《智能仓储设备运行与维护》 课件-1.2-智能仓储的系统组成

智能仓储的系统组成一、典型智能仓储系统的硬件组成二、典型智能仓储系统的通信拓扑关系三、典型智能仓储的软件拓扑关系一、典型智能仓储的硬件组成AS/RS立体仓货到人拣选BTB实训平台（后文简称：平台）展示了物流自动化、生产数字化、控制网络化、系统集成化等思想，涉及信息采集技术、物流输送技术、工业机器人技术、机电一体化技术、仓库管理与控制技术、物流管理技术、智能拣选技术、计算机应用技术等领域的知识和技能。图1展示了平台的单元组成，硬件单元主要包括基台、收货台单元、输送系统、巷道仓储单元、托盘机单元、转台单元、智能拣选单元、监控单元、RFID模块单元、总控单元、WMS服务器、仓库基础设施等部分。网络单元由工业交换机、无线路由器组成可提供现场有线网络及WIFI无线网络。每个单元组合后可快速固定在基台上，布置远程IO模块通过工业以太网实现信号监控和控制协调，用以满足不同的工艺流程要求和功能实现。每个单元可以与其他单元进行拼接，根据工序顺序，自由组合成适合不用功能要求的布局形式。一、典型智能仓储的硬件组成托盘机基台输送线巷道仓储单元总控单元收货平台智能拣选单元WMS监视屏人机交互平台图1AS/RS立体仓货到人拣选BTB实训平台（平台）一、典型智能仓储的硬件组成1.基台基台单元尺寸规格为3.75×3.75m，由9块1.25m×1.25m平台拼接，高度为200mm，如图2所示。台面上面板材料为碳钢，能利用磁力座在其上方快速固定各个模块单元，为搭建各种布局形式奠定了基础，基台亦可根据教学需求拓展更大的面积。图2基台一、典型智能仓储的硬件组成2.收货平台收货工作站由工作台、打印机、电脑主机、手持扫码终端构成，如图3所示。收货平台可以满足两种作业工作：（1）收货作业，包括：到达产品卸货、货物外观查验、检查物料的数量和质量是否与货单一致、更新库存等。（2）入库作业，根据WMS系统提示将托盘与码好的物料进行信息绑定建档。方便后续将绑定好信息的托盘放置入库端输送机，执行托盘入库。图3收货平台WMS管理界面打印机手持扫码终端电脑主机工作台一、典型智能仓储的硬件组成3.输送单元输送单元可以组成输送线，是物流系统的必备基本组成部分，包括移载输送机、皮带输送机、同步带输送机、辊筒输送机等。输送单元负责接驳物流系统的各个环节，硬件结构主要包含输送机本体、调速控制器，远程IO模块、光电传感器、磁力脚座等组件构成，如图4、图5、图6所示。输送单元可以根据不同场景，高度模块化单元自由组合，各单元的流程控制信号由远程I/O模块通过工业以太网与总控单元实现交互。图4移栽输送机电气柜输送机构RFID读写器RFID控制器光电传感器磁力脚座顶升移载机一、典型智能仓储的硬件组成图6皮带输送机图5同步带输送机光电传感器输送机构磁力脚座输送机机架电源快插光电传感器输送机机架输送机构电源快插RFID控制器磁力脚座电气柜一、典型智能仓储的硬件组成4.转台单元转台又称旋转输送台，用于货物周转箱的90°、270°的转向输送或停止，根据WMS的指令将周转箱转运到相对应位置，如图7所示。转台由输送机构、气缸回转机构、光电传感器、电器柜、磁力脚座等部分组成。设备尺寸：L260×W260×H635mm，磁力脚座可以让转台单元与基台快速固定。图7转台单元一、典型智能仓储的硬件组成5.巷道仓储单元巷道自动化立体仓库，是物流仓储中的核心设备，如图8所示。利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化。此处的巷道仓储单元是微缩化的巷道式自动化立体库，主要由设备底架、出入库输送机、堆垛机、立体货架、电气控制系统等组成。根据WMS指令，巷道堆垛机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取托盘的工作。运用一流的集成化物流理念，采用先进的控制、总线、通讯和信息技术，通过以上设备的协调动作进行出入库作业。图8巷道仓储单元一、典型智能仓储的硬件组成6.智能拣选单元智能拣选单元通过协作机器人可以对托盘上的物料进行拆垛操作，也可以把物料放在托盘上进行码垛操作。托盘位置的RFID读写器可以读取托盘信息，协作机器人携带3D视觉相机对托盘进行指定信息的拆垛与码垛工作，并将完成后的信息传输给中控系统，如图图9所示。平台的智能拣选单元、由设备台架、协作机器人、3D视觉相机、显示器、控制系统、磁力脚座等部分组成。磁力脚座可以让智能拣选单元在基台上快速固定。图9智能拣选单元一、典型智能仓储的硬件组成7.托盘机单元平台的托盘机单元主要由设备台架、自动托盘系统、输送机、控制系统、磁力脚座等部分组成。托盘机单元可以对空托盘进行回收，也可以作为托盘仓向生产线提供托盘，如图10所示。（1）托盘回收当空托盘输送到托盘机上时，自动托盘系统可以将托盘依次托起堆叠放入托盘仓。（2）托盘供料当生产线需要空托盘时，自动托盘系统可以将托盘仓里的托盘依次取出，提供给输送线。（3）物料暂存当生产线上的物料需要调整输送顺序时，托盘机单元可以充当暂存站。图10托盘机一、典型智能仓储的硬件组成8.WMS监视屏WMS监视屏不仅可以实时显示现场监控画面，而且还实时显示订单信息，如图11所示。图11WMS监视屏一、典型智能仓储的硬件组成9.总控单元总控单元是各单元程序执行和动作流程的总控制端，是工作站的核心单元，由工作台、控制模块、操作面板、电源模块、气源模块、显示终端、交换机、三色灯等组件构成，如图12所示。图12总控单元总控制柜主控显示屏二、典型智能仓储的通信拓扑关系如图13所示，为智能仓库的电气拓扑图。系统架构是由WMS、WCS、PLC控制系统和外部系统四部分组成。图13智能仓储的通信拓扑二、典型智能仓储的通信拓扑关系1.WCS与PLCWCS系统是介于WMS系统和PLC控制器之间的一层管理控制系统。一方面，它与WMS系统进行信息交互，接受WMS系统的指令，并将其发送给PLC控制器，从而驱动生产线启动相应的机械动作。另一方面，它将PLC系统的状态及数据实时反映在界面上，并提供对PLC控制器和生产线的手动调试接口。2.PLC与PLCPLC与PLC之间主要通过S7协议进行通信，S7通信支持包括西门子S7系列的S7-200、S7-200Smart、S7-300、S7-400、S7-1200以及S7-1500PLC控制器的以太网通信。总控PLC将取/放料的仓位、取/放料指令等信息传输给巷道仓储单元的PLC，巷道仓储单元的PLC会将物料是否到位、仓储单元运行状态等信息反馈给总控PLC。如此，巷道仓储单元可与智能仓储系统中的输送链之间协作来完成物料的出/入库作业。二、典型智能仓储的通信拓扑关系3.PLC与模块单元PLC与各单元模块之间采用Profinet协议进行通信。在此通信过程中，PLC作为总站向各个模块发送控制指令，各模块中的远程端子作为Profinet从站接收该控制指令进行作业，同时从站也会向总站反馈设备运行状态等信息。远程端子与单元模块内部的执行机构（如气缸、电机、传感器等）利用IO进行通信。4.协作机器人与3D视觉控制器3D视觉传感器作为拣选单元的眼睛，通过TCP/IP与视觉控制器进行通信。协作机器人需要根据视觉检测信息执行后续作业，就必须与视觉控制器建立通信关系，两者之间为TCP/IP通信。协作机器人向视觉控制器发送启动视觉检测、检测信息上传等指令，视觉控制器则将方位、姿态、颜色、形状等检测信息上传至协作机器人，从而完成智能拣选作业。二、典型智能仓储的通信拓扑关系5.PLC与RFID、触摸屏触摸屏，作为PLC控制器的人机交互界面，可以通过元件组态直接与PLC的数据进行关联，从而对PLC控制下的执行设备进行监控。这里的通信方式取决于触摸屏的类型，如果为西门子品牌的触摸屏，如巷道仓储单元与其对应的触摸屏，与PLC采用Profinet协议进行通信；如果为第三方品牌的触摸屏，如总控PLC对应的触摸屏，与PLC采用TCP/IP进行通信。RFID可以在阅读器与电子标签之间进行非接触式的数据交互。在智能仓储系统中，该电子标签承载着物料的仓位、种类、拣选等信息。RFID阅读器与PLC采用TCP/IP进行通信，在实际运营中，RFID可以用于入库时的托盘信息标识，也可用于出库时的信息校验等场景。三、典型智能仓储的软件拓扑关系在智能仓储系统中，多个软件系统共同协作才能满足作业的正常运行。如图14所示，这些软件系统包括WMS系统、SCADA系统、监控系统、标签打印系统等。智慧仓储的软件单元为PQ-WMS管控一体化仓储管理系统，其包括了仓库管理系统(WMS)和仓库设备控制系统(WCS)的功能于一体。通过建立起业务系统与物流设备之间的通讯桥梁，负责协调、调度底层的各种物流设备，使底层物流设备可以执行仓储系统的业务过程，并且这个过程完全是按照程序预先设定的流程执行的。图14智能仓库软件控制拓扑图三、典型智能仓储的软件拓扑关系PQ-WMS主要功能包括：商品基础信息管理、供应商信息管理、策略配置模块、入库管理、出库管理、库区管