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穿梭车（RGV）系统设计及在现代物流系统中的应用 |
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newmaker |
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穿梭车，即轨道式自动导引车RGV（Rail Guide Vehicle以下简称RGV），在物流系统中有着非常广泛的应用，它具有速度快、可靠性高、成本低等特点，根据功能的不同，可分为装配型RGV系统和运输型RGV系统两大类型，主要用于物料输送、车间装配等。根据运动方式可以分为环形轨道式和直线往复式，环形轨道式RGV系统效率高，可多车同时工作，一般采用铝合金轨道，同时成本也比较高；直线往复式一般一个RGV系统包括一台RGV做往复式运动，一般采用钢轨作为轨道，成本较低，效率相对环形RGV系统比较低。RGV系统既可作为立体仓库的周边设备，也可自己独立系统。下面以直线往复式RGV系统为例对RGV系统的系统设计进行阐述。
1、引 言
穿梭车是伴随着自动化物流和存储仓库而产生的一种设备。穿梭车（RGV）可以十分方便的与其它物流系统实现自动连接，如出/入库站台、各种缓冲站、输送机、升降机和机器人等；按计划输送物料。另外，穿梭车无需人员操作，运行速度快，因而显著的降低了仓库管理人员的工作量，提高了劳动生产率，同时穿梭车的应用可使物流系统变得非常简捷。
2、应用背景
下面以某大型企业的自动化立体仓库中的运输型穿梭车（RGV）进行阐述。 
穿梭车将库前区的出/入库站台与每一巷道前的输送机相连接。主要实现物料的运输、分发的工作。如出库时RGV按照上位机下达的命令运行到指定的工位，有出库任务的库前输送机和RGV自身的移载机同时工作将物料移至RGV上，RGV运行到出/入库站台位置，RGV再将物料移载到出/入库站台上，在出/入库站台上物料进行分拣或叉车将整盘货物移走。入库时出/入库站台和RGV自身的移载机同时工作将需要入库的物料移至RGV上，RGV按照上位机下达的命令运行到指定的工位，RGV将物料移载到库前输送机上，再由堆垛机将货物搬运到指定的货位上。
3、RGV车体构成
RGV主要由车架、前后驱动轮、随动轮、前后保险杠、链条输送机、光通讯（也可用无线通讯）、电气元件仓及各罩板等组成。外形尺寸及结构如下图： 
穿梭车RGV车体组成示意图
4、技术参数
⑴ 运行速度： 5～60m/min
⑵ 额定载荷： 2000kg
⑶ 输送单元： 1830×1080（长×宽mm）
⑷ 移载速度： 10m/min
⑸ 控制方式： 手动 ，单机自动及联机自动方式
⑹ 通讯方式： 红外通讯
⑺ 减速电机： SEW电机
⑻ 供电方式： 安全滑触线
⑼ 对位精度： ±5mm
⑽ 定位： 认址片认址
5、穿梭车相关参数计算
⑴行走电机功率计算：
F—驱动力，N
m—自重+载重，kg
g—重力加速度，
D—行走轮径，mm
d—轴径，mm
u—滚动轴承的摩擦系数，一般取0.005
f—滚动摩擦杠杆臂，钢对钢取0.5mm
C—次级摩擦的附加因子，有滚动轴承的轮子取C=0.003
P—功率，KW
V—速度，米/秒
⑵减速器的输出转数计算 
6、 RGV车体电气系统构成
下图为RGV车体电气系统的简单系统结构图。下面简单介绍各部分的主要功能： 
7、 供电系统
RGV供电系统采用滑触线的供电方式。其不同于传统的电缆供电方式，电缆必须要通过拖链的保护才能随着设备来回拖动，以避免电缆直接与设备或地面发生磨擦造成电缆的磨损；若链的转弯半径过小还易造成电缆的折断。不但减短了设备的使用寿命，还增加了故障点。滑触线的供电方式是通过集电器与滑线接触供电，完全避免了电缆供电方式的缺点，并且形式多样、结构紧凑、安装方便。集电器固定在RGV的车体侧面，保证集电器的各电极与滑线良好接触为RGV供电。目前最典型的有排式滑触线和管式滑触线两种方式。
8、 控制系统
控制系统是RGV运行成功的关键。RGV的控制要求包括位置控制、速度控制、移载机控制和方向控制等。RGV采用PLC作为控制器，负责处理运动规划、逻辑控制和各种安全保护、与上位机的通讯。运动驱动上选用具有伺服驱动性能的变频器，采用位置、速度、电流的全闭环方式控制。行走方向（X方向）采用光电开关加编码器的双重认址方式，通过计算目标的相对位置方式来实现方向控制和位置控制。操作人员可通过车体后部操作面板上的按钮对RGV进行手动、半自动及自动的操作。
9、自检测系统
为了实现对RGV在各种设备间的作业控制，并保证RGV安全可靠的运行，系统具有多种检测手段能检测各种参数。对货物的外观检测及称重、对货物的运行位置和方向检测、对设备状态的检测、对设备故障情况的检测。
RGV通过PLC的I/O点能够对自身的故障进行较完善的诊断，并将出现的故障上报给上位机。不但变频器与电机等的故障能被诊断并上报，系统中的大部分的开关传感器也能够被诊断，如传感器的编号、位置等。
车体两端分别加装与地面设备的对接传感器，能准确的对RGV和地面设备做出状态检测。当RGV未对准指定的地面设备时，RGV上的移载机是不允许运转的；若RGV将要对准的地面设备出现故障或RGV自身出现某种故障时，RGV都会通过对接传感器判断出故障方，并停止移载机的运行报警并将故障上报给上位机。
另外在RGV移载机的下方安装的称重模块和移载机四角安装的检测传感器对货物的尺寸、重量和运行方向等都能做出准确的检测。
通过对这些检测数据的判断、处理为系统规划提供最佳信息，使系统处于理想的工作状态。
10、数据通讯
自动化立体仓库是一个复杂的自动化系统，主要由单机设备的自动控制系统、监控调度系统和计算机管理系统所组成。在自动化立体仓库中为了完成指定的工作任务，各系统之间、各设备之间需要进行大量的信息交换。
RGV是移动的设备，其具有运行速度快、距离变化等的特点。为避免线缆的拖动，并还要能快速的、稳定的与其他设备和监控计算机进行数据通讯，因此RGV采用了SIMENS的PROFIBUS-DP通讯方式，并在RGV和地面上安装了光通讯设备。光通讯也采用总线通讯方式，一台光通讯和RGV上的PLC相连，一台光通讯和地面设备的PLC相连，使各个设备的控制器PLC组态成主站和从站的关系。通过数据打包的方式各从站与主站进行数据交换。监控计算机也通过总线与主站的PLC相连，通过主站来调度从站RGV。
11、安全保护系统
完善的保护机制。RGV的行走和移载电机均有热保护及瞬时过流保护措施，保证在任何情况下电机不会损坏。在行走的行程两端均设有速度切除机制及极限停车检测传感器，保证设备不与机械保护限位相撞。
完善的货物安全检测，如重复上货、下货检测，空车检测，载货检测，货超界检测，带货取货检测等。
完善的设备安全保护措施，完善的水平运动、移载的连锁保护。
另外在轨道的两端还装有保护撞头，RGV车体的前、后装有防碰保险杠、车体四周安装急停按钮。当出现异常情况时，RGV会立即做出报警提示。
12、结 束 语
在现代化生产中，对物流系统的要求不断提高，物流的科技技术也在不断的发展。本文中所述的运输型穿梭车（RGV）使得整个物流立体仓库系统更具有柔性，它代替了输送机、输送带系统，改变了库体的整体布局，使系统更加具有灵活性。(end)
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(2/12/2014) |
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