【正文】 元出入庫作業(yè)和揀選出入庫作業(yè)。具體來說，就是在要求的時間內(nèi)、在準(zhǔn)確的地點(diǎn)、按準(zhǔn)確的順 序與方法、提供準(zhǔn)確的品種和數(shù)量的貨物。從此以后，自動化立體倉庫在我國得到迅速發(fā)展。 便捷 不管在家里的哪個角落，只要連接到房間內(nèi)的 任何電源插座上，就可立即擁有 PLC 帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受！ 永遠(yuǎn)在線 PLC 屬于“即插即用”不用繁瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)。由于利用電力線上網(wǎng)，直接使用現(xiàn)有電力網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設(shè)電話線、光纜線等，大大地減少了在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的投資。作業(yè)時，貨架分開，在巷道中可進(jìn)行作業(yè)。水平旋轉(zhuǎn)貨架式倉庫中，貨架本身可以在水平面內(nèi)沿環(huán)形路線來回運(yùn)行。每排貨架沿倉庫縱長方向分為若干列，沿垂直方向又分為若干層，從而形成大量貨格，用以儲存貨物單元。是自動化立體倉庫系統(tǒng)的核心。按服務(wù)方式分為直道、彎道和轉(zhuǎn)移車三種 基本形式。同時，由于使用自動化倉庫，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員的水平。分析整個控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及電氣控制原理，進(jìn)而對下位執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行總體功能設(shè)計(jì)，并對各單元 PLC 的控制功能模塊進(jìn)行了分析 。已經(jīng)廣泛用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。但由于 PC 容易與個人計(jì)算機(jī)（ Programmable Computer）相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 PLC 作為可編程控制器的縮寫。 我國對立體倉庫及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚， 1963 年研制成第一臺橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所）， 1973 年開始研制我國第一座有計(jì)算機(jī)控制的自動化立體倉庫（高 15 米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫 1980 年 投入運(yùn)行。 本系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試與設(shè)備的運(yùn)行，各部分功能正常 。 在管理系統(tǒng)中，根據(jù)自動化立體倉庫中存放貨品的特點(diǎn)，提出了采用分類隨機(jī)存儲和定位存儲相結(jié)合的貨品存儲策略。按照貨品出入庫頻度進(jìn)行貨位存儲區(qū)域劃分，提高了貨位和存儲區(qū)域的利用率。系統(tǒng) =級分層之間實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的通信，靈活的貨品存儲策略與貨位的自動均勻分配克服了傳統(tǒng)立體倉庫的許 多不足，提高了倉庫貨位利用率和出入庫效率，達(dá)到了預(yù)期的效果，不僅保持了系統(tǒng)的靈活性與可靠性，而且提高了整個倉儲系統(tǒng)的自動化水平與工作效率。到目前為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過 200 座。 1985 年國際電工委員會（ IEC）對 PLC 的定 義如下： 可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。與繼電 —— 接觸器系統(tǒng)相比更可靠；占位空間比繼電 —— 接觸器系統(tǒng) 小；價格上能與繼電 —— 接觸器系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與之 相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。最后迸行 PLC 程序的編寫，局部調(diào)通之后再將三個部 分整合在一起進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)三個單元的順序控制。 2． 自動化立體倉庫的概述 自動化立體倉庫系統(tǒng) (Autoamted Sotrage And Retireval System,AS/RS)是在 不直接進(jìn)行人工處理的情況下能自動存儲和取出 物料的系統(tǒng)，它的主體是自動化立體倉庫。 輸送機(jī)系統(tǒng)：立體倉庫的主要外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)送到堆垛機(jī)或從堆垛機(jī)將貨物移走。目前典型的自動化立體倉庫系統(tǒng)均采用大型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如 ORACLE， SYBASE 等）構(gòu)筑典型的客戶機(jī) /服務(wù)器體系，可以與其他系統(tǒng)（如 ERP 系統(tǒng)等）聯(lián)網(wǎng)或集成。在大多數(shù)情況下，每個貨格存放一個貨物單元 (一個托盤或一個貨箱 )。需要提取貨物時，操作人員只需要在操作臺上發(fā)出出庫指令，相應(yīng)的一組貨架便開始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)有該貨物的貨柜來到揀選口時，貨架便停止運(yùn)轉(zhuǎn)，操作人員就可以從貨柜中揀選貨物。平時貨架可以合攏，只留一條作業(yè)巷道，從而減少倉庫面積，提高空間的利用率。 范圍廣 無所不在的電力網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。 結(jié)構(gòu)靈活 通過 PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn) Inter 接入，可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率。我國目前己經(jīng)建成數(shù)百座各種類型的自動化倉庫，多數(shù)是中小型自動倉庫。 2. 智能技術(shù)將會獲得應(yīng)用。同時設(shè)定管理級與監(jiān)控級位于同一臺計(jì)算機(jī)上，因此不需要進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，現(xiàn)場 PC 一 PLC 之間通信距離較短時 ，采用簡單的 PC 用 PI 電纜來進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的連結(jié)，三臺 PLC 之間采用現(xiàn)場總線 PROFIBUS 一 DP 網(wǎng)組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與實(shí)時控制。 立體倉庫整體調(diào)試，在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。 4. 電子標(biāo)簽系統(tǒng) 電子標(biāo)簽系統(tǒng)主要由讀寫器和電子標(biāo)簽組成。 6 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是美國 SHAPHON 公司與北京斯達(dá)特機(jī)電科技發(fā)展有限公司 98 年初聯(lián)合推出的 SH系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，型號是 SH 一 2H057M。作為DP 從站， EM27 模塊接收從主站傳來的多種不同的 1/0 配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。然后，該模塊將輸 出數(shù)據(jù)傳送給 S7— 200CPU。在實(shí)驗(yàn)臺的按鈕板上有一些轉(zhuǎn)換開關(guān)和按鈕，用于手動控制操作。堆垛機(jī)在升降方向共有四個限位開關(guān) ： 上 /下極限限位開關(guān)、一個入庫認(rèn)址限位開關(guān)和一個出庫認(rèn)址限位 開關(guān)，升降的位置靠碰到限位開關(guān)計(jì)數(shù)來完成。 采用 PC/PPT 電纜建立個人計(jì)算機(jī)與 S7－ 200CPU 的連接。同時要通過 PROFIBUS－ DP 現(xiàn)場總線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)三臺 PLC 之間的數(shù)據(jù)傳遞。 表 3— 5 堆垛機(jī)輸入元件地址分配表 15 控制元件 符號 編程地址 控制元件 符號 編程地址出貨認(rèn)證 認(rèn)址器電路板 堆垛機(jī)運(yùn)行允許 進(jìn)貨認(rèn)證 認(rèn)址器電路板 功能按鈕1 SB6 行走認(rèn)證 認(rèn)址器電路板 手動/ 自動 SA2 伸叉左限 SQ4 伸叉按鈕 SB3 伸叉中限 SQ5 升降按鈕 SB4 伸叉右限 SQ6 行走按鈕 SB5 升降上限 SQ7 機(jī)械手位置1 升降下限 SQ8 機(jī)械手位置2 單動/ 聯(lián)動 SA1 備用 行走左限 SQ9 備用 行走右限 SQ10 緊停 KA1 復(fù)位按鈕 SB1 備用 表 3— 6 堆垛機(jī)輸出元件地址分配表 控制元件 符號 編程地址 控制元件 符號 編程地址行走步進(jìn)電機(jī)脈沖 CP 機(jī)械手啟/ 停 升降步進(jìn)電機(jī)脈沖 CP 備用 行走步進(jìn)電機(jī)方向 DIR 聯(lián)動指示 HL2 升降步進(jìn)電機(jī)方向 DIR 伸叉中限位 HL3 伸叉向左 KA3 備用 伸叉向右 KA2 堆垛機(jī)動作指示 HL4 機(jī)械手送/ 取操作 備用 機(jī)械手左/ 右排操作 備用 自動化立體倉庫控制系統(tǒng)各單元 PLC 控制功能模塊設(shè)計(jì) 根據(jù)總體控制系統(tǒng)方案，結(jié)合硬件原理圖、軟件編程、網(wǎng)絡(luò)通信等相關(guān)方面，完成輥道進(jìn) /出貨控制、四自由度機(jī)械手搬運(yùn)貨品控制和堆垛機(jī)運(yùn)送貨品控制的局部調(diào)試。 在 STEP 7— Micro/WIN 編程環(huán)境中作者主要設(shè)計(jì)的程序模塊有 ： 主程序、進(jìn)貨輥道運(yùn)行程序、出貨輥道運(yùn)行程序、初始化程序、 DP 網(wǎng)通信程序。 堆垛機(jī)動作，調(diào)用子程序 4 WinCC 將堆垛機(jī)運(yùn)行結(jié)束信號發(fā)送給機(jī)械手 PLC，機(jī)械手動作，調(diào)用子程序 5 WinCC 將機(jī)械手運(yùn)行結(jié)束信號發(fā)送給輥道，出貨輥道動作，調(diào)用子程序 1 出庫結(jié)束，將出庫完成報(bào)告返回監(jiān)控系統(tǒng)，等待下一個出庫操作命令 圖 3— 3自動化立體倉庫總體流程圖 17 進(jìn)貨點(diǎn)動裝置檢測到貨品后，入庫輥道開始動作，當(dāng)輥道上的光電開關(guān)檢測到貨品到達(dá)后，入庫輥道停止運(yùn)行。機(jī)械手具有 5 個位置 ： 0 號位 (復(fù)位位置 )、 1 號位 (對應(yīng)右排出入庫臺 )、 2 號位 (對應(yīng)出貨輥道 )、 3 號位 (對應(yīng)進(jìn)貨輥道 )、 4 號位 (對應(yīng)左排出入庫臺 )。在 S7 一 200 中，只有輸出繼電器 和 具有高速脈沖輸出功能。使用 作為機(jī)械手 Y 軸移動高速脈沖串的輸出端，采用 SMB7 作為高速脈沖輸出的控制字節(jié)。抓手動作采用氣泵進(jìn)行控制。機(jī)械手通過 X 軸前后伸縮和 Y 軸升降以及臂腕動作和抓手動作，將貨品從左 /右排出入庫臺傳遞到出庫輥道。在設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的自動控制系統(tǒng)時，首先必須解決堆垛機(jī)的自動停位問題，即它必須具備自動認(rèn)址及快速精確定位的功能。 2. 為提高堆垛機(jī)的作業(yè)效率，必須提高其三大機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度 ?？梢圆捎密浖c硬件相結(jié)合的方法，使其可靠性問題在較大程度上得以解決。如圖 3— 所示。在設(shè)計(jì)時同樣使用一個增減計(jì)數(shù)器來進(jìn)行步數(shù)控制。堆垛機(jī)在水平方向的動作通過步進(jìn)電機(jī)控制。堆垛機(jī)在垂直方向的動作通過步進(jìn)電機(jī)控制。貨叉在進(jìn)行伸縮運(yùn)行時 有三個限位開關(guān) :伸叉左限、伸叉右限、伸叉中限。對自動化立體倉庫的貨位進(jìn)行管理，就是要合理地分配和使用貨位?？偟膩碚f，定位存儲容易管理，所需的總搬運(yùn)時間較少，但 卻需較大的存儲空間。因而較適用于以下情況 :1)產(chǎn)品相關(guān)性大者，經(jīng)常被同時訂購 。周轉(zhuǎn)率高貨品可能被存放在離出入口較遠(yuǎn)的位置，增 加了出入庫的搬運(yùn)距離。 立體倉庫貨物的存儲方略 本文采用的貨品存儲方式是 :分類隨機(jī)存儲和定位存儲結(jié)合的方式。人為規(guī)定入庫頻度和出庫頻度在貨品頻度參數(shù)中占相同的權(quán) 重，進(jìn)而將兩者進(jìn)行求和的結(jié)果即作為此貨品的頻度。貨品分散存放在倉庫的不同位置，避免因集中存放造成貨格受力不均勻。同時，在很多箱同 一類的貨品集中入庫時，按均勻分布的原則將它們分散到各個巷道進(jìn)行入庫也可以提高入庫速度。 立體倉庫貨物的分配方略 為了實(shí)現(xiàn)就近出入庫，針對因同類貨品集中進(jìn)行出入庫操作而導(dǎo)致巷道阻塞的問題，在進(jìn)行最終的貨位分配設(shè)計(jì)時采用一種均勻分配算法，也可以說是按巷道均衡、距離優(yōu)先的出入庫算法。對于均勻分布來說，貨位的列反映了貨位離出入庫臺的遠(yuǎn)近，根據(jù)距離優(yōu)先的原則，列越大，離出庫臺越近、離入庫臺越遠(yuǎn)，因此列的屬性應(yīng)起主要決定作用，其次是層、最后是排，只要保證列權(quán)值大于排權(quán)值。在本 文研究工作中，自動化立體倉庫的出入庫臺位于巷道的同一側(cè)，所以在進(jìn)行出入庫操作時按照后者的貨位分配策略進(jìn)行出入庫操作。 它的主要功能有 :提供倉儲物流系統(tǒng)中的自動化設(shè)備運(yùn)行的動畫形式的彩色模擬顯示畫面 :實(shí)時監(jiān)視整個立體倉庫中各部分的運(yùn)行情況 。到此才算完成一次完整地出入庫操作。 OPC 提出了一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，采用 CLIENT/SERVER 模式，針對硬件設(shè)備的驅(qū)動程序由硬件廠商或?qū)ｉT的公司完成，提供具有統(tǒng)一 OPC 接口的 SERVER 程序 ，軟件廠商按照 OPC標(biāo)準(zhǔn)訪問 SERVER 程序，即可實(shí)現(xiàn)與硬件設(shè)備的通信。DCOM 是 COM 技術(shù)在分布式計(jì)算領(lǐng)域的擴(kuò)展，使 COM 支持在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)甚至 Intenlet 上不同計(jì)算機(jī)的對象之間的通訊。 管理層與監(jiān)控層的通信及其實(shí)現(xiàn)方法 本文管理系統(tǒng)采用 中的 C編程語言作為管理界面開發(fā)工具，采用 SQLServer2020建立后臺數(shù)據(jù)庫。 3， 執(zhí)行層的主要功能。 5. 自動化立體倉庫通信系統(tǒng) 自動化立體倉庫系統(tǒng)分為 3 個層次 :管理層、監(jiān)控層、 執(zhí)行層 。 在進(jìn)行出入庫操作時，結(jié)合電子標(biāo)簽技 術(shù)，在掃描電子標(biāo)簽自動獲得標(biāo)簽信息時，根據(jù)標(biāo)簽信息查詢數(shù)據(jù)庫，獲得貨品的包括貨位權(quán)值等在內(nèi)的詳細(xì)信息，并在貨品信息欄里有相應(yīng)的顯示。出庫時就近出庫端、多巷道同時出庫。在線自動化立體倉庫，如為保證快速響應(yīng)入庫請求，一般將貨品就近放置在入庫臺附近 。 2. 加快周轉(zhuǎn)，先入先出。到此為止，己經(jīng)按照貨品頻度實(shí)現(xiàn)了貨品的分類隨機(jī)存儲和 定位存儲相結(jié)合的存儲策略。 每類貨品 都有一個出入庫頻度，將立體倉庫按照貨品的出入庫頻度劃分了 6 個存儲區(qū)域，保證頻 27 度高的貨品存放在離出入庫臺更近的貨位區(qū)域，然后同頻度的不同類貨品在該存儲區(qū)域分類隨機(jī)存放。2)種類少或體積較大的貨品 . 4. 分類隨機(jī)存儲 :每一類貨品有固定存放位置，但在各類的儲區(qū)內(nèi)，每貨位的分配是隨機(jī)的。3)產(chǎn)品尺寸相差大者。2)多種少量商品的存放。貨位分配包含有兩層意義 :一是為入庫的貨品分配最佳貨位 (因?yàn)榭赡芡瑫r存在多個空閑的貨位 )即入庫貨位分配 。 根據(jù)以上對堆垛機(jī)功能模塊的分析，子程序 3 實(shí)現(xiàn)的功能 : Wi nC C 將 機(jī)械手運(yùn)行結(jié)束信號傳送給堆垛機(jī)，堆垛機(jī)開始動作，根據(jù) WinCC 傳送的貨位排，將堆垛機(jī)的源層源列設(shè)為 1 層 0 列，并運(yùn)行到左 /右排出入庫臺，通過貨叉的伸縮、載貨臺的水平行走以及垂直升降，將貨品送至目的列、目的層。采用 SMB77作為高速脈沖輸出的控制字節(jié)。 使用 作為堆垛機(jī)水平運(yùn)行高速脈沖串的輸出端，采用 2 段管線 PTO 輸出高速脈沖串。入庫操作時，通過比較當(dāng)前層與目的層的值來進(jìn)行精確定位。如果當(dāng)前列大于目的列，則堆垛機(jī)向左運(yùn)行 (出入庫臺方向 )。 （ 2） 堆 垛 機(jī)的調(diào)速可采用較先進(jìn)的變頻調(diào)速，但由于市場上的變頻器均為通用型的，在堆垛 22 機(jī)上應(yīng)用時應(yīng)注意協(xié)調(diào)好堆垛機(jī)的要求與變頻器性能間的關(guān) 系，否則會影響堆垛機(jī)的性能與可靠性，甚 至使它無法正常工作。為保證較高的停準(zhǔn)精度 (一般最大誤差為 17