基于PLC的具有分拣功能的自动化立体仓库设计

1、收稿日期 : 2010-05-12作者简介 : 岳长进( 1985) 男, 哈尔滨工业大学硕士生 , 研究 方向为信号检测与工业过程控制。基于 plc 的具有分拣功能的自动化立体仓库设计岳长进 , 何露雅 , 韩丹, 刘俊武(哈尔滨工业大学, 哈尔滨150001)摘要 : 随着我国经济的高速发展, 铁路 、 公路货物集散中心陆续出现, 货物流通趋于小批量、 多品种和准时制 , 各类配送存储中心的货物分拣任务十分艰巨。我国目前多数配送存储中心都是人工分拣 , 这种方式无法满足大规模存取配货的要求。而以往的自动化仓库中仅仅针对于一种货物的储存和管理 , 为此该文提出了一种具有自动分拣能力的自动化立

2、体仓库的设计。 系统中使用条码扫描装置来识别货物, 整个操作过程可以通过触摸屏来控制, 大大提高了系统的自动化水平。关键词 : 自动分拣 ;自动化立体仓库; 条码扫描 ; 触摸屏中图分类号 : tp271文献标志码 : a文章编号 : 1000- 0682( 2010) 05- 0042- 03design of sorting as/rsbased on plcyue changjin , he l uya , han dan ,l i u jun wu(h arbin institu te of t ec hnology, harbi n 150001, china )abstract:

3、w ith china s rapid econo m ic developmen, trailways and road cargo distribution centersare appearing in successi on . goods circulation tends to be in s mall batch ,with multi-varieties and just-in-time .it is a tough task for storageand d istribution-center to sort various k inds of goods . m anua

4、lsorting is adopted at present in most of the storageand distribution-centersof china , which can t meetthe require ments of large- scale storageand distributi on. so objectively it is necessar y to develop ana uto m atedstorageandretr ieval syste m (as /rs) w ith theability to sor. t bar code scann

5、ing device is usedto identify the goods in this syste m and the entire operation canbe controlled through the touch screen ,itgreatly i mproves the auto mation leve. lk ey w ords: sorting ; as /rs; bar code scanning ;touch screen0 引言自动化立体仓库不仅具有节省用地、减轻劳动强度、提高物流效率、 降低储运损耗、 减少流动资金积压等功能 , 而且在沟通物流信息、衔接产需

6、、 保证生产均衡、合理利用资源、 进行科学储备与生产经营决策等方而发挥着独特的作用。在以往的自动化仓库中仅仅针对于一种货物的储存和管理, 而随着我国经济的高速发展, 铁路、公路货物集散中心陆续出现 ,销售领域内批发零售仓库已率先向配送中心发展 ,而且不少配送中心的商品日处理量已超过5万箱, 客观上具备了导入带有自动分拣能力的自动化立体仓库迫切需求。为此笔者对具有自动分拣能力的自动化立体仓库进行了设计。1系统概述图 1为自动化立体仓库系统结构图。图 1自动化立体仓库系统结构图整 个 系统 主 要 由 全向激 光 扫描 器、 分 拣 机、货架、堆 垛 机、 传 送 带 和控制 系 统 组 成。 分

7、 为 自动和手动2种 操作方式。采用的是单元货架仓库,其特点是货架沿仓库的宽度方向分成若干排, 每 2排成一组 ,其间有一条巷道, 用堆跺机或其他仓储42工业仪表与自动化装置2010年第 5期机械作业 , 每排货架沿长度方向分成若干列, 沿垂直方向分成若干层 , 从 而形成 大量 的货 格。 系统设置了a, b, c, d四个堆垛区, 每个垛区又由8排4组组成 ,记为1, 2, 3 , 4 , 物品由输入口进入, 在自动模式下 , 经 过条码 扫描 产生的 地址不 断地 随货物进行传递, 所以仅 需进 行一次 扫描从 而节 省了成本。货物通过传送 带先后 到达a, b, c , d 四个堆垛区

8、 , 在到 达每个 堆垛 机前都 会有货 物传 感器发出信号 , 此 时相应 垛区 入口处 的顶升 轮动 作把货物送入相应的垛区 入口的 传送带 上, 完成 第一次分拣。然后进入 此垛 区内部 , 采 用同 样的 方式进行组分拣, 这时货物 被放在堆垛机上, 堆垛机按照地址要求把物品放在相应的货格内。当出库时堆垛机把货物取出放入输出传送带即可。在整个流程中库存情况、 报 警功 能以及 手动操 作部 分都在触摸屏上实现。2 整个系统的构成与功能2 . 1 条码扫描设备与扫描过程采用 opticon opm 1736全向激光扫描器作为扫描装置。当货物进入仓库时, 在入口处进行条码扫描 ,完成对货物

9、的识别和地址的产生。而货物在仓库内运动的过程中, 同样需要对货物进行监控和定位。不过 , 如果处处都设置这样的条码扫描器必然增加分拣和码放部分的输入, 使对系统的硬件要求加大 ,增加了系统成本。由于货物在系统中是按照一定规律运动的, 只要在各关键位置增加货物传感器 ,并编入适当的算法, 就可以对货物的运动进行跟踪 ,分别记录它们的地址, 以达到准确的监控和定位。2 . 2 货物的分拣装置及分拣过程采用顶升轮式分拣机进行分拣作业, 在每个堆垛区口和分组入口, 都有一个顶升轮分拣机, 当货物到达分拣机前方时, 由货物传感器感应并发出信号,如果货物需要被分拣, 顶升轮分拣机的分拣轮转动并升起 , 把

10、货物分拣到支路传送带上。如果货物不需要被分拣 , 顶升轮分拣机的分拣轮将不动作,货物就仍然在原传送带上行 进。如果经过3个垛区都没有被分拣则是第4垛区的 。进入垛区后再进行相应组的分拣, 其原理相同。图2为进入垛区 分拣示意图。图 2进入垛区分拣示意图2. 3货物的码放在系统设计中的单元货架仓库为8排 8列 4层结构 , 每组都有自己的堆垛机。图3为全自动三维堆垛机的示意图。其中: 1为升降电动机 , 2为货叉 ,3、 6为传动丝杠 , 4为货品 , 5为货格 , 7为行走电动机。图 3三维堆垛机示意图货物托架可由电机控制在x、 y 、 z 三个方向上进行运动。当把货物运送到指定的x、 y 、

11、 z 坐标后再迅速返回。堆垛机托架在运动的过程中, 需要对自身进行定位,以准确辨认目标货格, 及时迅速准确地开始或停止运动。这里, 采用限位开关作为托架运动时的定位信号。当走过一个货格时, 限位开关动作一次 , 这样的动作或变化将被记录下来, 用来对堆垛机托架进行定位。2. 4货物的出库货物的出库运送相对简单, 不需要分拣部分, 只需根据人工要求把某一类货物从货格上取下, 并由出库传送带运送至出口即可。取下货物依旧由三维堆垛机来完成,动作过程与放入货物是完全一样的。其中人工要求的输入部分依靠人工监控和手动操作的人机界面来完成。2. 5操作界面操作界面 (触摸屏 )主要起到监控、 手动操作和报警

12、的功能。监控画面具有查看货物总量, 手动自动方式选择 , 查看相应地址是否有货, 报警 , 报警消除以及各堆垛机运动状态显示等功能。如图4所示。3系统软件设计在整个控制过程中, 系统首先需要确定是存货还是取货操作,如果是存货又分为自动和手动产生地址 2种 , 得到地址后货物进入相应的垛区和组, 然后相应组的堆垛机进行存货操作; 如果是提货 , 那么在程序开始就要确定提货地址, 然后相应库区的堆432010年第 5期工业仪表与自动化装置图 4 操作界面垛机进行提货操作即可。整个过程堆垛机的动作在触摸屏上显示出来,出错后会及时报警。如果顺利完成操作 , 堆垛机复位等待新的命令。系统总体软件流程如图

13、5所示。图 5 系统总体流程图堆垛机提货存货的子程序流程如图6所示。4 结论该文所设计内容已在三菱fx2n 主机上调试成功。鉴于以往自动化立体仓库的研究中, 分拣和堆垛二者往往不能很好地结合起来,而实际中 , 将二者结合起来的系统应用非常广泛, 不仅在配送中心, 而且还在机场、邮政、大型仓库等众多场合都有着广泛作用。该文就是把分拣和堆垛二者结合起来, 设计了一整套运送和存储方案, 同时加入了条码扫描装置和操作界面, 使整个系统更加合理和人性化。该系统对于提高生产效率和空间利用率以及减轻劳动强度方面起到很好的作用 ,有着很好的应用前景。参考文献 : 1王晓晖 .自动化立体仓 库堆垛机控制系统的 设计 j. 制造 业自动化 , 2002( 9): 70- 72 . 2