Автоматизированные транспортно-складские подсистемы гибких производственных систем (ГПС)

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Автоматизированные транспортно-складские подсистемы гибких производственных систем (ГПС)

Автоматизированные транспортно-складские подсистемы гибких производственных систем (ГПС)

2. Функции, составные элементы и типы АТС. Классификация и организационно-технологические структуры АТС

Работа автоматического транспорта, накопление грузов и распределение их потоков определяются технико-экономическими характеристиками ГПС, его функциональной направленностью, организационно-техническими параметрами, технологическими планировками и рядом других факторов.

Транспортные связи охватывают грузопотоки на всех уровнях структуры ГПС, включая межцеховые, межучастковые, межоперационные и все элементы перемещений (ориентации, установки, кассетирования и др.). В связи с этим АТС, обслуживающие ГПС, могут быть разных уровней применения, в том числе межцеховыми, цеховыми и локальными.

Грузопотоки ГПС могут включать большое число взаимопересекающих и разветвленных связей. Так, только обрабатывающая ячейка ГПС имеет грузопотоки в виде тары, заготовок, инструмента, оснастки, изделий в таре и без тары, отходов, вспомогательных материалов.

Грузопотоки, их связи и мощность определяют технические параметры АТС. Поэтому рассматривают классификацию грузов по транспортно-технологическим характеристикам: массе, форме, способу загрузки, виду и свойствам материала.

В общем случае грузы делятся на следующие основные классы: сыпучие, штучные (длинные и короткомерные, штучно-массовые), газообразные и наливные.

Грузы различаются:

· по массе - миниатюрные (до 0,01 кг), легкие (от 0,01 до 0,5 кг), средние (от 0,5 до 16 кг), переходной массы (от 16 до 125 кг), тяжелые (более 125 кг);

· по форме - тела вращения, корпусные, дискообразные (плоские и пластинчатые), спицеобразные (длинномерные) и т. д.;

· по способу загрузки - в таре, без тары, навалом, ориентированные, кассетированные, в пакетах, в спутниках;

· по виду материала -- металлические (стальные, из цветных металлов, сплавы), неметаллические (керамические, пластмассовые, стеклянные, деревянные) и т. д.;

· по свойствам материала -- твердые, хрупкие, пластичные, магнитные.

По организацонно-техническим параметрам транспортные потоки делятся на непрерывные и прерывные, каждый из которых может быть ответвленным, прямоточным, возвратным и обладающим теми и другими признаками.

По объемно-планировочным решениям транспортные средства могут быть горизонтальными, вертикальными и смешанного типов.

В реальной ситуации возможно комбинированное использование непрерывного и периодического перемещений при условии разрыва транспортных средств буферными устройствами накопителя. Функции накопителей выполняют собственные транспортные средства, вспомогательные устройства и тара.

Технические средства АТС включают в свой состав основное и вспомогательное оборудование.

К основному оборудованию относятся конвейерные системы, моно-рсльсовые подвесные дороги, транспортные роботы.

Конвейерные системы (конвейеры) предназначены для непрерывного транспортирования груза. Классификация конвейеров представлена на рис. 1. Наиболее распространенными из них являются ленточный, пластинчатый и подвесной толкающий с автоматическим адресованием.

Рис. 2 - Классификация основных типов конвейеров

Ленточные конвейеры предназначены для транспортирования насыпных и штучных грузов в горизонтальном направлении. Конвейеры имеют только плоскую форму рабочей ветви, небольшую мощность и малые скорости привода. Основой конвейера является гибкая лента из прорезиненной ткани, служащая одновременно тяговым и грузонесущим органом. Верхняя и нижняя ветви ленты поддерживаются роликовыми парами. Постоянное натяжение ленты обеспечивается винтовыми натяжными устройствами.

Пластинчатые конвейеры предназначены для транспортирования насыпных и пластинчатых грузов при температуре не более 120°С. На конвейерах с усиленным настилом допускается транспортирование отливок и поковок с температурой до 400°С. Пластинчатый конвейер состоит из приводной и натяжной станций, секции ходовой части, привода. Тяговым органом являются две цепи, к которым крепится пластина с бортами, образующие настил. В конструкции конвейера предусмотрена его установка под углом до 30°.

Толкающие конвейеры с автоматическим адресованием являются комплексными автоматическими транспортными линиями, предназначенными для механизации и автоматизации меж- и внутрицехового транспорта, организации автоматизированных подвесных складов и бесперегрузочной доставки грузов. Конвейеры пригодны для эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 10 до плюс 40°С в невзрывоопасных помещениях при отсутствии агрессивных сред.

Ходовая часть конвейера состоит из подвижного состава (тележек), к которому крепится груз, тяговой цепи, грузового пути (со стрелками-ловителями на спусках) и пути цепи. Путь крепится к металлоконструкциям зданий или к отдельным металлоконструкциям.

Конвейер обеспечивает последовательное и параллельное ведение и складирование тележечных сцепов, что позволяет увеличить вместимость складов до 80 % при транспортировании длинномерных грузов и значительно сократить длину различных технологических камер (сушки, окраски и др.). При реализации ГПС механообработки для транспортирования отходов, и прежде всего, стружки, используют скребовые, пластинчатые, пластинчато-игольные конвейеры.

Монорельсовые подвесные дороги применяются для меж- и внутрицеховых грузопотоков. Их положительными качествами по сравнению с конвейерными системами являются:

1. высокая экономичность;

2. малое использование производственных площадей;

3. автоматическое адресование с использованием программного управления; использование более простого устройства для разветвления монорельсовых путей;

4. возможность сооружения трассы практически в любом месте; удобство обслуживания, благодаря доступности подхода ко всем механизмам и электрооборудованию;

5. более высокий диапазон скоростей, малые горизонтальные усилия на крепления, использование ездовых балок одновременно для крепления питающих и управляющих подвижных токосъемников (троллеев);

6. отсутствие необходимости в повышении мощности привода при увеличении числа ходовых тележек; бесшумность хода тележек;

7. возможность движения тележек одной монорельсовой системы с различными скоростями; малая масса и незначительная строительная высота вследствие применения единого подъездного пути.

В транспортную систему входят: подвижной состав; грузоноситель, включающий грузоподъемный механизм и грузозахватные устройства; путевые устройства; эстакада; средства автоматизации и управления; система электроснабжения. Монорельс можно крепить непосредственно к несущим частям зданий с применением промежуточных тяг и несущих балок. Используются две формы подвесных путей: гибкая, позволяющая балке свободно поворачиваться и смещаться, и жесткая, препятствующая повороту и смещению опорного сечения.

Транспортные роботы (ТР) являются универсальным гибким средством реализации межучастковых и межоперационных связей. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с другими средствами: малогабаритностью подвижного состава; большим диапазоном регулирования производительности; автоматическим перемещением; полным освобождением проездов после прохождения транспортного робота для других видов транспорта; автономностью.

Компоновка АСС ГПС. Размещение складов в ГПС зависит от типа и характера производства, производственной программы, типа внутрицехового и участкового транспорта, объемно-технологических планировочных решений и других факторов.

Рис. 3 - Линейная (а), боковая со стеллажным краном-штабелером (б) и боковая с мостовым краном-штабелером (в) компоновки АСС

1 -- производственный участок с РТК; 2 -- перегрузочные устройствам накопители; 3 -- участок входного контроля; 4 -- автоматический стеллажный кран-штабелер; 5 -- объединенный склад материалов, заготовок, инструмента, тары и изделий; 6 -- вариант поступления грузов; 7 -- выход готовых и бракованных изделий; 8 -- участок ОТК; 9 -- выход отходов производства

Единый многофункциональный склад с клеточными стеллажами и автоматическим стеллажным краном-штабелером (рис. 3 а) применяется при небольших грузопотоках и незначительных времени и объеме хранения грузов. Автоматический кран-штабелер выполняет в этом случае операцию по обслуживанию стеллажей склада. Он же используется в качестве транспортного средства для подачи поддонов к перегрузочным устройствам РТК и поддонов с готовой продукцией с РТК на склад. В зависимости от грузопотока у каждой секции с автоматическим краном-штабелером в торце могут быть одно или два устройства приема и выдачи грузов из стеллажного склада.

В компоновочную схему, представленную на рис. 3, б, входит единый стеллажный склад материалов, полуфабрикатов, пустой тары, приспособлений и готовых изделий, который обслуживается автоматическим стеллажным краном-штабелером. Преимущество данной компоновки состоит в том, что транспортные связи внутри ГПС сведены к минимуму, поскольку производственные РТК расположены рядом с устройствами приема и выдачи грузов из склада, что позволяет полностью отказаться от внутрисистемного транспорта и непосредственно выдавать грузы со склада прямо на РТК. В этом случае устройства приема и выдачи грузов на РТК могут быть встроены в стеллажи.

Компоновка склада (рис. 3, в) с автоматическим мостовым краном-штабелером позволяет обеспечить значительную компактность по сравнению с линейными компоновками складов (см. рис. 3, а). В данном случае кран-штабелер обслуживает только стеллажный склад, а грузы от склада к РТК и в обратном направлении передаются конвейерной системой с автоматическим адресованием. На производственном участке грузы перемещаются передвижными манипуляторами (робокарами) или конвейером.

3. Система автоматизированного управления АТСС

Система управления АТСС имеет иерархическую структуру уровней обработки информационных потоков.

Первый уровень обеспечивает решение следующих задач:

управление через локальные устройства управления и автоматики приводами транспортных систем, штабелеров и ТР;

точное позиционирование транспортных систем у рабочего места;

останов транспорта при аварийных ситуациях с выдачей соответствующего сигнала;

загрузка и разгрузка накопителей;

выработка и передача сигнала для контроля и диагностики.

Второй уровень обеспечивает:

управление грузопотоками автоматизированных производств и складскими операциями;

задание маршрутов движения транспорта (адресование);

контроль и диагностирование неисправностей;

учет движения грузов.

К устройствам управления и автоматизации первого уровня предъявляются следующие требования: полная автоматизация транспортного процесса, сопряжение с системой управления второго уровня; гибкость и адаптируемость к применению транспортных потоков; модульность построения; высокая надежность устройств автоматики (наработка на отказ не менее 5 * 10 ч); наличие на выходе унифицированного сигнала; активный контроль правильности работы.

В комплекс технических средств первого уровня входят датчики для определения наличия или отсутствия груза, положения транспорта, уровней накопительных систем, усилий безопасности и др.; измерительные приборы и микро-ЭВМ. Использование микро-ЭВМ позволяет реализовать адресование, блокировку, переключение режимов работы и управление приводами не аппаратным, а программным путем, что придает системе гибкость и модульность построения. Связь микро-ЭВМ с датчиками, исполнительными механизмами и ЭВМ второго уровня осуществляется с помощью устройств ввода-вывода.

Одной из наиболее важных задач ЭВМ второго уровня является реализация контроля и диагностики работы АТСС для обеспечения бесперебойного функционирования оборудования грузопереработки и его эксплуатационной надежности путем оперативного обнаружения критических и аварийных ситуаций.

Режимі функционирования

Система функционирует в режимах диагностирования начального состояния оборудования АТСС и систем управления; тестовой диагностики и диагностирования текущего состояния АТСС.

В первом режиме определяется готовность всего комплекса оборудования к началу работы. Сюда входят: контроль линий связи АТСС, правильности исходных сигналов от датчиков положения и адресации.

При тестовой диагностике, осуществляемой перед началом работы комплекса после диагностики его состояния, проверяется работоспобность основных элементов АТСС при воздействии тестовых программ, а также производится профилактическое выявление неисправных узлов системы, параметры которых близки к отказу. Программа включает контроль за прохождением технологических команд на элементы АТСС с измерением уровня ответных сигналов и проверкой последовательности и времени их получения. В результате отработки тестовой программы на пульте оператора высвечиваются номера узлов подсистемы, режимы которых не соответствуют задаваемым значениям по критериям работоспособности.

Диагностика текущего состояния заключается в контроле правильности выполнения управляющих программ в наиболее информативных узловых точках. В память диагностического устройства вводится программа, содержащая информацию о заданных состояниях оборудования системы и элементах системы управления, соответствующих каждому шагу управления. В момент перехода к следующему шагу происходит сравнение текущих и задаваемых параметров с одновременным измерением времени отработки данного шага.

Задание маршрутов движения транспорта реализуется на основе программного обеспечения с использованием или без использования принципов оптимизации.

3. Широков А.Г. Склады в ГПС. - М.: Машиностроение, 1988. - 216с.

4. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник в 3-х т. Т. 3: Проектирование станочных систем /Под общей ред. А.С. Проникова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана; Изд-во МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.

5. Иванов Ю.В., Лакота Н.А. Гибкая автоматизация производства производства РЭА с применением микропроцессоров и роботов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1987. - 464 с.

6. Промышленные роботы: Конструкция, управление, эксплуатация. / Костюк В.И., Гавриш А.П., Ямпольский Л.С., Карлов А.Г. - К.: Высш.шк., 1985. - 359 с.

7. Гибкие производственные комплексы /под.ред. П.Н.Белянина. - М.: Машиностроение, 1984. - 384с.