大载荷自动轨道输送系统

李海鹏

(永富容器(哈尔滨)有限公司，哈尔滨 150001)

大载荷自动轨道输送系统

李海鹏

(永富容器(哈尔滨)有限公司，哈尔滨 150001)

为提高生产设备的自动化程度，减少一线工作人员的劳动强度及叉车运转时间，提升工作效率和设备利用率，结合生产实际设计研发了大载荷自动轨道输送系统。

自动化；自动轨道；减员节能

1 研发的目的和意义

中粮包装永富容器(哈尔滨)有限公司涂印车间整体提升改造项目已经完成后，从中粮包装天津公司购置的UV双色印刷机印刷速度快，成品率高。但车间生产场地受限，叉车装卸马口铁不便，造成叉车工作效率较低。生产任务紧急时，部分收料操作人员在未经允许的情况下，无证私自驾驶叉车搬运马口铁。存在严重安全隐患，还增加叉车的工作量。经过涂印车间自行研发大载荷自动轨道输送系统，省掉了叉车中转的操作程序，叉车只需要在第一遍印刷时上铁，中间印刷两遍以上的中间中转和存储都由该系统完成，无须使用叉车，印刷完成后下铁即可。

2 创新点和优点

大载荷自动轨道输送系统使用模块化设计理念，各组成部分的工作相对独立，甚至拆分使用也可独立完成相应的工作，使用灵活多样，适用于装卸不便的小空间场地和需频繁搬运大载荷货物的车间；该系统的操作简单，能够减少作业人员的工作量；减少叉车的工作量。安全可靠，使用后能够大幅提高设备工作效率。减轻了车间叉车工作的压力，减少了叉车人员的数量。由于存储区的设计可以将货物直接在存储区储存，无须另找存储空间，存储区设计载重量为27 t，全系统最高载重量达37.5 t。

3 经济可行性分析

第一，减少生产现场叉车来回运转铁，节约叉车电池的消耗及叉车自身的磨损；哈厂涂印车间原有2印1涂印刷线，叉车蓄电池几乎2年换一组，如果改造轨道车成功，减少叉车的使用时间，可以增加电池使用寿命约8个月，费用约10 000元/年；第二，涂印车间增加一条生产线，每个月增加彩印铁约20多万张，由于车间在三楼，上铁下铁及印刷过程中周转铁，无形中增加叉车操作的工作量，预申请招聘一名叉车工，如果改造成功轨道车，可减少叉车工50%的工作量。叉车工工资6万元/年，节约人工费用约3万元/年。

一条双色UV印刷机每个月约生产300 t彩印铁，合计彩印铁20万张左右；合计成盒铁约200包/月；平均每张铁印刷6pass，合计印次120万印次，每天约4.6万印次；以每件铁1 000张/件；叉车上铁约1 200次/月，下铁约1 200次/月，合计约2 400次/月；以每月26天计算，平均每天叉车来回上下铁约92次/天。

经过分析，哈尔滨公司申请完善涂印车间轨道车，项目预算投入总金额约为21万元，每年预计节约各项成本约4万元，预计5年收回成本，经济效益可行。

4 大载荷自动轨道输送系统的设计

4.1 大载荷自动轨道输送系统的设计原理

该系统的基本原理是通过模仿叉车的工作过程，通过上层输送将重达1.5 t的货物储存在轨道运送设备上，再通过下层的行走机构把货物连同设备自身运行到指定位置，把货物卸到存储区，在达到运行条件时，储存区再将货物输送到另一台轨道运送设备上，把货物单次或批量搬运到下一位置，连续不停的周转即可完成大质量货物的短途频繁搬运或大批量连续周转的重复作业。

4.2 大载荷自动轨道输送系统的组成

大载荷自动轨道输送系统由一号自动轨道车、二号暂存区、三号自动轨道车、四号存储区和五号自动轨道车组成。

图1 UV印刷机自动轨道车工艺路线图Fig.1 UV printing machine automatic rail car technology road map

第一次印刷完成后，1#轨道输送车会将印刷一遍的马口铁自动搬运到2#暂存区，2#暂存区存储完成后，1#车自动回位，3#自动运转，将马口铁自动搬运到4#存储区，铁包到位后3#车自动回位，4#存储区可以通过触摸屏设置存储数量，数量完成后会自动将存储的货物搬运到4#存储区的尾部，5#轨道输送车会根据设备印刷人员的要求自动上料或在印刷完成后自动下料。

4.3 设备结构设计

4.3.1 自动轨道车的结构

上层输送机构、下层行走机构、基于触摸屏和PLC为核心控制系统。第一，上层输送机构是由1.5 kW交流电动机带动的齿轮链条连接的直径80 mm的动力滚筒。第二，0.75 kW交流电动机带动的齿轮链条连接的接触轨道直径80 mm，四个动力轮构成下层行走机构。第三，电气控制系统由人机交互界面、控制PLC、交流变频器和空开等低压控制原件组成。

4.3.2 动力辊存储区的结构

动力辊输送机构和基于触摸屏和PLC为核心控制系统。第一，动力辊输送机构共有14节，每节1.5 m，暂存区和存储区最末尾的缓冲区为一节一个电动机，剩下的12节，每3节一个电动机，提供运行动力。第二，动力辊存储区的电气控制系统和自动轨道车的控制系统使用西门子1214C系列PLC和KTP700HMI触摸屏控制。

4.4 电气控制设计

4.4.1 大载荷自动轨道输送系统自动控制设计原理

自动控制部分是相对独立的，一号自动轨道车控制部分、三号自动轨道车控制部分、二号暂存区四号存储区控制部分、五号自动轨道车控制部分。每个控制部分有独立的PLC、触摸屏、变频器和低压控制原件，数据交换通过信号线完成。大载荷自动轨道输送系统的自动控制核心为触摸屏、PLC和变频器。

4.4.2 控制部分介绍

西门子KTP700触摸屏负责控制设备的启动、停止或手自动切换，监视设备的运行状态和各种报警的处理；西门子S7-1200PLC是整个系统的大脑，所有的控制模式、设置的参数存储和整个系统的动作都是由PLC控制。PLC的编程使用的是西门子最新推出的TIA(全集成自动化) V14编程软件。

图2 部分程序(由于程序过长，截取其中一部分)Fig.2 Part of the program (due to the procedure is too long, to intercept some of them)

4.4.3 其他低压原件

自动轨道车的行走位置和加减速控制是通过分辨率为1 000P/R的PNP型欧姆龙角度编码器给PLC的高速脉冲信号。货物在存储区动力辊和轨道车上的定位是由奥拓尼克斯对射光电开关给定。

5 结语

中粮包装哈尔滨永富容器大载荷自动轨道输送系统自2017年5月研发，2017年8月正式运行，有效地提高了生产设备的自动化程度，提高了工作效率，每天每班次减少叉车工作时间6 h，减少叉车工作人员92次/天动作，该项目实施可行。

该系统的模块化设计理念，使其能够灵活完成个性化的搬运需求，如两个工序的设备比较近，可使用自动轨道输送车，也可以大规模使用，将车间的各个工序组成一个整体网络，完成全自动上料、储存、下料、分拣等。

[1] 廖常初.S7-1200 PLC编程及应用(第3版)[M]. 北京：机械工业出版社 , 2017.

[2] 廖常初 .PLC 编程及应用(第3版)[M]. 北京：机械工业出版社,2008.

[3] 于修，陈维健，李功熹.矿石大型固定设备技术测试 [M]. 南京：中国矿业大学出版社 ,1995.

Largeloadautomaticrailtransportationsystem

LI Hai-peng

(Yongfu Container (Harbin) Co., Ltd., Harbin 150001, China)

In order to improve the automation of production equipment, reduce the labor intensity of the front-line workers and the operation time of the forklift, improve the working efficiency and equipment utilization rate, a large-load automatic rail transportation system has been developed according to the actual production design.

Automation; Automatic orbit; Reduction of energy-saving

U239.5

B

1674-8646(2017)20-0026-02

2017-08-15