Система управления сортировкой грузов на складе

Разработка автоматической системы управления сортировкой грузов на складе, при одновременном повышении качества регулирования скорости электродвигателей толкателей. Увеличение надёжности данной системы за счёт упрощения технологического процесса.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Обзор объекта исследования

1.1 Цель дипломного проекта, постановка задачи

Целью дипломного проекта является разработка автоматической системы управления сортировкой грузов на складе, при одновременном повышении качества регулирования скорости электродвигателей толкателей а также безопасности перемещения грузов по конвейерной системе и увеличение надёжности системы за счёт упрощения технологического процесса.

1.2 Обзор систем сортировки грузов

Сортировка как метод обработки грузов очень широко применяется в современных складских комплексах. На практике эта операция означает распределение грузов по различным каналам внутренней или внешней обработки. Основная цель сортировки - группировка грузов по определенному принципу или набору условий в определенном месте.

Примеров применения сортировки на складах множество. Зачастую приемка грузов заключается в рассортировке смешанных паллет, их разборе и перемещении грузов на хранение по разным зонам склада. Так же сортировка применяется и в процессе распределения грузов по маршрутам доставки.

Безусловно, процесс сортировки можно производить вручную, однако современным складам нужны технологии, которыми могут обеспечить высокую производительность. Нередко требуется отсортировать тысячи единиц груза в час, что осуществить за счет одного ручного труда невозможно. Для этих случаев был разработан ряд решений на основе современных конвейерных технологий, которые позволяют сортировать как отдельные грузы, например картонные коробки или пластиковые ящики, так и целые паллеты.

Сортировка мелких грузов (рисунок 1.1). Процесс сортировки выглядит в упрощенном виде следующим образом. Груз, установленный на конвейер, должен быть распределен по ряду отдельных каналов, соответствующих, например, одному заказу или маршруту доставки. Каждый канал имеет свой номер и представляет собой неприводной конвейер, установленный под углом к горизонту. Номер канала указывается в этикетке со штрих-кодом, которую наклеивают на груз. Сканер при движении груза по конвейеру считывает номер рампы с штрих-кода и передает его на контроллер управления сортировкой.

Рисунок 1.1 - Общий вид системы сортировки мелких грузов

Контроллер в свою очередь дает команду механизму сталкивателя конкретного канала. Часто такие системы применяются для коробочной комплектации заказов, когда грузы (картонные коробки) снимают с паллет, присваивают им штрих-код и затем уже по нему отсортировывают на конвейере по каналам (маршрутам). В этих коробках могут находиться и собранные штучные заказы, которые сортируют по адресам доставки клиентам (магазинам).

Механически такие сортировщики могут быть устроены на основе разных принципов. Это могут быть ременчатые передаточные механизмы, роликовые толкатели, скоростные ползунковые толкатели (ZIP-сортировщики). Выбор конкретного типа оборудования всегда зависит от требуемой производительности. Указанные типы оборудования рассчитаны соответственно на обработку 1200, 5500 и 9500 грузовых единиц в час. Число каналов сортировки может составлять несколько десятков.

На таком оборудовании можно сортировать самые разные грузы в твердой упаковке. Прежде всего это могут быть картонные коробки, пластиковые ящики, связки (например, книги) и упаковки товаров размерами от 100х100 до 1500х800 мм и массой до 50 кг.

Рисунок 1.2 - Сортировка паллетированных грузов

Сортировка паллетированных грузов (рисунок 1.2). Современная паллетная конвейерная техника позволяет производить не только транспортировку паллет, но и их сортировку по сложным алгоритмам. Как правило, эти процессы построены также на использовании штрих-кода, нанесенного на паллету и содержащего информацию о номере рампы, на которую должен быть доставлен поддон с грузом. Для этого процесса используют различные передаточные модули и их комбинации: перестановочные цепные механизмы, подъемные роликовые столы и т.д.

В конвейерных системах с высокопроизводительной сортировкой в последнее время широкое применение нашли транспортные тележки. Эти механизмы передвигаются по рельсам между отдельными выходами конвейера, перемещая между ними поддоны с грузом. Весь процесс происходит автоматически. Поддон с грузом передается с конвейера на тележку, далее тележка перемещается к необходимому ручью конвейера и выгружается на него. Благодаря такому построению сортировочных паллетных систем удается достичь очень высоких показателей производительности при перемещении - до 60…120 паллет в час. Такие тележки могут быть одно- и двухместными и перемещаться на расстояние до 120 м.

Паллетные конвейеры призваны работать с паллетами всех известных типов и размеров массой до 1500 кг. Возможна также транспортировка нестандартной тары, например, металлических сетчатых контейнеров. Такие конвейерные и конвейерные сортировочные системы могут работать и при низких температурах до -30 °С в холодильных складах.

Управление процессами сортировки требует высокоразвитой системы управления, способной в режиме реального времени обрабатывать информацию штрих-кода и принимать управляющие решения. Часто такая система должна взаимодействовать с WMS-системой предприятия для оперативного управления грузопотоками.

1.3 Назначение и области применения автоматических систем сортировки

Линии автоматической сортировки являются неотъемлемой составной частью всех современных крупных предприятий: переработка отходов пластиков, сортировка мусора, сортировка почтовых отправлений, системы сортировки багажа в аэропортах, сортировка древесины на деревообрабатывающих комбинатах и т.д. Увеличивающиеся каждый год объемы обработки грузов в том или ином их виде, высокие требования по качеству сортировки являются объективными причинами для постепенного отхода от ручного труда.

Современное предприятие по сортировке грузов - это работа 24-часа в сутки, максимальная автоматизация процесса и обработка десятков тонн различных грузов в день при минимальной численности персонала предприятия. При правильной организации производства, полтора-два года являются типичным сроком окупаемости для систем автоматической сортировки.

2. Разработка автоматической системы сортировки грузов на складе

2.1 Технологическая схема САУ

Рисунок 2.1 - Технологическая схема системы

В состав разрабатываемой мехатронной системы (рисунок 2.1) входят основные узлы и агрегаты: «сканер», предназначенный для присвоения внутрисистемного адреса грузу, «К1.1» конвейер главного движения; «К2.1» - первый конвейер второстепенного хода; «К2.2» - второй конвейер второстепенного хода; «К2.3» - третий конвейер второстепенного хода; «К2.4» - четвёртый конвейер второстепенного хода; «D1.1» - первый световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера главного движения; «D1.2» - второй световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера главного движения; «D1.3» - третий световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера главного движения; «D1.4» - четвёртый световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера главного движения; «D1.5» - пятый световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера главного движения; «D2.1» - первый световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера второстепенного движения; «D2.2» - второй световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера второстепенного движения; «D2.3» - третий световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера второстепенного движения; «D2.4» - четвёртый световой фотоэлектрический датчик контроля положения груза на ленте конвейера второстепенного движения.

2.2 Функциональное описание разрабатываемой САУ

Автоматический склад подразумевает под собой хорошо отлаженную систему с соблюдением самых точных требований по подготовке груза и его дальнейшей транспортировки и хранению. Именно поэтому процесс подготовки груза является основополагающим. Прибывший на склад груз должен иметь стандартную упаковку и маркировку. (груз упаковывается и маркируется на месте отправки). Поступив на склад груз выгружается на конвейерную ленту. С пункта приёмки грузы переходят в пункт сортировки заведомо расставленные на приблизительно одинаковое расстояние друг от друга и с нанесённой на них этикеткой со штрих-кодом, в ведомости указано в какую часть склада должен быть перенаправлен груз системой сортировки. По конвейерной ленте груз проходит зону внутрискладской адресации, которая обеспечивается сканером штрих-кода, формирующим последовательность чисел, эта последовательность указывает системе на последовательность срабатывания сталкивателей. Затем груз будет отправляется на следующие стадии технологического процесса обработки грузов.

2.3 Выбор и обоснование базовых элементов для реализации системы

По существующим требованиям технологического процесса сортировки грузов необходимо разработать систему управления автоматической сортировки на складе.

Для реализации автоматической системы сортировки необходимо подобрать котроллер, а так же платы расширения, преобразователи частоты, датчики контроля крайнего положения толкателей и датчики контроля п...