本文關(guān)鍵詞：穿梭車(chē)在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的控制及應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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穿梭車(chē)在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的控制及應(yīng)用

發(fā)布日期： 2015-01-06 發(fā)布：  

  2014年12期目錄       本期共收錄文章20篇

　　【摘 要】我國(guó)工業(yè)、信息自動(dòng)化、物流倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)發(fā)展迅速，尤其是物流倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的發(fā)展速度較為顯著，自動(dòng)化物流系統(tǒng)在電力、服裝加工、食品、煙草、機(jī)械制造等領(lǐng)域的應(yīng)用漸趨廣泛，相關(guān)的物流設(shè)備也呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)，其技術(shù)水平也不斷得到提升。在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，物料主要采用帶式、輥道、鏈?zhǔn)�、積放、鏈板輸送機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行輸送，通常都是固定于地面上。若是把上述機(jī)械設(shè)備安裝上走行輪，并按照固定的路徑進(jìn)行移動(dòng)，做成了穿梭車(chē)。穿梭車(chē)一般具有動(dòng)態(tài)移載的特點(diǎn)，可以使物料在不同工位間的傳送以及輸送線布局更為便捷和緊湊，實(shí)現(xiàn)了物料傳輸?shù)母咝浴?
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　　【關(guān)鍵詞】穿梭車(chē)；往復(fù)式；環(huán)行；自動(dòng)化；控制與應(yīng)用
　　穿梭車(chē)又稱為軌道式自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（rail guide vehicle），具有速度快、可靠性高、成本低等特點(diǎn)，主要用于物料輸送、車(chē)間裝配等，穿梭車(chē)是伴隨著自動(dòng)化物流系統(tǒng)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)而產(chǎn)生的設(shè)備，它既可作為立體倉(cāng)庫(kù)的周邊設(shè)備，也可作為獨(dú)立系統(tǒng)。穿梭車(chē)可以便捷地與其他物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接，如出入庫(kù)站臺(tái)、各種緩沖站、輸送機(jī)、升降機(jī)和機(jī)器人等，按照計(jì)劃進(jìn)行物料的輸送。正常運(yùn)行時(shí)穿梭車(chē)無(wú)需人員操作，運(yùn)行速度快，顯著降低了倉(cāng)庫(kù)管理人員的工作量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)它的應(yīng)用可使物流系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)捷。穿梭車(chē)是全自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中搬運(yùn)轉(zhuǎn)送貨物的主要單機(jī)設(shè)備，具有節(jié)省人力、作業(yè)迅速準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。它由上位線控PLC調(diào)度、與站臺(tái)輸送設(shè)備連鎖動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)物料托盤(pán)的準(zhǔn)確搬運(yùn)，和其它設(shè)備共同組成完整的物流系統(tǒng)，從不同的軌道形式來(lái)看，穿梭車(chē)可具體分為環(huán)形穿梭車(chē)和往復(fù)式直行穿梭車(chē)，而環(huán)形穿梭車(chē)可以在相同的軌道上同時(shí)運(yùn)行多輛車(chē)，這樣能提升系統(tǒng)的出入庫(kù)能力，同時(shí)這也是未來(lái)穿梭車(chē)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。以下筆者將結(jié)合自身多年實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)本文，針對(duì)穿梭車(chē)在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的控制及應(yīng)用進(jìn)行集中闡述。
　　一、直行穿梭車(chē)
　　往復(fù)式直行穿梭車(chē)主要是應(yīng)用于自動(dòng)化物流系統(tǒng)中智能型軌道搬運(yùn)的機(jī)械設(shè)備。由穿梭車(chē)自身的控制系統(tǒng)通過(guò)車(chē)體所帶的測(cè)距傳感器、編碼器、條碼認(rèn)址等檢測(cè)傳感器定位車(chē)身位置和各個(gè)裝、卸工位，接收和輸出任務(wù)后以直線往復(fù)方式運(yùn)行，主要執(zhí)行自動(dòng)化物流系統(tǒng)中單元物料的高速平面自動(dòng)化輸送，是一種高效、靈活的物流設(shè)備。
　　1.構(gòu)成要素
　　往復(fù)式直行穿梭車(chē)由機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)兩大部份組成。
　　1.1機(jī)械部分
　　往復(fù)式直行穿梭車(chē)機(jī)械部分由車(chē)體和輸送裝置、走行部件、導(dǎo)軌部件等組成。
　　1.1.1走行部件
　　走行裝置由車(chē)架和走行驅(qū)動(dòng)裝置等組成，實(shí)現(xiàn)穿梭車(chē)的走行功能，并承載其它的部件。行走驅(qū)動(dòng)裝置主要由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)輪等組成。走行驅(qū)動(dòng)裝置的走行輪采用非金屬軟性材料，能夠減少運(yùn)行噪音和振動(dòng)，也可以延長(zhǎng)輪子的使用壽命。車(chē)體可根據(jù)總體工藝流量需要設(shè)計(jì)成雙車(chē)體，以適應(yīng)雙工位的需求，可提高總體輸送能力。
　　1.1.2輸送裝置
　　輸送裝置在穿梭車(chē)設(shè)備中的主要作用是輸送物料，安裝在車(chē)體上，框架部分主要使用鋼結(jié)構(gòu)。按照物料的不同形式，可以選擇皮帶輸送、鏈?zhǔn)捷斔汀⑤伒垒斔突蚴秦洸娴刃问健?
　　1.1.3導(dǎo)軌部件
　　導(dǎo)軌部件，穿梭車(chē)軌道上的滑觸線是穿梭車(chē)電力的來(lái)源。它也是承載穿梭車(chē)基礎(chǔ)與行走的導(dǎo)向。導(dǎo)軌具體分為專用鋁型材導(dǎo)軌和外購(gòu)型鋼軌兩種類(lèi)型。兩種導(dǎo)軌均配置了停止器，包含了支架和緩沖器等，安裝在軌道兩端位置，避免穿梭車(chē)發(fā)生意外狀況而脫離軌道。
　　1.2電氣系統(tǒng)
　　穿梭車(chē)電氣系統(tǒng)由本地計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）、物料檢測(cè)、位置檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)傳感器、聲光報(bào)警裝置等組成，根據(jù)不同的車(chē)型和用戶個(gè)性化需求，往復(fù)式直行穿梭車(chē)可自帶計(jì)算機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)。
　　1.2.1本地計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)
　　主要由一臺(tái)本地計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的信號(hào)發(fā)射、接收、處理單元構(gòu)成，其中本地計(jì)算機(jī)安裝有一套數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，用來(lái)管理穿梭車(chē)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，并與其他外圍計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后，發(fā)出指令來(lái)調(diào)度穿梭車(chē)的接貨、送貨。
　　1.2.2可編程控制器（PLC）
　　通過(guò)預(yù)先編制的程序，結(jié)合分布在穿梭車(chē)上的條碼識(shí)別、編碼器、光電開(kāi)關(guān)等傳感器和上位指令控制穿梭車(chē)的一切動(dòng)作。
　　1.2.3軌道電源供給系統(tǒng)
　　本地電控柜主要負(fù)責(zé)軌道電源供給，并與安裝在軌道附近的若干個(gè)本地操作盒一起為現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)行安全提供基本的保護(hù)。
　　1.2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和安全檢測(cè)
　　穿梭車(chē)行走電機(jī)和輸送電機(jī)各采用一臺(tái)變頻器控制，并采用激光測(cè)距、編碼器或條碼認(rèn)址和認(rèn)址檢測(cè)控制走行定位精度，貨物檢測(cè)開(kāi)關(guān)控制輸送電機(jī)啟停，另外，穿梭車(chē)的運(yùn)行安全由若干個(gè)安全檢測(cè)器件來(lái)保證。
　　2.技術(shù)參數(shù)
　　目前國(guó)產(chǎn)穿梭車(chē)的數(shù)據(jù)約為：運(yùn)行速度Vx≤200m/min，車(chē)載鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)上的輸送速度
　　3.應(yīng)用
　　自動(dòng)物流系統(tǒng)在規(guī)劃方案設(shè)計(jì)中，須從系統(tǒng)的出入庫(kù)能力、總體結(jié)構(gòu)、功能要求為設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)備選型時(shí)，首先要計(jì)算系統(tǒng)處理的流量、路線布局圖，再經(jīng)過(guò)能力仿真和計(jì)算后，才能確定采用的模式。根據(jù)輸送能力和工作形式的不同，在相同的速度、控制模式下可選單工位往復(fù)式直行穿梭車(chē)、雙工位往復(fù)式直行穿梭車(chē)、一軌雙車(chē)雙工位往復(fù)式穿梭車(chē)，再者，物料體積、外形也決定了移載和輸送的形式。
　　二、環(huán)行穿梭車(chē)
　　環(huán)行穿梭車(chē)主要是應(yīng)用于自動(dòng)化物流系統(tǒng)中智能型軌道搬運(yùn)的機(jī)械設(shè)備。由穿梭車(chē)自身的控制系統(tǒng)通過(guò)車(chē)體所帶的編碼器、條碼認(rèn)址等檢測(cè)傳感器定位車(chē)身位置和各個(gè)裝、卸工位，接收和輸出任務(wù)后以環(huán)行方式運(yùn)行，主要執(zhí)行自動(dòng)化物流系統(tǒng)中單元物料的高速平面自動(dòng)化環(huán)行單向輸送設(shè)備。
　　1.構(gòu)成要素
　　環(huán)形穿梭車(chē)由機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)兩大部份組成。 　　1.1機(jī)械部分
　　環(huán)形穿梭車(chē)機(jī)械部分由車(chē)體和輸送裝置、走行部件、導(dǎo)軌部件、萬(wàn)向輪等組成。
　　1.1.1車(chē)體和輸送裝置根據(jù)總體工藝流量需要可設(shè)計(jì)成雙車(chē)體，以適應(yīng)雙工位的需求，可提高總體輸送能力。輸送裝置可以選擇皮帶輸送、鏈?zhǔn)捷斔突蜉伒垒斔偷刃问健?
　　1.1.2走行部件由前后驅(qū)動(dòng)裝置組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在變頻器的控制下可同時(shí)平穩(wěn)的控制加減速。通過(guò)彈簧加載制動(dòng)，使制動(dòng)力在小車(chē)停止時(shí)始終起作用。與鏈條驅(qū)動(dòng)或皮帶驅(qū)動(dòng)相比，采用直接驅(qū)動(dòng)使機(jī)構(gòu)更為簡(jiǎn)化。
　　1.1.3導(dǎo)軌部件，穿梭車(chē)軌道上的滑觸線是穿梭車(chē)電力的來(lái)源，它也是承載穿梭車(chē)基礎(chǔ)與行走的導(dǎo)向。導(dǎo)軌具體分為專用鋁型材導(dǎo)軌和外購(gòu)型鋼軌兩種類(lèi)型。環(huán)行穿梭車(chē)配有維修站臺(tái)方便對(duì)穿梭車(chē)的維修、更換。
　　1.2電氣系統(tǒng)
　　環(huán)行穿梭車(chē)電氣系統(tǒng)由軌道電源供給系統(tǒng)、本地計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）、物料檢測(cè)、位置檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)傳感器、聲光報(bào)警裝置等組成，根據(jù)不同的車(chē)型和用戶個(gè)性化需求，環(huán)行穿梭車(chē)可自帶計(jì)算機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)。
　　1.2.1軌道電源供給系統(tǒng)，本地電控柜主要負(fù)責(zé)軌道電源供給，并與安裝在軌道附近的若干個(gè)本地操作盒一起為現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)行安全提供基本的保護(hù)
　　1.2.2本地計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，主要由一臺(tái)本地計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的信號(hào)發(fā)射、接收、處理單元構(gòu)成，其中本地計(jì)算機(jī)安裝有一套數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，用來(lái)管理穿梭車(chē)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，并與其他外圍計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后，發(fā)出指令來(lái)調(diào)度穿梭車(chē)的接貨、送貨。
　　1.2.3可編程控制器（PLC），通過(guò)預(yù)先編制的程序，結(jié)合分布在穿梭車(chē)上的條碼識(shí)別、編碼器、光電開(kāi)關(guān)等傳感器和上位指令控制穿梭車(chē)的一切動(dòng)作。
　　1.2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和安全檢測(cè)，穿梭車(chē)行走電機(jī)和輸送電機(jī)各采用一臺(tái)變頻器控制，行走電機(jī)采用條碼認(rèn)址和認(rèn)址檢測(cè)控制定位精度。另外，穿梭車(chē)的運(yùn)行安全由若干個(gè)安全檢測(cè)器件來(lái)保證。
　　2.環(huán)行穿梭車(chē)工作模式
　　環(huán)行穿梭車(chē)有兩種工作模式，本地計(jì)算機(jī)管理工作模式、本地遙控模式。
　　本地計(jì)算機(jī)管理工作模式，上位計(jì)算機(jī)通過(guò)安裝在現(xiàn)場(chǎng)附近的數(shù)據(jù)總線接口發(fā)出送貨和取貨指令，穿梭車(chē)通過(guò)安裝在車(chē)上的數(shù)據(jù)總線接口接收到指令，執(zhí)行送貨和取貨操作。操作完成后，再把完成情況通過(guò)數(shù)據(jù)總線接口發(fā)送給上位計(jì)算機(jī)。車(chē)輛處在完全自動(dòng)的狀態(tài)，每輛車(chē)通過(guò)安裝在車(chē)頭和車(chē)尾的檢測(cè)器件檢測(cè)與前面車(chē)輛的距離，自動(dòng)加減速、停車(chē)。送貨和取貨操作。
　　本地遙控模式當(dāng)使用遙控器將穿梭車(chē)切換到本地模式后，穿梭車(chē)不再受本地計(jì)算機(jī)控制。此時(shí)，只能使用遙控器操作穿梭車(chē)的動(dòng)作。這個(gè)工作狀態(tài)下，穿梭車(chē)可完成多段速前進(jìn)、后退、送貨和取貨操作。但此時(shí)，只能對(duì)一臺(tái)車(chē)輛進(jìn)行控制，不能多臺(tái)車(chē)同時(shí)運(yùn)行。
　　3.技術(shù)參數(shù)
　　目前國(guó)產(chǎn)環(huán)行穿梭車(chē)的數(shù)據(jù)約為：運(yùn)行速度Vx≤200m/min，車(chē)載鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)上的輸送速度Vy≤16m/min，行走定位精度±5mm，目前載重量1200kg，穿梭車(chē)行走L形軌道長(zhǎng)度為系統(tǒng)為L(zhǎng)≈65m，半徑R=1200mm彎道1個(gè)，穿梭車(chē)走行軌道間距為：950mm。
　　4.應(yīng)用
　　在系統(tǒng)處理能力在100～200次/小時(shí)、輸送路線不在一條直線、輸送物料需要排序且轉(zhuǎn)送站臺(tái)較多的情況下，一般采用單軌環(huán)形穿梭車(chē)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)總體平面布局。該系統(tǒng)原則上可替代直行穿梭車(chē)，可實(shí)現(xiàn)單軌雙向運(yùn)行。
　　三、對(duì)穿梭車(chē)在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的控制及應(yīng)用的討論
　　除了上述的兩種穿梭車(chē)外，轉(zhuǎn)軌穿梭車(chē)、多層穿梭車(chē)也在不斷得到應(yīng)用。以轉(zhuǎn)軌穿梭車(chē)為例，第一，這種穿梭車(chē)主要是由多輛轉(zhuǎn)軌穿梭車(chē)、軌道系統(tǒng)以及電控和調(diào)度系統(tǒng)等構(gòu)成。這意味著轉(zhuǎn)軌穿梭車(chē)并不能完成所有的工作，而是要在特定領(lǐng)域內(nèi)才能發(fā)揮出理想的工作成效。第二，在系統(tǒng)功能方面，轉(zhuǎn)軌穿梭車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)式穿梭車(chē)以及單軌環(huán)行穿梭車(chē)搬運(yùn)的一切功能哦，其中包含直行、轉(zhuǎn)彎、分叉行走以及物料搬運(yùn)。在岔道需改變前進(jìn)方向時(shí)，由穿梭車(chē)自行處理，利用轉(zhuǎn)向機(jī)來(lái)完改變行走方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自主換軌、轉(zhuǎn)向。和地面換軌的裝置相比，轉(zhuǎn)軌穿梭車(chē)軌道系統(tǒng)未使用換軌機(jī)構(gòu)或者扳道機(jī)構(gòu)，使用的卻是單車(chē)獨(dú)立控制，自行選用路線，具有高效性。在不同行業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)中，按照總體工藝以及能力需求，在系統(tǒng)能力大于200次/小時(shí)且轉(zhuǎn)送站臺(tái)較多時(shí)，使用單軌環(huán)行穿梭車(chē)將很難使調(diào)度系統(tǒng)的難度系數(shù)有所增加，而且穿梭車(chē)的交通容易堵塞，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體能力的下降，這種大流量高密度站臺(tái)的系統(tǒng)中使用轉(zhuǎn)軌穿梭車(chē)是必要的選擇。
　　結(jié)語(yǔ)：
　　穿梭車(chē)在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的使用，對(duì)物流系統(tǒng)工作效率的提升和工作質(zhì)量的保障，具有重要作用。在今后的自動(dòng)化物流系統(tǒng)，仍然會(huì)進(jìn)一步發(fā)揮出穿梭車(chē)的各項(xiàng)功能及特點(diǎn)。結(jié)合以上幾種穿梭車(chē)在物流系統(tǒng)中的技術(shù)特點(diǎn)，在自動(dòng)化物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的使用要求，選擇可靠、使用、經(jīng)濟(jì)的穿梭車(chē)設(shè)備。
　　參考文獻(xiàn)：
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