《智能倉儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)》 課件-1.2-智能倉儲(chǔ)的系統(tǒng)組成

智能倉儲(chǔ)的系統(tǒng)組成一、典型智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的硬件組成二、典型智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的通信拓?fù)潢P(guān)系三、典型智能倉儲(chǔ)的軟件拓?fù)潢P(guān)系一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成AS/RS立體倉貨到人揀選BTB實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（后文簡稱：平臺(tái)）展示了物流自動(dòng)化、生產(chǎn)數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化等思想，涉及信息采集技術(shù)、物流輸送技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、倉庫管理與控制技術(shù)、物流管理技術(shù)、智能揀選技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域的知識(shí)和技能。圖1展示了平臺(tái)的單元組成，硬件單元主要包括基臺(tái)、收貨臺(tái)單元、輸送系統(tǒng)、巷道倉儲(chǔ)單元、托盤機(jī)單元、轉(zhuǎn)臺(tái)單元、智能揀選單元、監(jiān)控單元、RFID模塊單元、總控單元、WMS服務(wù)器、倉庫基礎(chǔ)設(shè)施等部分。網(wǎng)絡(luò)單元由工業(yè)交換機(jī)、無線路由器組成可提供現(xiàn)場有線網(wǎng)絡(luò)及WIFI無線網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)單元組合后可快速固定在基臺(tái)上，布置遠(yuǎn)程IO模塊通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信號監(jiān)控和控制協(xié)調(diào)，用以滿足不同的工藝流程要求和功能實(shí)現(xiàn)。每個(gè)單元可以與其他單元進(jìn)行拼接，根據(jù)工序順序，自由組合成適合不用功能要求的布局形式。一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成托盤機(jī)基臺(tái)輸送線巷道倉儲(chǔ)單元總控單元收貨平臺(tái)智能揀選單元WMS監(jiān)視屏人機(jī)交互平臺(tái)圖1AS/RS立體倉貨到人揀選BTB實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（平臺(tái)）一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成1.基臺(tái)基臺(tái)單元尺寸規(guī)格為3.75×3.75m，由9塊1.25m×1.25m平臺(tái)拼接，高度為200mm，如圖2所示。臺(tái)面上面板材料為碳鋼，能利用磁力座在其上方快速固定各個(gè)模塊單元，為搭建各種布局形式奠定了基礎(chǔ)，基臺(tái)亦可根據(jù)教學(xué)需求拓展更大的面積。圖2基臺(tái)一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成2.收貨平臺(tái)收貨工作站由工作臺(tái)、打印機(jī)、電腦主機(jī)、手持掃碼終端構(gòu)成，如圖3所示。收貨平臺(tái)可以滿足兩種作業(yè)工作：（1）收貨作業(yè)，包括：到達(dá)產(chǎn)品卸貨、貨物外觀查驗(yàn)、檢查物料的數(shù)量和質(zhì)量是否與貨單一致、更新庫存等。（2）入庫作業(yè)，根據(jù)WMS系統(tǒng)提示將托盤與碼好的物料進(jìn)行信息綁定建檔。方便后續(xù)將綁定好信息的托盤放置入庫端輸送機(jī)，執(zhí)行托盤入庫。圖3收貨平臺(tái)WMS管理界面打印機(jī)手持掃碼終端電腦主機(jī)工作臺(tái)一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成3.輸送單元輸送單元可以組成輸送線，是物流系統(tǒng)的必備基本組成部分，包括移載輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、同步帶輸送機(jī)、輥筒輸送機(jī)等。輸送單元負(fù)責(zé)接駁物流系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，硬件結(jié)構(gòu)主要包含輸送機(jī)本體、調(diào)速控制器，遠(yuǎn)程IO模塊、光電傳感器、磁力腳座等組件構(gòu)成，如圖4、圖5、圖6所示。輸送單元可以根據(jù)不同場景，高度模塊化單元自由組合，各單元的流程控制信號由遠(yuǎn)程I/O模塊通過工業(yè)以太網(wǎng)與總控單元實(shí)現(xiàn)交互。圖4移栽輸送機(jī)電氣柜輸送機(jī)構(gòu)RFID讀寫器RFID控制器光電傳感器磁力腳座頂升移載機(jī)一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成圖6皮帶輸送機(jī)圖5同步帶輸送機(jī)光電傳感器輸送機(jī)構(gòu)磁力腳座輸送機(jī)機(jī)架電源快插光電傳感器輸送機(jī)機(jī)架輸送機(jī)構(gòu)電源快插RFID控制器磁力腳座電氣柜一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成4.轉(zhuǎn)臺(tái)單元轉(zhuǎn)臺(tái)又稱旋轉(zhuǎn)輸送臺(tái)，用于貨物周轉(zhuǎn)箱的90°、270°的轉(zhuǎn)向輸送或停止，根據(jù)WMS的指令將周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)運(yùn)到相對應(yīng)位置，如圖7所示。轉(zhuǎn)臺(tái)由輸送機(jī)構(gòu)、氣缸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、光電傳感器、電器柜、磁力腳座等部分組成。設(shè)備尺寸：L260×W260×H635mm，磁力腳座可以讓轉(zhuǎn)臺(tái)單元與基臺(tái)快速固定。圖7轉(zhuǎn)臺(tái)單元一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成5.巷道倉儲(chǔ)單元巷道自動(dòng)化立體倉庫，是物流倉儲(chǔ)中的核心設(shè)備，如圖8所示。利用立體倉庫設(shè)備可實(shí)現(xiàn)倉庫高層合理化、存取自動(dòng)化、操作簡便化。此處的巷道倉儲(chǔ)單元是微縮化的巷道式自動(dòng)化立體庫，主要由設(shè)備底架、出入庫輸送機(jī)、堆垛機(jī)、立體貨架、電氣控制系統(tǒng)等組成。根據(jù)WMS指令，巷道堆垛機(jī)穿行于貨架之間的巷道中，完成存、取托盤的工作。運(yùn)用一流的集成化物流理念，采用先進(jìn)的控制、總線、通訊和信息技術(shù)，通過以上設(shè)備的協(xié)調(diào)動(dòng)作進(jìn)行出入庫作業(yè)。圖8巷道倉儲(chǔ)單元一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成6.智能揀選單元智能揀選單元通過協(xié)作機(jī)器人可以對托盤上的物料進(jìn)行拆垛操作，也可以把物料放在托盤上進(jìn)行碼垛操作。托盤位置的RFID讀寫器可以讀取托盤信息，協(xié)作機(jī)器人攜帶3D視覺相機(jī)對托盤進(jìn)行指定信息的拆垛與碼垛工作，并將完成后的信息傳輸給中控系統(tǒng)，如圖圖9所示。平臺(tái)的智能揀選單元、由設(shè)備臺(tái)架、協(xié)作機(jī)器人、3D視覺相機(jī)、顯示器、控制系統(tǒng)、磁力腳座等部分組成。磁力腳座可以讓智能揀選單元在基臺(tái)上快速固定。圖9智能揀選單元一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成7.托盤機(jī)單元平臺(tái)的托盤機(jī)單元主要由設(shè)備臺(tái)架、自動(dòng)托盤系統(tǒng)、輸送機(jī)、控制系統(tǒng)、磁力腳座等部分組成。托盤機(jī)單元可以對空托盤進(jìn)行回收，也可以作為托盤倉向生產(chǎn)線提供托盤，如圖10所示。（1）托盤回收當(dāng)空托盤輸送到托盤機(jī)上時(shí)，自動(dòng)托盤系統(tǒng)可以將托盤依次托起堆疊放入托盤倉。（2）托盤供料當(dāng)生產(chǎn)線需要空托盤時(shí)，自動(dòng)托盤系統(tǒng)可以將托盤倉里的托盤依次取出，提供給輸送線。（3）物料暫存當(dāng)生產(chǎn)線上的物料需要調(diào)整輸送順序時(shí)，托盤機(jī)單元可以充當(dāng)暫存站。圖10托盤機(jī)一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成8.WMS監(jiān)視屏WMS監(jiān)視屏不僅可以實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場監(jiān)控畫面，而且還實(shí)時(shí)顯示訂單信息，如圖11所示。圖11WMS監(jiān)視屏一、典型智能倉儲(chǔ)的硬件組成9.總控單元總控單元是各單元程序執(zhí)行和動(dòng)作流程的總控制端，是工作站的核心單元，由工作臺(tái)、控制模塊、操作面板、電源模塊、氣源模塊、顯示終端、交換機(jī)、三色燈等組件構(gòu)成，如圖12所示。圖12總控單元總控制柜主控顯示屏二、典型智能倉儲(chǔ)的通信拓?fù)潢P(guān)系如圖13所示，為智能倉庫的電氣拓?fù)鋱D。系統(tǒng)架構(gòu)是由WMS、WCS、PLC控制系統(tǒng)和外部系統(tǒng)四部分組成。圖13智能倉儲(chǔ)的通信拓?fù)涠?、典型智能倉儲(chǔ)的通信拓?fù)潢P(guān)系1.WCS與PLCWCS系統(tǒng)是介于WMS系統(tǒng)和PLC控制器之間的一層管理控制系統(tǒng)。一方面，它與WMS系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，接受WMS系統(tǒng)的指令，并將其發(fā)送給PLC控制器，從而驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)線啟動(dòng)相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作。另一方面，它將PLC系統(tǒng)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反映在界面上，并提供對PLC控制器和生產(chǎn)線的手動(dòng)調(diào)試接口。2.PLC與PLCPLC與PLC之間主要通過S7協(xié)議進(jìn)行通信，S7通信支持包括西門子S7系列的S7-200、S7-200Smart、S7-300、S7-400、S7-1200以及S7-1500PLC控制器的以太網(wǎng)通信。總控PLC將取/放料的倉位、取/放料指令等信息傳輸給巷道倉儲(chǔ)單元的PLC，巷道倉儲(chǔ)單元的PLC會(huì)將物料是否到位、倉儲(chǔ)單元運(yùn)行狀態(tài)等信息反饋給總控PLC。如此，巷道倉儲(chǔ)單元可與智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)中的輸送鏈之間協(xié)作來完成物料的出/入庫作業(yè)。二、典型智能倉儲(chǔ)的通信拓?fù)潢P(guān)系3.PLC與模塊單元PLC與各單元模塊之間采用Profinet協(xié)議進(jìn)行通信。在此通信過程中，PLC作為總站向各個(gè)模塊發(fā)送控制指令，各模塊中的遠(yuǎn)程端子作為Profinet從站接收該控制指令進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)從站也會(huì)向總站反饋設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息。遠(yuǎn)程端子與單元模塊內(nèi)部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如氣缸、電機(jī)、傳感器等）利用IO進(jìn)行通信。4.協(xié)作機(jī)器人與3D視覺控制器3D視覺傳感器作為揀選單元的眼睛，通過TCP/IP與視覺控制器進(jìn)行通信。協(xié)作機(jī)器人需要根據(jù)視覺檢測信息執(zhí)行后續(xù)作業(yè)，就必須與視覺控制器建立通信關(guān)系，兩者之間為TCP/IP通信。協(xié)作機(jī)器人向視覺控制器發(fā)送啟動(dòng)視覺檢測、檢測信息上傳等指令，視覺控制器則將方位、姿態(tài)、顏色、形狀等檢測信息上傳至協(xié)作機(jī)器人，從而完成智能揀選作業(yè)。二、典型智能倉儲(chǔ)的通信拓?fù)潢P(guān)系5.PLC與RFID、觸摸屏觸摸屏，作為PLC控制器的人機(jī)交互界面，可以通過元件組態(tài)直接與PLC的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而對PLC控制下的執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。這里的通信方式取決于觸摸屏的類型，如果為西門子品牌的觸摸屏，如巷道倉儲(chǔ)單元與其對應(yīng)的觸摸屏，與PLC采用Profinet協(xié)議進(jìn)行通信；如果為第三方品牌的觸摸屏，如總控PLC對應(yīng)的觸摸屏，與PLC采用TCP/IP進(jìn)行通信。RFID可以在閱讀器與電子標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)交互。在智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)中，該電子標(biāo)簽承載著物料的倉位、種類、揀選等信息。RFID閱讀器與PLC采用TCP/IP進(jìn)行通信，在實(shí)際運(yùn)營中，RFID可以用于入庫時(shí)的托盤信息標(biāo)識(shí)，也可用于出庫時(shí)的信息校驗(yàn)等場景。三、典型智能倉儲(chǔ)的軟件拓?fù)潢P(guān)系在智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)中，多個(gè)軟件系統(tǒng)共同協(xié)作才能滿足作業(yè)的正常運(yùn)行。如圖14所示，這些軟件系統(tǒng)包括WMS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、標(biāo)簽打印系統(tǒng)等。智慧倉儲(chǔ)的軟件單元為PQ-WMS管控一體化倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，其包括了倉庫管理系統(tǒng)(WMS)和倉庫設(shè)備控制系統(tǒng)(WCS)的功能于一體。通過建立起業(yè)務(wù)系統(tǒng)與物流設(shè)備之間的通訊橋梁，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、調(diào)度底層的各種物流設(shè)備，使底層物流設(shè)備可以執(zhí)行倉儲(chǔ)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)過程，并且這個(gè)過程完全是按照程序預(yù)先設(shè)定的流程執(zhí)行的。圖14智能倉庫軟件控制拓?fù)鋱D三、典型智能倉儲(chǔ)的軟件拓?fù)潢P(guān)系PQ-WMS主要功能包括：商品基礎(chǔ)信息管理、供應(yīng)商信息管理、策略配置模塊、入庫管理、出庫管理、庫區(qū)管