现代物流工程运输与物流系统仿真实验实验指导书补充整理版.doc

运送与物流系统仿真实验
实验指导书

1 实验名称：运送与物流系统仿真实验。
2 实验学时：2学时。
3 课程名称：现代物流工程。
4 实验时间及地点：第7学期，交通运送工程实验室运送与物流室（201室）。
5 实验目的：在学习现代物流概述、物流经营理论、物流系统的形成及系统分析、物流战略管理、货品运送与供应链管理、电子商务与物流、仓储、库存管理、货品运送组织与配送、物流质量管理、物流费用分析与成本控制、物流信息技术和物流管理信息系统的基础上，综合运用各章所学知识，考察测试分析库存管理ERP系统，了解中海物流管理系统的结构及组成，掌握货品入库、出库及配送的功能及流程，了解物流仓储信息系统设计思绪和数据库应用方法。
6 实验设备系统：
6.1 物流管理系统示范软件系统
交通运送工程实验室运送与物流室网络系统；中海物流管理系统示范软件系统（涉及物流管理子系统模块，物流业务子系统模块，物流电子商务子系统模块，客户服务子系统模块）；其他设备系统。
6.2 GXLK-II自动化立体仓库系统
6.2.1 系统概述
堆垛机入库站台的光电开关将探测信号反馈给电控系统，电控系统的PLC实时向上位机上报系统状态信息；上位机根据接到信息及数据，经分析解决后形成堆垛机入库指令，并将该信息发送给堆垛机。堆垛机接到上位机指令后，将货品送到指定库位。堆垛机完毕指令动作后及时上报有关状态信息或标志，上位机根据上报的状态信息或标志，及时更新相关数据库。
出库时，上位机根据出库规定，拟定库位，然后将该信息发送给堆垛机，堆垛机根据指令取货，并将其送到出库台。
6.2.2 GXLK-II自动化立体仓库系统重要总成
（1）智能库货架系统
①货架设计、制造、安装调试必须满足工艺规定，并符合有关标准（JB/T5323－91）。
②货架片制造精度为：立柱两侧弯曲变形不大于1/1000。
③货架连接部分紧固件选用GB8.8级螺栓（镀锌）。
④货架质量均按国际GB6807-86标准。
⑤货架可抵抗6级地震载荷。

（2）堆垛机
1）堆垛机的功能及规定
堆垛机的功能及规定是根据指令将货品从入库站台按规定姿态搬运存放到指定货位，或将货品从指定货位搬运存放到出库站台。
堆垛机采用单元式直线型双柱有轨巷道堆垛机，单机最大起重量为50kg。
2）堆垛机的组成
①电控系统：涉及机载电控柜控制系统、高性能滑触线、电机变频驱动系统、信号检测及机上布线、激光测距及光通信系统等几个部份。
②立柱：100X100方钢管，支撑升降台上下运动；
③升降台：由导轨夹持沿立柱作上下运动；
④货叉：可左右伸叉的三层叉体，运动机构采用链轮链条牵引齿轮齿条传动；
⑤升降驱动系统：升降驱动电机通过链条传动完毕升降台的升降运动；
⑥走行驱动系统：走行驱动电机驱动走行轮使机器沿天地轨水平运动；
⑦底架：由两端的走行轮支架及钢板组焊成的方梁，支持机器其它部件。
3）堆垛机的性能
①采用变频调速，堆垛机走行采用激光定位、升降采用认址片定位。
②行走速度：60米/分，提高速度：30米/分，伸叉速度：20米/分。
③并保证单循环存取最长存取货时间<50s
④堆垛机与计算机管理监控系统采用红外线通讯方式。
⑤堆垛机具有手动、自动、在线三种控制方式。行走、提高、伸叉减速电机采用德国SEW产品；变频器采用SEW产品；可编程控制器采用西门子或OMRON产品；激光测距采用德国SICK产品，光电开关、接近开关采用OMRON产品；电气执行元件采用国内合资公司的产品。
⑥堆垛机制造精度和运营安全规定达成JB/T 7016-93《有轨巷道堆垛起重机技术条件》和JB 5319.2-91《有轨巷道堆垛起重机安全规范》。
⑦重要受力部件所用螺栓的性能等级不低于8.8级，螺母的性能等级不低于8级；高强度螺栓的性能等级不低于10.9S级，高强度螺母的性能等级不低于10H级。
⑧其他安全性能满足JB 5319.2-91《有轨巷道堆垛起重机 安全规范》。
⑨油漆规定：堆垛机主体为橘黄（警戒色）。
⑩电控系统设有的连锁保护功能：手动、自动、在线各控制方式互锁；货叉离开原点位置时，不允许堆垛机运营和高速升降；控制电路的失压保护、操作开关的零位保护、电机正反转连锁、短路和过流保护等；设有急停按钮及声光报警装置。
（3）电控部分
1）堆垛机部分电控规定
①堆垛机控制系统涉及机上控制器（SMC）、地上远程控制器（SRC）和计算机工作站（ECS）控制三部分组成。共有三种控制模式：即手动控制、触摸屏远程控制和上位机在线自动控制。
②机上控制器SMC安装在堆垛机上，它控制堆垛机的执行机构水平行进、垂直升降、货叉伸缩等动作。一般在安装调试或检修时，可采用手动控制模式直接操作SMC控制器的操作按钮进行。
③摸屏远程控制也称屏控,是由地面操作控制柜SRC的触摸屏操作控制，给机上控制器SMC发出各种动作指令，并接受其返回的各种状态信息，同时在触摸屏显示,形成可靠的闭环控制系统。
④上位机在线自动控制模式，是由计算机工作站进行自动控制的模式。计算机工作站管理机内安装了TCP/IP局域以太网卡＆西门子CP5611工业现场Profibus_DP总线卡,该管理机是双层网络结构:对底层它与PLC通过DP总线组成现场总线网络,在信息层它可与局域网的任意一台微机共享信息。工作站管理机通过Profibus_DP总线给地面控制柜SRC发送工作命令；同时Profibus_DP总线也通过红外光通讯器与运动中的机上控制器SMC保持通讯，工作站管理机给堆垛机下达出入库指令，由SMC的PLC控制器控制执行相应动作，并将各种信息状态反馈给计算机管理系统，并通过OPC协议与第三方软件共享数据。控制流程如图所示：整个系统采用的是当今先进的双层控制网络结构，具有高速稳定，开放扩展兼容性好的优点。

地面控制柜PLC
堆垛机控制柜PPPLCPLCKONGZHIGUI KONGKONGZHI
Profibus_DP现场总线

SRC SMC
计算机自备

2）出入库部分电控规定
①电控部分的组成结构形式见图，堆垛机及出入库部分有关的操作及监控都可通过触摸屏进行；地面控制柜PLC与堆垛机机载柜PLC间规定通讯可靠，且通过“无线红外光通讯器”方式进行，可实现有关设备层数据及状态信息共享，方便控制。
②设备的位置检测、安全互锁连锁保护，货位探测检测，安全极限保护等的开关设立应合理，保证系统信号检测安全、稳定可靠。电控系统设有的基本连锁保护功能：
l 手动、自动、在线各控制方式互锁。
l .控制电路的失压保护、操作开关的零位保护、电机正反转连锁、短 路和过流保护等。
l .设有急停按钮及声光报警装置。
③提高减速电机采用德国SEW产品；变频器采用SEW产品；光电开关、接近开关采用OMRON产品；电气执行元件采用国内合资公司的产品。
（4）触摸屏电控部分
1）开机主画面
钥匙开关电源送上，触摸屏进入系统主画面如下：

1微控/屏控切换选择 2堆垛机手动/自动模式显示 3各画面切换选择

4堆垛机急停和复位按钮

该画面是系统的主画面,涉及微控/屏控切换选择，堆垛机手动/自动显示，各画面切换选择，堆垛机水平和垂直距离显示，复位、急停按纽以及堆垛机手动和自动画面切换选择等。
①微控/屏控切换选择，微控是指上位机控制，也就是全自动控制，屏控就是指触摸屏控制。用手点击“微控”按纽，“微控”按纽由兰色变成红色，再点击“启用微控”，“启用微控”变成红色，这表达微控的条件在触摸屏上已经满足，然后点击“微控检测”画面就可观测堆垛机自动运营状态。
②堆垛机手动/自动模式显示，该按纽是显示堆垛机的模式转换开关是自动还是手动假如需要堆垛机自动，显示的是手动，就要把堆垛机上的模式转换开关打到自动，反之亦然。
③画面切换选择，该触摸屏总共有6个画面，主画面，手动画面，模拟自动画面，微控监测画面，出库控制画面。通过该选择框可进入6个画面的任意画面，然后做相应的操作。
④复位按纽，急停按纽，复位按纽是当堆垛机出现故障，故障排除后，堆垛机的红灯故障指示还亮着，就要按复位按纽来消除故障红灯。急停按纽是指堆垛机将要出现异常情况或处在异常情况时可随时按下急停按纽来避免更大的故障出现。
2）堆垛机手动画面
堆垛机手动时机载柜的模式转换开关必须打在手动状态。堆垛机手动页涉及堆垛机手动，货叉手动，定位/直通选择按纽、复位、急停等按纽，该手动页一般是用在堆垛机出现故障时使用的，自动时不用该页。

堆垛机手动按纽，这种情况保护功能减少，要观测堆垛机的状态操作。操作此画面时堆垛机电控柜的模式开关必须打到手动模式，并且触摸屏在主页必须打到屏控模式，这样才干对堆垛机进行手动操作，手动操作又分定位和直通，所谓定位就是指按下手动按纽不放时堆垛机运营到规定的行列层的位置就自动停下，手松开再按下堆垛机就到下一行或列，货叉是同样的道理。所谓直通就是取消了定位手按按纽不松堆垛机就不断，这种情况保护功能很少一定要观测堆垛机的状态，货叉出叉时堆垛机就不能行走，还要注意前后上下不要冲过极限。
①前进按钮，用手指按住该按钮不放则堆垛机前进，手指松开堆垛机停止。后退按钮同前进按钮同样只是方向相反。假如是定位状态则堆垛机每到一列就停止，假如是直通状态则堆垛机就一直前进或则后退到手松开触摸屏为止。
②上升按钮，用手指按住该按钮不放则货叉上升，手指松开货叉停止。下降按钮同上升按钮同样只是方向相反。假如是定位状态则货叉每到一层就停止，假如是直通状态则堆垛机就一直上升或者下降到手松开触摸屏为止。
③左叉按钮，用手指按住该按钮不放则货叉向左伸出，手指松开堆垛机停止，按住不放则货叉伸到位后自动停止。右叉按钮同左叉按钮同样只是方向相反。
④返回原点，复位，急停，检修等按纽的功能同主页同样。主页按钮是返回主页用的。返回原点按钮，是指堆垛机在其他地方时点击该按钮堆垛机会自动回到入库点。
⑤堆垛机水平和垂直距离显示，它是显示堆垛机当前水平距离和货叉当前的垂直距离。
⑥货叉开关状态显示，该框是显示货叉是否在中间，是否左右出叉到位，货叉是否位于取货层放货层，左右的货位开关是否有货，绿颜色表达检测开关未得电，红颜色表达检测开关已得电，在进行手动操作时就要特别观测这些指示灯的情况，自动操作出现故障时可用它的显示来判断是哪里出现了故障。
⑦堆垛机所在的行列层显示，该框显示堆垛机当前的行列层的状态和将要到哪里去的目的的行列层状态用数字和指示灯配合显示。
3）堆垛机模拟自动画面
当不采用上位机入库和出库时就可采用盘库画面进行半自动入库和出库操作，这种情况是靠人为的输配件入库的行列层号、出库的行列层号以及站台号，这种情况电脑不知道配件的入库、出库情况，所以这种情况一般很少用只有在上位机不正常时才也许用到。

模拟自动画面涉及模拟入库、模拟出库、盘库操作，微控/屏控选择，急停、复位，返回原点等按纽，尚有画面切换等按纽，操作该画面堆垛机的电控柜模式开关必须打在自动状态。
模拟入库，输入行列层号，按“入库确认”按纽，堆垛机就自动把配件从入库站台取到输入的行列层的货位上。
模拟出库，输入行列层号，按“出库确认”按纽，堆垛机就自动把配件从出库站台取到输入的行列层的货位上。
盘库From，把配件从该行列层取出放到“盘库To”目的的行列层货位。
盘库To，把配件从“盘库From”取到的配件放到该位置，按“盘库确认”按纽，堆垛机就自动把配件 “盘库From”的行列层上的配件取出放到“盘库To”目的的行列层货位上。
操作该画面是要特别注意上位机和堆垛机的联系断开，就是说采用该画面操作的配件数据电脑都不知道，采用该画面入库后，该货位上的配件上位机不知道，操作者要知道这种情况，并及时地把该配件出库，和上位机的数据相应上，不然到自动入库时就会出现堆垛机重入库的故障，采用该画面出库后，该货位上的配件已经出掉了上位机不知道，操作者可以在上位机上直接清空该货位，使上位机的数据和货架上的配件一一相应，这样堆垛机就不会出现重入库和空出库。
4）微控监测画面
微控监测画面是采用上位机全自动入库和出库时的监测画面，假如在主页没有按启用微控按纽，那么就可以在此画面操作，起用微控。
微控监测画面涉及上位机命令显示，微控/屏控切换，微控起用/停止，急停、复位、返回原点等按纽，画面切换按纽，堆垛机状态显示。
上位机命令显示，该框是显示堆垛机接受上位机命令的行列层的显示，通过观测该框可判断上位机对堆垛机发了命令没有或者命令发错了没有。
微控/屏控切换选择同主页的同样，进行上位机自动控制时必须按微控再按启用微控使堆垛机处在微机控制状态。
返回主页和手动操作是画面切换按纽。

（5）微机电控部分及智能立体仓库物流管理系统
1）物流系统功能简介
①系统安装完毕后，包具有‘中心服务系统’，‘中心控制系统’，‘中心管理系统’，‘中心数据维护系统’四个子系统。
②双击电脑桌面上的‘中心服务系统’，该系统运营后，将在桌面右下角出现一个三角型，此时上位机建立了与堆垛机的连接。然后双击电脑桌面上的‘中心控制系统’，在登录界面上输入操作人员的用户代码和密码，点击[拟定]，进入中心控制系统界面。该系统界面最上面会出现‘货位监控’，‘生成装箱单’，‘生成出库单’，‘货位管理’，‘退出系统’按钮。中心控制系统界面重要完毕电脑对堆垛机发出入出库指令，及模拟观测堆垛机状况和货位状况。
③双击电脑桌面上的‘中心管理系统’，完毕‘材料基础数据录入’、‘材料条码打印’、‘系统维护’、‘记录报表’、‘库存管理’的功能。‘材料条码打印’处在‘材料基础数据录入’下边的按钮组里，当在上边选中一行材料时，点击‘条码打印’即可完毕条码打印。
④双击电脑桌面上的‘数据维护系统’，可以实现数据库备份 / 恢复，也可实现‘自动备份设立’，启动自动备份功能。执行恢复前，必须保证恢复最近的数据库文献。
具体操作如下：
点击“中心服务系统”

再点击“中心控制系统”。

输入密码“000”和口令“000”，出现仓库管理系统主界面。

点击“微控启动”，堆垛机模式变为“微控”。
入库： 点击“生成装箱单”

点击“新开单”，出现下面界面。

双击“材料编号”下空白，出现原有库存记录。

选择某类货品，点击“选择”，出现修改界面，可修改数量，“保存”，出现“保存成功！”并点“拟定”，堆垛机开始自动入库。
可点击“货位管理”下“图形化管理”，出现货位位置示意图如下图：

也可点击“货位管理”下“数字化管理”，出现装箱信息和货品位浏览如下图，反复上述环节可完毕入库。

出库：
点击“生成出库单”，点“新开单”，再双击空格，出现出库单列表，选择某库存货品，点“选择”并“保存”及“拟定”，则堆垛机开始自动出库。

盘库：
点击“货位管理”下“图形化管理”，出现货位位置示意图如下图：

点击“空托盘盘库”弹出如下窗口

输入盘库目的货位，点拟定执行盘库操作

盘库执行完毕，弹出“系统完毕命令”提醒。
7 实验规定和准备：
7.1 物流管理系统示范软件系统实验规定和准备
（1）实验分组进行，每个小组大约5名学生。每个小组选择1名系统操作者进行操作。
（2）实验前实验工作组教师准备调试实验系统，保证实验系统处在良好的实验状态，并搞好安全和卫生。
（3）上课教师结合课堂教学向学生说明实验目的和规定。
7.2 GXLK-II自动化立体仓库系统验规定和准备
（1）实验分组进行，每个小组大约15名学生。每个小组选择2名触摸屏系统操作者和2名微机系统操作者及1名进出库托盘操作者分别进行操作。
（2）实验前实验工作组教师准备调试实验系统，保证实验系统处在良好的实验状态，并搞好安全和卫生。
（3）上课教师结合课堂教学向学生说明实验目的和规定。
8 实验过程：
8.1 物流管理系统示范软件系统实验过程（分散进行）
（1）有关教师现场讲解实验设备系统和实验规定，特别强调安全规定。
（2）连接并启动各实验设备系统并进行实验。
（3）物流管理子系统模块运营实验。
（4）物流业务子系统模块运营实验。
（5）物流电子商务子系统模块运营实验。
（6）物流电子商务子系统模块运营实验。
（7）客户服务子系统模块运营实验。
注意考察测试分析库存管理ERP系统，了解中海物流管理系统的结构及组成，掌握货品入库、出库及配送的功能及流程，了解物流仓储信息系统设计思绪和数据库应用方法。
8.2 GXLK-II自动化立体仓库系统验过程
（1）有关教师现场讲解实验设备系统和实验规定，特别强调安全规定。
（2）连接并启动各实验设备系统并进行实验。
（3）进库运营实验。
（4）出库运营实验。

9实验数据解决分析及报告（实验课后进行）：
实验报告内容规定：（1）实验名称及课程名称；（2）实验时间地点；（3）实验目的；（4）实验设备系统介绍；（5）实验过程；（6）实验考察测试及分析；（7）实验结论及总结；（8）体会及建议。
注：报告按“物流管理系统示范软件系统实验”和“GXLK-II自动化立体仓库系统实验”两个部分撰写。

北京理工大学交通运送工程实验室
2023年11月