA-.....420E-M6,傳感器本身量程5米,加長30米延長線。

         

               另外,增加毫米波雷達傳感器用來監測巷道及天軌的點位變化,量程可達100-200米,精度高??刹捎冒不崭泻诫娮雍撩撞óa品。
         根據以上分析總結出傳感器選型見表1。
                表1 傳感器選型


             設備名稱

        臺套

        傳感器

        數量

        型號

        備注

        環境溫濕度

        整體倉庫

        溫濕度

        4-10

        美國TE    HTU21

        數字輸出

        堆垛機

        10

        電機溫度

        10

        法國德力西熱過載保護繼電器NR2JRS1DS-25/Z 4-6A

        開關量

         

         

        電機轉速

        10

        德國倍加福的藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000

         

         

         

        電機震動

        10

        江蘇聯能電子CA-YD-188T單軸振動傳感器

         

         

         

        電流電壓

        10

        萊姆at-b10

        交流電流

         

         

        潤滑油品質

        10

        亞泰光電粘度+溫度

         

         

         

        載貨臺升降

        10

        德國倍加福二維碼定位系統PCV100-…….R4

         

         

         

        刀體位置

        10

        德國倍加福的藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000

         

         

         

        纜繩張力

        10

        感航電子張力SA-HS1

         

        輸送機

        40

        電機溫度

        40

        法國德力西熱過載保護繼電器NR2JRS1DS-25/Z 4-6A

         

         

         

        電機轉速

        40

        德國倍加福的藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000

         

         

         

        電機震動

        40

        江蘇聯能電子CA-YD-188T單軸振動傳感器

         

         

         

        電流電壓

        40

        萊姆at-b10

         

         

         

        潤滑油品質

        40

        亞泰光電粘度+溫度

         

         

         

        皮帶加速度

        40

        德國倍加福加速度傳感器ACX04-F99-I-V15

         

         

         

        皮帶傳輸速度

                            40

        感航電子SG5速度傳感器

         

        頂升移栽機構

        16

        電機溫度

        16

        法國德力西熱過載保護繼電器NR2JRS1DS-25/Z 4-6A

         

         

         

        電機轉速

                            16

        德國倍加福的藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000

         

         

         

        電機震動

        16

        江蘇聯能電子CA-YD-188T單軸振動傳感器

         

         

         

        電流電壓

        16

        萊姆at-b10

         

         

         

        潤滑油品質

        16

        亞泰光電粘度+溫度

         

         

         

        氣缸活塞狀態

        16

        德國倍加福磁式傳感器MB-F32-A2

         

        機械手

        6

        電機溫度

        6

        法國德力西熱過載保護繼電器NR2JRS1DS-25/Z 4-6A

         

         

         

        電機轉速

        6

        德國倍加福的藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000

         

         

         

        電機震動

        6

        江蘇聯能電子CA-YD-188T單軸振動傳感器

         

         

         

        電流電壓

        6

        萊姆at-b10

         

         

         

        潤滑油品質

        6

        亞泰光電粘度+溫度

         

        貨架

        14

        傾斜度

        14

        美國CELESCO PT4MA-.....420E-M6帶30米延長線。

         

        天軌地軌

        7

        位移形變

        7

        毫米波

         

         

        1. 通訊方案設計

               為實現對以上監測點的實時監測,需將以上傳感器的檢測信息傳輸到監控中心,以便執行相應措施。這里采用中興通訊ME3612與各個傳感器相連,該模塊支持NB-IOT/Emtc/EGPRS通信標準的窄帶蜂窩物聯網通信模塊,由感航電子進行嵌入式開發單片機集成采集卡,形成采集-傳輸通信模塊,然后通過4G網絡傳到無線監控平臺。維護人員也可以通過移動APP軟件接收服務器的推送信息,遠程監測立庫的運行狀態。
         

        圖片2.png

            

               本方案具有安裝方便、功耗低續航時間長、可靠性高以及容錯率高等優點。另外,在設備位置確定后才可確定傳感器模塊與通訊模塊的連接方式。

         

         

        1. 設備預算

        監測內容

        應用

        名稱

        型號

        樣品價格(元)

        1、環境溫濕度

        倉庫內部環境

        溫濕度傳感器

        美國TE  HTU21

        25

        2、電機安全

        電機熱保護

        溫度開關

        法國德力西熱過載保護繼電器NR2JRS1DS-25/Z 4-6A

        26

        3、電機安全

        電機轉速

        轉速傳感器

        德國倍加福藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000

        2575

        4、電機安全

        電機振動

        單軸振動傳感器

        江蘇聯能電子CA-YD-188T

        850

        5、電機安全

        電機電流

        電流傳感器

        瑞士萊姆AT-b10

        750

        6、電機安全

        電機潤滑油品質

        油品粘度+溫度傳感器

        深圳亞泰光電粘度+溫度

        暫無

        7、堆垛機

        載貨臺升降

        升起傳感器

        德國倍加福二維碼定位系統PCV100-…….R4

        11800

        8、堆垛機

        刀體伸縮位置定位

        位置傳感器

        德國倍加福藍光編碼器ENI58IL-S…….-5000

        2575

        9、堆垛機

        纜繩張力

        張力傳感器

        感航電子張力SA-HS1(中位量程)

        780

        10、輸送機

        皮帶速度

        皮帶速度傳感器

        感航電子SG5速度傳感器

        750

        11、輸送機

        皮帶加速度

        皮帶加速度傳感器

        德國倍加福加速度傳感器ACX04-F99-I-V15

        4180

        12、頂升移栽機構

        氣缸活塞狀態

        氣缸磁性感應開關

        德國倍加福磁式傳感器MB-F32-A2

        1180

        13、貨架

        貨架傾斜狀態

        拉繩位移傳感器

        美國CELESCO PT4MA-.....420E-M6帶30米延長線。

        9800

        14、天軌

        天軌位置形變

        毫米波傳感器

        感航電子毫米波

        需要現場設計后選型

        15、通信模塊

        數據采集卡+無線傳輸模塊,與上位機通信。

        根據現場布局開發設計多通道采集卡

        中興通訊ME3612+感航電子自主研發單片機采集卡

        480

         

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