【正文】 統(tǒng)；設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備及貨物運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)等。在傳輸過(guò)程中，裝在鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)上的條碼閱讀器對(duì)貨廂上的條碼標(biāo)簽進(jìn)行掃描，將貨廂內(nèi)貨物的品名、規(guī)格等條碼信息讀入，經(jīng)入庫(kù)員核實(shí)后，將貨廂數(shù)量和貨物類別由控制系自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) 貨架、貨廂 出入庫(kù)輥道鏈條輸送機(jī) 巷道式 堆垛機(jī) 監(jiān)控系統(tǒng) 統(tǒng)根據(jù)輸入的信息自動(dòng)分配 貨位，并發(fā)出指令給堆垛機(jī)，由堆垛機(jī)將貨廂運(yùn)送至入庫(kù)輸送臺(tái)，然后將貨物裝入貨廂，再由堆垛機(jī)將已裝入貨物的貨廂存入指定貨位，完成入庫(kù)專業(yè)。 堆垛機(jī)再將貨廂運(yùn)回原貨位，再執(zhí)行 下一件貨物任務(wù)，完成出庫(kù)作業(yè)。 分揀作業(yè)流程如圖 24所示： 結(jié) 束 選擇出庫(kù)功能 輸入出貨套數(shù)或單件數(shù)量 監(jiān)控機(jī)確定出貨貨廂、貨位 堆垛機(jī)自動(dòng)運(yùn)行 自 相 應(yīng) 貨位、取出貨廂 堆垛機(jī)將貨廂運(yùn)至出入庫(kù)輸送臺(tái) 人 工 分 揀 單件出貨完成確認(rèn) 堆垛機(jī)將貨廂自動(dòng)運(yùn)回原貨位 全部貨物 出貨完成 開(kāi) 始 開(kāi) 始 根據(jù)出庫(kù)任務(wù)、堆垛機(jī)將貨物運(yùn)至出入庫(kù)輸送臺(tái) 圖 24 分揀作業(yè)流程圖 控制系統(tǒng)功能及主要參數(shù) （ 1）一臺(tái) 單軌單立柱 巷道式堆垛機(jī)，最大載重量： 500kg；堆垛機(jī)的速度參數(shù)：運(yùn)行 速度 0～ 60m/min，提升速度 0～ 16m/min,貨叉伸縮速度 0～ 6m/min。 （ 3）一 出入庫(kù)輥道鏈條輸送機(jī)。 （ 5）貨物入庫(kù)、出庫(kù)時(shí)，手持條形碼掃描儀掃描條形碼，貨物庫(kù)存量自動(dòng)增加或減少。 （ 7）貨物出庫(kù)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)按照同類貨物“先進(jìn)先出”原則。 （ 9） 堆垛機(jī)與監(jiān)控機(jī)通信采用紅外通信方式。 （ 11） 監(jiān)控機(jī)將堆垛機(jī)置于手動(dòng)或半自動(dòng)控制時(shí)，可在堆垛機(jī)上，通過(guò)觸摸屏，人工控制堆垛機(jī)的運(yùn)行，出入庫(kù) 作業(yè)。 貨物出庫(kù)：可以自動(dòng)生成出庫(kù)單號(hào)。 （ 14） 庫(kù)存貨物總套數(shù)查詢。 （ 16） 按照某個(gè)條件，單個(gè)貨物查詢，庫(kù)存查詢等功能。 （ 18） 系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。包括：信息自動(dòng)檢測(cè)與錄入系統(tǒng)；倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)等。承擔(dān)入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、盤庫(kù)管理、查詢、打印及顯示。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)組成如圖 2— 5所示。 （ 1） PLC實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的自動(dòng)或手動(dòng)控制。 （ 3） 貨廂到位信號(hào)檢測(cè)采用紅外光電開(kāi)關(guān)。堆垛機(jī)控制分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)控制 3種。手動(dòng)、半自動(dòng)控制是由操作員直接在堆垛機(jī)操作面板上設(shè)定作業(yè)命令和地址。對(duì)機(jī)械及電器故障能進(jìn)行判斷、報(bào)警和向主機(jī)系統(tǒng)傳遞信息。對(duì)堆垛機(jī)的控制包括： （ 1） 作業(yè)命令設(shè)置。 （ 2） 位置檢測(cè)。 計(jì) 算 機(jī) 計(jì) 算 機(jī) 倉(cāng)儲(chǔ)管理計(jì)算機(jī) 條形碼打印機(jī) 監(jiān)控工控機(jī) 打印機(jī) 出入庫(kù)輸送控制 PLC 紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 觸摸屏 條形碼掃描儀 到位信號(hào)等 出入庫(kù)輸送控制 紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 堆垛機(jī)控制系統(tǒng) 紅外通信 現(xiàn)場(chǎng)總線 圖 26 堆垛機(jī)自控系統(tǒng)框圖 （ 3） 速度控制。 （ 4） 定位檢測(cè)控制。 （ 5） 安全保護(hù)控制。 （ 7） 監(jiān)控機(jī)將堆垛機(jī)置于手動(dòng)或半自動(dòng)控制時(shí)，可在堆垛機(jī)上，通過(guò)觸摸屏人工控制堆垛機(jī)的運(yùn)行，出入庫(kù)作業(yè)。 （ 9）堆垛機(jī)與監(jiān)控機(jī)問(wèn)的控制信號(hào)及信息傳遞采用紅外通信方式。 4） 條碼識(shí)別 觸 摸 屏 紅外收發(fā)器 堆垛機(jī)控制 PLC 水 平 運(yùn) 行 速度、位置控制 貨 叉 運(yùn) 行 速度、位置控制 升降運(yùn)行速度位置控制 水平認(rèn)址系統(tǒng) 垂直認(rèn)址系統(tǒng) 水平位置垂直位置貨叉位置檢測(cè)信號(hào)等 水平運(yùn)行垂直運(yùn)行貨叉伸縮速度檢測(cè) 在貨物入庫(kù)前，產(chǎn)生條形碼序列號(hào)標(biāo)簽，在每個(gè)條形碼中應(yīng)包含產(chǎn)品的相關(guān)信息 ，包括產(chǎn)品的品名、規(guī)格、數(shù)量、條形碼序列號(hào)、入庫(kù)日期等。在貨物出入倉(cāng)庫(kù)作業(yè)時(shí)，對(duì)信息進(jìn)行檢測(cè)與錄入，用條形碼掃描器掃描記錄出入庫(kù)貨物的條碼信息，完成準(zhǔn)確、及時(shí)、交互的操作．保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、快速，減少人 工差錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。 （ 2） PLC（ S7300）： STEP7 。 堆垛機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用條形碼編碼與識(shí)別技術(shù)認(rèn)址，由紅外光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)貨位位置進(jìn)行定位，堆垛機(jī)的水平運(yùn)行速度、載貨臺(tái)升降運(yùn)行速度采用模糊控制技術(shù)，使堆垛機(jī)的運(yùn)行過(guò)程平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確。堆垛機(jī)的認(rèn)址方式主要有絕對(duì)認(rèn)址、相對(duì)認(rèn)址等。 絕對(duì)認(rèn)址是用 N個(gè)光電開(kāi)關(guān)的通、斷兩種狀態(tài)組合形成一組二進(jìn)制編碼，升降和水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)分別用一組 N1個(gè)與 N2個(gè)光電開(kāi)關(guān)與堆垛機(jī)實(shí)際地址編碼相對(duì)應(yīng)，這種認(rèn)址方式具有 PLC編程簡(jiǎn)單、認(rèn)址可靠等優(yōu)點(diǎn)，但它的每個(gè)位置的認(rèn)址片 均不相同，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且當(dāng)貨位較多時(shí)需要較多的認(rèn)址光電開(kāi)關(guān) 。 本 文堆垛機(jī)的認(rèn)址采用條形碼認(rèn)址方式，將各列、各層的地址信息編制成條形碼，堆垛機(jī)運(yùn)行至某列時(shí)，通過(guò)安裝在堆垛機(jī)上的條形碼激光掃描儀讀取地址信息。著名的有： UPC條形碼、 EAN條形碼、五取二條形碼、三九條形碼、九三條形碼、十一條形碼、一二八條形碼、 CODABAR條 形 碼、 TELEPEN條形碼、 ALAG條形碼、 HIBC條形碼等。使用激 光飛點(diǎn)掃描器閱讀條形碼時(shí)，每秒可重復(fù)識(shí)別代碼幾百次，其置換誤差僅為三十萬(wàn)分之一，遠(yuǎn)小于光學(xué)字符識(shí)別裝置的萬(wàn)分之一的置換誤差。 條形碼在編制上利用構(gòu)成數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的 “ 0” 、 “ 1” 比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制數(shù)字相對(duì)應(yīng)的寬窄條紋（或條紋與間隙）來(lái)表示某個(gè)數(shù)字或字符。 交叉 25碼是一種長(zhǎng)度可變的、連續(xù)型的、帶自校驗(yàn)的數(shù)字式碼制，它的字符集是數(shù)字 09，交叉 25碼采用兩種元素寬度，每個(gè)條和空或是寬元素或是窄元素。 表 31是交叉 25碼的編碼規(guī)則 。 178。 ② 將數(shù)據(jù)字符值 與權(quán)系數(shù)相乘，并將它們的結(jié)果相加。 交叉 25碼符號(hào)的編碼字符個(gè)數(shù)為偶數(shù)，所有奇數(shù)位置上的數(shù)據(jù)以條編碼，偶數(shù)位置上的數(shù)據(jù)以空編碼。 例如：第一巷道第 16列的數(shù)據(jù)字符為“ 116”。 交叉 25碼為： 1168 可得到數(shù)據(jù)字符“ 1168”的交叉 25碼條形碼如圖 31所示。 交叉 25碼單元元素寬度，即窄元素寬度 X的最小值 是 。 N的允許范圍是 ，當(dāng) X小于 ， N值須大于 。 交叉 25碼的符號(hào)長(zhǎng)度 L是 X值、 N值及被編碼的字符個(gè)數(shù) C的函數(shù)。 X 表 32 第一巷道各列、層的交叉 25碼 列（貨層） 數(shù)字 交叉 25碼 1 101 1014 2 102 1021 3 103 1038 4 104 1045 5 105 1052 6 106 1069 7 107 1076 8 108 1083 9 109 1090 10 110 1106 11 111 1113 12 112 1120 13 113 1137 14 114 1144 15 115 1151 16 116 1168 17 117 1175 18 118 1182 19 119 1199 20 120 1205 178。178。178。 178。178。（ 18N21）178。 當(dāng)掃描閱讀器（激光掃描器或手持光筆）對(duì)標(biāo)簽掃描時(shí)，由條紋間隔所編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)可由 3掃描器提取出來(lái)，并利用印刷條紋和載體基色之間的反差，如黑色條紋吸收光線，而一般為白色的條紋間隔則反射光線，以及條紋間隔的時(shí)間響應(yīng)差異進(jìn)行閱讀識(shí)別。 如圖 32所示的激光掃描條形碼信息交換過(guò)程，表示了條形碼信號(hào)的閱讀和處理的工作原理。 （ 1） 寬度測(cè)量：測(cè)量符號(hào)中每個(gè)元素的寬度和兩個(gè)靜區(qū)的寬度。 （ 3） 將所有元素寬度分成 4組：窄條、窄空、寬條、寬空。 （ 5）計(jì)算以下 4組平均寬度： ANB=平均窄條寬度 ANS=平均窄空寬度 AWB=平均寬條寬度 AWS=平均寬空寬度 （ 6）計(jì)算 X值 X=（ ANB+ANS） /2 （ 7）計(jì)算 N值： N=（ AWB+AWS） /2X （ 8）確定 X值、 N值在下列情況可允許的范圍： ①如果 X﹤ ，則取 X=。 ③如果 ≦ X≦ ， ≦ N≦ 則取 X=， N=。 （ 9）計(jì)算公差： t=（ 18N21）178。如果不在允許的范圍內(nèi)，則認(rèn)為符號(hào)不符合規(guī)定。 ②檢驗(yàn) 寬元素是否在 NXt到 NX+t的寬度范圍內(nèi)。 堆垛機(jī)定位系統(tǒng) 堆垛機(jī)的列定位和升降貨臺(tái)的層定位， 均采用紅外光電開(kāi)關(guān)和定位片 來(lái) 實(shí)現(xiàn)。 列定位信號(hào)與控制 狀態(tài)見(jiàn)表 33。 當(dāng)貨叉上有貨 箱 ，即貨叉將貨廂送入貨位，或從貨位取出貨廂時(shí)，升降貨臺(tái)應(yīng)定位在高位。 當(dāng)貨叉上無(wú)貨 箱，即貨叉伸出準(zhǔn)備取貨箱，或送完貨箱后 貨叉從貨位上收回時(shí)，升降貨臺(tái)應(yīng)定位在低位，如圖 35所示。 層定位信號(hào)與控制狀態(tài)見(jiàn)表 34 立柱 立柱 升 降 貨 升 臺(tái) 定位 降 定位 片 貨 片 臺(tái) 圖 34 層高位定位光電 開(kāi)關(guān)位置示意圖 圖 35 層低位定位開(kāi)關(guān)位置示意圖 表 34 層定位信號(hào)狀態(tài) 位置狀態(tài) 運(yùn)行方向 狀態(tài)有效的光電開(kāi)關(guān) 升降貨臺(tái)控制狀態(tài) 高位定位 升 D3 最低速運(yùn)行 D D4 停止運(yùn)行 將 D4 最低速運(yùn)行 D D4 停止運(yùn)行 低位定位 升 D1 最低速運(yùn)行 D D2 停止運(yùn)行 將 D2 最低速運(yùn)行 D D2 停止運(yùn)行 基于模糊控制理論的堆垛機(jī)速度控制 “模糊控制理論”是由美國(guó)學(xué)者加利福尼亞大學(xué)著名教授 1965年首先提出，它是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用語(yǔ)言規(guī)則描述知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的方法，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)模糊推理進(jìn)行判決的一種高級(jí)控制策略。模糊控制不需要建立控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，只要求把現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)總結(jié)成較完善的語(yǔ)言規(guī)則，因此他能繞過(guò)對(duì)象的卜確定性、噪音以及非線性、時(shí)變性、時(shí)滯等影響，系統(tǒng)性較強(qiáng)，尤其適用于非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制。由圖可知：模糊控制系統(tǒng)通常由模糊控制器、輸入 /輸出接 口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象和測(cè)量與反饋裝置等五個(gè)部分組成。這些被控對(duì)象可以是線性的或非線性的、定常的或時(shí)變的、確定的或不確定的以及具有強(qiáng)耦合和隨機(jī)干擾等多種情況。 給定值 被控制量 圖 36 模糊控制系統(tǒng)組成 （ 2） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)除了電氣的如各類交流、直流電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等以外，還有氣動(dòng)的和液壓的，如各類氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液壓馬達(dá)、液壓閥等。由于被控對(duì)象的多樣性，以及對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性的要求不同和所應(yīng)用的控制規(guī)則（或策略）相異，可以構(gòu)成各種類型的控制器。 （ 4） 輸入 /輸出 （ I/O） 接口在實(shí)際系統(tǒng)中，由于多數(shù)被控對(duì)象的控制量及其可觀測(cè)狀態(tài)量是模擬量。 （ 5） 測(cè)量和反饋裝置它是將被控對(duì)象的各種非電量，如流量、溫度、壓力、速度和濃度等變換為電信號(hào)的一類裝置，通常由各類數(shù)字的或模擬的測(cè) 量?jī)x器、檢測(cè)元Ａ／Ｄ 模糊控制器 D/A 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被控對(duì)象 測(cè)量與反饋裝置 件或傳感器等組成。 在模糊控制系統(tǒng)中，為了提高控制精度，需要及時(shí)觀測(cè)被控量的變化特性及其與期望值間的偏差，以便及時(shí)調(diào)整控制規(guī)則和控制量輸出值，因此，往往將測(cè)量裝置的觀測(cè)值反饋到系統(tǒng)輸入端，并與給定輸入量相比較，構(gòu)成具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)形式。其主要特征表現(xiàn)為：將受控對(duì)象領(lǐng)域的專家知識(shí)和熟練操作人員經(jīng)驗(yàn)，描述成一類 “ 如果 ? ，則 ? （ if? ， then? ） ”形式的語(yǔ)言控制規(guī)則。上述兩部分也分別稱為 “ 前提部 ” 和 “ 結(jié)論部 ” 。由于推理的運(yùn) 算結(jié)果仍是一個(gè)模糊量，真正用于系統(tǒng)控制的是要經(jīng)過(guò)解模糊化和比例因子作用后的模擬量，因此，解模糊方法和比例因子的選取也十分重要。 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)如圖３．７所示，主要由以下部分組成 ： （ 1） 模糊化 這部分的作用是將輸入的精確量轉(zhuǎn)換成模糊化量。模糊化的具體過(guò)程如下： ①首先對(duì) 對(duì)這些輸入量進(jìn)行處理，使其變成模糊控 制器要求的輸入量。 參考輸入 圖 37 模糊控制器的結(jié)構(gòu)圖 ② 將上述已經(jīng)處理過(guò)的輸入量進(jìn)行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍。 （ 2） 知識(shí)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)中包含了具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識(shí)和要求的目標(biāo)。 ① 數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括各語(yǔ)言變量的隸屬度函數(shù)、尺度變換因子以及模糊空間的分級(jí)數(shù)等。它們反映了控制專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。該推理過(guò)程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則來(lái)進(jìn)行的。它包括以下兩部分的內(nèi)容： ① 將模糊的控制量經(jīng)解模糊化變換成表示在論域范圍的清晰量； ② 將表 示在論域范圍的清晰量經(jīng)尺度變換成實(shí)際的控制量。 由于堆垛機(jī)運(yùn)行區(qū)間可分為加速區(qū)、勻速區(qū)、減速區(qū)，采用三?？刂平Y(jié)構(gòu)方式，分別為加速模式、勻速模式、減速模式。由模糊推理 解模糊化 控制對(duì)象 模糊化 知識(shí)庫(kù) 于加速模式與減速模式的對(duì)應(yīng)，而勻速模式可用簡(jiǎn)單控制實(shí)現(xiàn)。 （ 1） 系統(tǒng)的輸入和輸出量 堆垛機(jī)當(dāng)前位置 與目標(biāo)定位列的距離 S和運(yùn)行速度 V作為二維模糊控制器的輸入，輸出控制量為 U，分為八個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)變頻器的八個(gè)輸出頻率，即對(duì)應(yīng)堆垛機(jī)的八種運(yùn)行速度。所以在誤差小的