Реферат
Автоматизовані транспортно-складські підсистеми гнучких виробничих систем (ГПС)
Сутність, призначення, ознаки і види автоматизованих складських систем (АСС)
АТСС представляють собою дві практично самостійні частини: автоматизовані складські (АСС) та транспортні (АТС) підсистеми.
АСС призначена для прийому та зберігання нормативного запасу, видачі у виробництво та обліку вихідного та основних матеріалів, заготовок, напівфабрикатів, готових виробів, пристроїв та інструменту, тари, тимчасового зберігання відходів і бракованих деталей з метою забезпечення ритмічного виробничого процесу в ГПС
До складу АСС входять такі складові елементи: стелажні конструкції, автоматичні штабелювальні машини, транспортно-складська тара, пристрої для перевантаження тари із штабелювальні машини на накопичувач, пристрої для передачі тари з накопичувача на транспортну систему ГПС; технічні засоби управління складами.
АСС, розташовані в зоні ГПМ і входять до складу ДПС, можуть складатися з різного набору перерахованих елементів.
АСС для ДПС характеризуються різними ознаками: типом конструкції стелажів і штабелювальні машин; обсягом і розмірами складу; виконуваними функціями; типами і параметрами складської тари; розташуванням ділянок прийому і видачі вантажів по відношенню до зони зберігання, рівнем і технічними засобами автоматизації та ін
Конструктивно АСС поділяються на ряд видів:
з клітинними стелажами та автоматичним стелажним краном-штабелером;
з клітинними стелажами та автоматичним мостовим краном-штабелером;
з гравітаційними стелажами та автоматичними стелажними кранами-штабелерами (каретками-операторами);
з автоматичними елеваторними стелажами;
з автоматичною підвіскою;
автоматичний касетного типу;
автоматичний підвісний в поєднанні з підвісним штовхає конвеєром і з автоматичним адресуванням вантажів.
Схеми основних типів стелажних складів з автоматичними стелажними кранами-штабелерами (тип 1) наведено на рис. 2.1, а, з автоматичними мостовими кранами-штабелерами (тип 2) на рис. 2.1, б. Найбільшого поширення набули автоматичні склади типу 1, так як вони мають високу продуктивність і займають мало місця. Недолік складів полягає в тому, що вантажопідйомність однієї секції невелика і для досягнення достатньої місткості потрібна споруда довгих стелажів, що не завжди прийнятно.
Автоматичні склади з гравітаційними стелажами тип 3. рис 2 1, в) використовуються в тих випадках, коли при незначній номенклатурі вантажів потрібні порівняно великі їх запаси.
Склади з механізованими і автоматизованими елеваторними стелажами (тип 4 рис. 1, г) доцільно застосовувати при малих вантажопотоках невеликих термінах і запаси зберігання, вантажів і малих розмірах самих деталей і виробів.
Рис. 1 - Типові схеми АСС
а - з автоматичним стелажним краном-штабелером 1, стелажем 2 і накопичувачами 3; б - з автоматичним мостовим краном-штабелером 1 і стелажами 2; в - з гравітаційними стелажами 2, автоматичними каретками 1 і перевантажувальними пристроями 3; г - з елеваторними стелажами 1 і перевантажувальними пристроями 2,3.
Обладнання АСС
Обладнання АСС включає у свої склад: складську тару (піддони, касети), стелажі, крани-штабелери, допоміжне обладнання, що транспортують і перевантажувальні пристрої.
Технічні, економічні, організаційні та інші вимоги до обладнання АСС і технології складування формуються так, щоб забезпечити наступні характеристики АСС:
високі техніко-економічні показники;
пристосованість обладнання до переробки заданої номенклатури вантажів;
чітке і надійне взаємодія обладнання АСС і зовнішніх комунікації;
високу надійність пристроїв автоматики і АСС в цілому;
простоту технічного обслуговування АСС при експлуатації та ремонті;
забезпечення умов техніки безпеки і охорони праці;
можливість управління АСС в ручному, автоматизованому й автоматичному режимах;
простота монтажу з необхідною точністю, демонтажу та установки АСС на новому місці.
Складська тара повинна відповідати вимогам безпеки праці, забезпечувати необхідний запас міцності, не мати ріжучих і колючих крайок і задирок, бути зручною і доступною для очищення та дезінфекції. Конструкція піддонів (касет) повинна бути пристосованою до найбільш повного використання обсягу складу. Точність виготовлення і монтажу піддону повинна забезпечувати зупинку грузозахвата штабелювальні машини у заданої комірки по ширині, довжині і висоті складу. Піддони діляться на три групи: ящикові, стієчні і плоскі.
Найбільш часто застосовуються ящикові металеві та пластмасові піддони, які виготовляються відповідно до ГОСТ 14861 - 74.
Стелажі частково виготовляються в комплекті з стелажними кранами-штабелерами. Типи, основні параметри і розміри збірно-розбірних стелажів наведені у ГОСТ 14757-76 і ГОСТ 16141-81.
Збірно-розбірні уніфіковані полочні (каркасні) стелажі призначені для складування вантажів у ящикової тарі і на піддонах розмірами 400X600, 800X600 і 1200X800 мм і обслуговуються електронавантажувачами, електроштабелери і кранами штабелерами мостового типу. Стелажі випускаються з односторонньою і двосторонньою компонуванням і складаються з рам, полиць, гвинтових розтяжок і фундаментних болтів.
Стелажі бесполочние з консольними опорами призначені для складування вантажів у ящикової тарі і на піддонах розміром 800 X 600 мм. Він може обслуговуватися краном-штабелером, електроштабелери та електронавантажувачі. Стелаж складається з рам, балок, гвинтових розтяжок фундаментних болтів.
Крани-штабелери. Крани-штабелери можуть випускатися комплектно зі стелажами і некомплектно. Вони можуть бути стелажними і мостовими.
Перевантажувальні пристрої. Перевантажувальні пристрої призначені для прийому вантажів з внутрішньозаводського транспорту на АСС ДПС, а також видачі завантажених піддонів з АСС на транспортну підсистему ДПС або у зворотному напрямку. Технічні засоби перевантажувальних пристроїв включають: стаціонарні столи з штовхачами; пересувні консольні секції; гравітаційні роликові конвеєри; багато секційні столи; ланцюгові конвеєри; вбудовані в конструкцію перевантажувальні пристрої накопичувачів і підлогових транспортних конвеєрів; накопичувачі, вбудовані в конструкцію стелажів; підйомні столи.
Для успішного функціонування на виробництві ГПМ і РТК крім верстатів з ЧПК, ПР забезпечуються додатковою технологічним оснащенням - допоміжним обладнанням.
Допоміжне обладнання призначене для:
1) накопичення певної кількості орієнтованих заготовок на початковій позиції комплексу;
2) поштучної видачі заготівлі в певну точку простору для взяття її охопленням робота (при необхідності);
3) транспортування заготовок та виробів між послідовно розташованим обладнанням всередині комплексу зі збереженням орієнтації;
4) переорієнтації заготовок та виробів, якщо це потрібно;
5) зберігання міжопераційного заділу і зачепила між комплексами.
Допоміжне обладнання, що входить до складу транспортно-накопичувальної системи, як правило, не має між собою ні конструктивних, ні інформаційних зв'язків і всі команди отримує від технологічного обладнання та промислових роботів. Як накопичувальних пристроїв у комплексі можуть застосовуватися лотки (скати, склизу), крокові конвеєри різного типу, ланцюгові конвеєри, фуговие накопичувальні пристрої, тупикові накопичувачі, роликові конвеєри та багатомісний тара. Відповідний тип транспортно-накопичувального пристрою вибирають, ретельно аналізуючи заготівлю та вироби, особливості технологічного обладнання та промислових роботів.
Допоміжні пристрої РТК можна розділити на кілька типів:
Стаціонарні допоміжні пристрої (бункерно-завантажувальні пристрої) жорстко встановлюються у певному положенні. Вони призначені для подачі орієнтованих заготовок в зону обслуговування промислового робота. У стаціонарних допоміжних пристроях вироби можуть попередньо завантажуватися оператором, подаватися в робочу позицію під власною вагою або за допомогою спеціальних пристроїв.
Рухливі (змінні) технологічні пристосування (палети, касети), як правило, мають прямокутну, плоску форму, на їх верхній поверхні розташовуються вироби в спеціальних гніздах. Такі пристрої дозволяють робити завантаження поза РТК, наприклад, на складі, і можуть бути подані в робочу зону автоматично, скажімо з допомогою Робокар.
Обертові допоміжні пристрої являють собою обертовий круглий стіл з кроковим приводом. Заготівлі розташовуються по периферії столу в спеціальних гніздах або на штирях в залежності від її конфігурації. Недолік накопичувачів такого типу - їх обмежена ємність.
Транспортні допоміжні пристрої являють собою ланцюговий, багатоланковим конвеєр, що переміщається в горизонтальній площині на двох зірочках, одна з яких - ведуча - з кроковим приводом. Перевага таких накопичувачів - відносно велика ємність і можливість з'єднання з іншим РТК чи іншим обладнанням.
2. Функції, складові елементи і типи АТС. Класифікація та організаційно-технологічні структури АТС
Робота автоматичного транспорту, накопичення вантажів і розподіл їх потоків визначаються техніко-економічними характеристиками ДПС, його функціональною спрямованістю, організаційно-технічними параметрами, технологічними плануваннями і рядом інших факторів.
Транспортні зв'язку охоплюють вантажопотоки на всіх рівнях структури ДПС, включаючи міжцехові, межучастковие, міжопераційні і всі елементи переміщень (орієнтації, установки, кассетірованія та ін.) У зв'язку з цим АТС, які обслуговують ДПС, можуть бути різних рівнів застосування, в тому числі міжцехових, цеховими і локальними.
Вантажопотоки ДПС можуть включати велику кількість взаимопересекающихся і розгалужених зв'язків. Так, тільки обробна осередок ДПС має вантажопотоки у вигляді тари, заготовок, інструменту, оснащення, виробів у тарі і без тари, відходів, допоміжних матеріалів.
Вантажопотоки, їхні зв'язки і потужність визначають технічні параметри АТС. Тому розглядають класифікацію вантажів по транспортно-технологічними характеристиками: масі, формі, способом завантаження, виглядом і властивостями матеріалу.
У загальному випадку вантажі діляться на наступні основні класи: сипкі, штучні (довгі і короткомерних, штучно-масові), газоподібні і наливні.
Вантажі різняться:
за масою - мініатюрні (до 0,01 кг), легені (від 0,01 до 0,5 кг), середні (від 0,5 до 16 кг), перехідною маси (від 16 до 125 кг), важкі (більше 125 кг);
за формою - тіла обертання, корпусні, дископодібні (плоскі і пластинчасті), спіцеобразние (довгомірні) і т. д.;
за способом завантаження - в тарі, без тари, навалом, орієнтовані, кассетірованние, в пакетах, в супутниках;
по вигляду матеріалу - металеві (сталеві, з кольорових металів, сплави), неметалеві (керамічні, пластмасові, скляні, дерев'яні) і т. д.;
за властивостями матеріалу - тверді, крихкі, пластичні, магнітні.
За организацонно-технічних параметрах транспортні потоки поділяються на безперервні та перериваним, кожен з яких може бути відгалуженням, прямоточним, поворотним і володіє тими і іншими ознаками.
За об'ємно-планувальних рішень транспортні засоби можуть бути горизонтальними, вертикальними та змішаного типів.
В реальній ситуації можливо комбіноване використання безперервного та періодичного переміщень за умови розриву транспортних засобів буферними пристроями накопичувача. Функції накопичувачів виконують власні транспортні засоби, допоміжні пристрої і тара.
Технічні засоби АТС включають в свій склад основне і допоміжне обладнання.
До основного обладнання належать конвеєрні системи, моно-рсльсовие підвісні дороги, транспортні роботи.
Конвеєрні системи (конвеєри) призначені для безперервного транспортування вантажу. Класифікація конвеєрів представлена на рис. 1. Найбільш поширеними з них є стрічковий, плаский і підвісний штовхаючий з автоматичним адресуванням.
Рис. 2 - Класифікація основних типів конвеєрів
Стрічкові конвеєри призначені для транспортування насипних і штучних вантажів у горизонтальному напрямку. Конвеєри мають тільки плоску форму робочої гілки, невелику потужність і малі швидкості приводу. Основою конвеєра є гнучка стрічка з прогумованої тканини, що служить одночасно тяговим і грузонесущим органом. Верхня і нижня гілки стрічки підтримуються роликовими парами. Постійне натяг стрічки забезпечується гвинтовими натяжними пристроями.
Пластинчасті конвеєри призначені для транспортування насипних і пластинчастих вантажів при температурі не більше 120 ° С. На конвеєрах з посиленим настилом допускається транспортування виливків і поковок з температурою до 400 ° С. Пластинчастий конвеєр складається з приводний і натяжний станцій, секції ходової частини, приводу. Тяговим органом є два ланцюги, до яких кріпиться пластина з бортами, що утворюють настил. У конструкції конвеєра передбачена його установка під кутом до 30 °.
Штовхає конвеєри з автоматичним адресуванням є комплексними автоматичними транспортними лініями, призначеними для механізації та автоматизації між-і внутрішньоцехового транспорту, організації автоматизованих підвісних складів і безперевантажувального доставки вантажів. Конвеєри придатні для експлуатації при температурі навколишнього середовища від мінус 10 до плюс 40 ° С в невибухонебезпечних приміщеннях при відсутності агресивних середовищ.
Ходова частина конвеєра складається з рухомого складу (візків), до якого кріпиться вантаж, тягового ланцюга, вантажного шляху (зі стрілками-уловлювачами на спусках) та шляхи ланцюга. Шлях кріпиться до металоконструкцій будівель або до окремих металоконструкцій.
Конвеєр забезпечує послідовне і паралельне ведення та складування тележечная зчепилися, що дозволяє збільшити місткість складів до 80% при транспортуванні довгомірних вантажів і значно скоротити довжину різних технологічних камер (сушіння, фарбування та ін.) При реалізації ДПС механообробки для транспортування відходів, і перш за все, стружки, використовують скребовие, пластинчасті, пластинчато-голчине конвеєри.
Монорейкові підвісні дороги застосовуються для між-і внутрішньоцехових вантажопотоків. Їх позитивними якостями в порівнянні з конвеєрними системами є:
висока економічність;
мале використання виробничих площ;
автоматичне адресування з використанням програмного управління; використання більш простого пристрою для розгалуження монорейкових шляхів;
можливість спорудження траси практично в будь-якому місці; зручність обслуговування, завдяки доступності підходу до всіх механізмів та електрообладнання;
більш високий діапазон швидкостей, малі горизонтальні зусилля на кріплення, використання їздових балок одночасно для кріплення живлять і керуючих рухливих струмознімачів (тролеїв);
відсутність необхідності в підвищенні потужності приводу при збільшенні числа ходових візків; безшумність ходу візків;
можливість руху візків однієї монорельсової системи з різними швидкостями; мала маса і незначна будівельна висота внаслідок застосування єдиного під'їзного шляху.
В транспортну систему входять: рухомий склад; грузоносітель, що включає вантажопідйомний механізм і вантажозахоплювальні пристрої; шляхові пристрої; естакада; засоби автоматизації та управління; система електропостачання. Монорейка можна кріпити безпосередньо до несучих частинах будівель із застосуванням проміжних тяг і несучих балок. Використовуються дві форми підвісних шляхів: гнучка, що дозволяє балці вільно повертатися і зміщуватися, і жорстка, перешкоджає повороту і зсуву опорного перерізу.
Транспортні роботи (ТР) є універсальним гнучким засобом реалізації межучасткових і міжопераційних зв'язків. Вони мають ряд переваг в порівнянні з іншими засобами: малогабаритністю рухомого складу; великим діапазоном регулювання продуктивності; автоматичним переміщенням; повним звільненням проїздів після проходження транспортного робота для інших видів транспорту; автономністю.
Компонування АСС ДПС. Розміщення складів у ДПС залежить від типу і характеру виробництва, виробничої програми, типу внутрішньоцехового і дільничного транспорту, об'ємно-планувальних рішень технологічних та інших факторів.
Рис. 3 - Лінійна (а), бічна зі стелажним краном-штабелером (б) і бічна з мостовим краном-штабелером (в) компонування АСС
1 - виробнича дільниця з РТК; 2 - перевантажувальні пристроїв накопичувачі; 3 - ділянка вхідного контролю; 4 - автоматичний стелажний кран-штабелер, 5 - об'єднаний склад матеріалів, заготовок, інструменту, тари і виробів; 6 - варіант надходження вантажів; 7 - вихід готових і бракованих виробів; 8 - ділянка ВТК; 9 - вихід відходів виробництва
Єдиний багатофункціональний склад з клітинними стелажами та автоматичним стелажним краном-штабелером (рис. 3 а) застосовується при невеликих вантажопотоки і незначних часом і обсягом зберігання вантажів. Автоматичний кран-штабелер виконує в цьому випадку операцію з обслуговування стелажів складу. Він же використовується в якості транспортного засобу для подачі піддонів до перевантажувальним пристроїв РТК і піддонів з готовою продукцією з РТК на склад. У залежності від вантажопотоку в кожної секції з автоматичним краном-штабелером в торці можуть бути одне або два пристрої прийому і видачі вантажів з стелажного складу.
У компонувальну схему, подану на рис. 3, б, входить єдиний стелажний склад матеріалів, напівфабрикатів, порожньої тари, пристроїв та готових виробів, який обслуговується автоматичним стелажним краном-штабелером. Перевага даної компоновки полягає в тому, що транспортні зв'язки всередині ДПС зведені до мінімуму, оскільки виробничі РТК розташовані поблизу пристроїв прийому і видачі вантажів зі складу, що дозволяє повністю відмовитися від внутрішньосистемного транспорту і безпосередньо видавати вантажі зі складу прямо на РТК. У цьому випадку пристрої прийому і видачі вантажів на РТК можуть бути вбудовані в стелажі.
Компонування складу (рис. 3, в) з автоматичним мостовим краном-штабелером дозволяє забезпечити значну компактність в порівнянні з лінійна компоновка складів (див. рис. 3, а). У даному випадку кран-штабелер обслуговує тільки стелажний склад, а вантажі від складу до РТК і в зворотному напрямку передаються конвеєрної системою з автоматичним адресуванням. На виробничій ділянці вантажі переміщаються пересувними маніпуляторами (Робокар) або конвеєром.
3. Система автоматиз іронією ван н ого управління АТСС
Система управління АТСС має ієрархічну структуру рівнів обробки інформаційних потоків.
Перший рівень забезпечує вирішення наступних завдань:
управління через локальні пристрої керування й автоматики приводами транспортних систем, штабелерів та ТР;
точне позиціонування транспортних систем у робочого місця;
останов транспорту при аварійних ситуаціях з видачею відповідного сигналу;
завантаження і розвантаження накопичувачів;
вироблення і передача сигналу для контролю та діагностики.
Другий рівень забезпечує:
управління вантажопотоками автоматизованих виробництв і складськими операціями;
завдання маршрутів руху транспорту (адресування);
контроль та діагностування несправностей;
облік руху вантажів.
До пристроїв управління та автоматизації першого рівня пред'являються такі вимоги: повна автоматизація транспортного процесу, пару з системою управління другого рівня; гнучкість і адаптованість до застосування транспортних потоків; модульність побудови; висока надійність пристроїв автоматики (напрацювання на відмову не менше 5 • 10 год); наявність на виході уніфікованого сигналу; активний контроль правильності роботи.
До комплексу технічних засобів першого рівня входять датчики для визначення наявності або відсутності вантажу, положення транспорту, рівнів накопичувальних систем, зусиль безпеки та ін; вимірювальні прилади і мікро-ЕОМ. Використання мікро-ЕОМ дозволяє реалізувати адресування, блокування, перемикання режимів роботи і керування приводами не апаратні, а програмним шляхом, що додає системі гнучкість і модульність побудови. Зв'язок мікро-ЕОМ з датчиками, виконавчими механізмами і ЕОМ другого рівня здійснюється за допомогою пристроїв введення-виведення.
Однією з найбільш важливих завдань ЕОМ другого рівня є реалізація контролю та діагностики роботи АТСС для забезпечення безперебійного функціонування обладнання вантажопереробки і його експлуатаційної надійності шляхом оперативного виявлення критичних і аварійних ситуацій.
Режімі функціонування
Система функціонує в режимах діагностування початкового стану обладнання АТСС і систем управління; тестової діагностики і діагностування поточного стану АТСС.
У першому режимі визначається готовність всього комплексу обладнання до початку роботи. Сюди входять: контроль ліній зв'язку АТСС, правильності вихідних сигналів від датчиків положення та адресації.
При тестової діагностики, здійснюваної перед початком роботи комплексу після діагностики його стану, перевіряється работоспобность основних елементів АТСС при впливі тестових програм, а також проводиться профілактичне виявлення несправних вузлів системи, параметри яких близькі до відмови. Програма включає контроль за проходженням технологічних команд на елементи АТСС з вимірюванням рівня відповідних сигналів і перевіркою послідовності і часу їх отримання. У результаті відпрацювання тестової програми на пульті оператора висвічуються номери вузлів підсистеми, режими яких не відповідають заданим значенням за критеріями працездатності.
Діагностика поточного стану полягає в контролі правильності виконання керуючих програм у найбільш інформативних вузлових точках. У пам'ять діагностичного пристрою вводиться програма, що містить інформацію про задані станах обладнання системи і елементах системи управління, що відповідають кожному кроці управління. У момент переходу до наступного кроку відбувається порівняння поточних і задаються параметрів з одночасним вимірюванням часу відпрацювання даного кроку.
Завдання маршрутів руху транспорту реалізується на основі програмного забезпечення з використанням або без використання принципів оптимізації.
Список літератури
Харченко А.О. Верстати з ЧПУ та обладнання гнучких виробничих систем: Навчальний посібник для студентів вузів. - К.: ВД «Професіонал», 2004. - 304 с.
Р.І. Гжіров, П.П. Серебреніцкій. Програмування обробки на верстатах з чпу. Довідник, - Л.: Машинобудування, 1990. - 592 с.
Широков А.Г. Склади у ДПС. - М.: Машинобудування, 1988. - 216с.
Проектування металорізальних верстатів та верстатних систем: Довідник-підручник у 3-х т. Т. 3: Проектування верстатних систем / Під загальною ред. А.С. Пронікова - М.: Із МГТУ ім. Н. Е. Баумана; МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.
5. Іванов Ю.В., Лакота Н.А. Гнучка автоматизація виробництва виробництва РЕА із застосуванням мікропроцесорів і роботів: Учеб. посібник для вузів. - М.: Радіо і зв'язок, 1987. - 464 с.
6. Промислові роботи: Конструкція, управління, експлуатація. / Костюк В.І., Гавриш А.П., Ямпільський Л.С., Карлів А.Г. - К.: Висш.шк., 1985. - 359 с.
7. Гнучкі виробничі комплекси / под.ред. П. Н. Белянина. - М.: Машинобудування, 1984. - 384с.