李?yuàn)檴?張 浩

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江蘇徐州221116）

0 引言

為了滿(mǎn)足人們的物質(zhì)消費(fèi)需求，社會(huì)生產(chǎn)力水平不斷提高，科學(xué)技術(shù)發(fā)展也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，隨著工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，更加智能化、自動(dòng)化水平更高的裝備取代了以往的高污染與高耗能的老式機(jī)器裝備，并被快速應(yīng)用到了各行各業(yè)中。

本文研究的主要內(nèi)容是基于PLC的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，生活中，人們會(huì)遇見(jiàn)許多問(wèn)題，如企事業(yè)單位倉(cāng)庫(kù)中物品的存放、管理、轉(zhuǎn)存等都需要進(jìn)行合理的安排運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，為了減少資源的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率以及存儲(chǔ)的高效性、準(zhǔn)確性，我們可為整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)配置自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)，通過(guò)PLC程序的編寫(xiě)來(lái)實(shí)現(xiàn)定距離運(yùn)行、物品定點(diǎn)存放，以保證整個(gè)倉(cāng)庫(kù)中物品的快速調(diào)度。

1 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的發(fā)展現(xiàn)狀

倉(cāng)儲(chǔ)是自動(dòng)化生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，它是物流系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，是現(xiàn)代物流的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在整個(gè)物流過(guò)程中發(fā)揮著緩沖、平衡和調(diào)節(jié)的作用。在倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，一個(gè)極其重要的標(biāo)志就是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)，它不僅改變了倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)勞動(dòng)密集度高以及效率低下的現(xiàn)狀，而且大大地?cái)U(kuò)展了倉(cāng)庫(kù)的功能，使其從單純的保管存儲(chǔ)擴(kuò)大為綜合流通。

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)逐漸發(fā)展成為一門(mén)集自動(dòng)存儲(chǔ)、自動(dòng)檢索、物料搬運(yùn)等于一體的綜合性科學(xué)技術(shù)。通過(guò)高層的立體貨架以及托盤(pán)系統(tǒng)進(jìn)行貨物存儲(chǔ)和分揀，以先進(jìn)的自動(dòng)控制設(shè)備碼垛機(jī)為基礎(chǔ)，通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化控制手段，構(gòu)成了大容量、高效率的科學(xué)存儲(chǔ)方式，形成了現(xiàn)代化的新型物流方式。

2 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的入庫(kù)管理及出庫(kù)管理

2.1 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的入庫(kù)分區(qū)原則

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的入庫(kù)原則是商品在進(jìn)行入庫(kù)工作時(shí)應(yīng)遵循的準(zhǔn)則，如將倉(cāng)庫(kù)分為幾個(gè)不同的區(qū)域來(lái)存儲(chǔ)不同品種的商品，入庫(kù)原則是需要滿(mǎn)足商品貨位的入庫(kù)要求和存放要求，還應(yīng)盡可能縮短入庫(kù)的時(shí)間，提高入庫(kù)的準(zhǔn)確度。

一個(gè)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)是否需要進(jìn)行分區(qū)一般取決于倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)形式、入庫(kù)頻率等。一般情況下，倉(cāng)庫(kù)體較長(zhǎng)的有分區(qū)的必要，一些特殊商品也有分區(qū)的必要，因?yàn)樨浳锉旧淼幕瘜W(xué)性質(zhì)決定了它們能不能混放在一起。在本文中，我們根據(jù)貨品特性進(jìn)行分區(qū)，這種分區(qū)方法是指根據(jù)商品的重量、屬性等固有的性質(zhì)，將需要分開(kāi)存放的商品分開(kāi)存放，使商品在從入庫(kù)到出庫(kù)的整個(gè)存儲(chǔ)時(shí)間內(nèi)，其質(zhì)量幾乎不發(fā)生任何變化。如一些有特殊氣味的商品，為了防止與其他商品串味，需要將其存放在單獨(dú)的貨架上；如某些商品需要低溫保存，也需要設(shè)置一個(gè)特定的低溫區(qū)域，用來(lái)保證它不會(huì)融化。

2.2 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的撿貨出庫(kù)原則

合理地安排貨物的出庫(kù)順序可以縮短出庫(kù)時(shí)間。工作人員拿到訂單后，按照客戶(hù)的要求將倉(cāng)庫(kù)中的商品依次從貨架上取出，操作方法簡(jiǎn)單，工作人員的任務(wù)非常明確。這是針對(duì)一張訂單，如果是多張訂單，即需要根據(jù)貨物的品種、規(guī)格以及數(shù)量等特點(diǎn)，將訂單分為少樣多量或者多樣少量等，也就是將不同訂單根據(jù)一定的共性進(jìn)行合并，將依次揀選合并為一次撿貨，這樣既克服了單張訂單撿貨慢的缺點(diǎn)，又克服了多張訂單壓貨的缺點(diǎn)，能提高出庫(kù)的工作效率。

3 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)組成

此系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程主要是先由檢測(cè)和傳送部分將物品進(jìn)行一次垂直方向的運(yùn)動(dòng)，然后再進(jìn)行一次高位置的水平方向的位移，最后結(jié)合檢測(cè)裝置將物品存放到相應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)；也可以實(shí)現(xiàn)將物品從倉(cāng)庫(kù)中提取出來(lái)并送到初始位置處。系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)圖

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)的主要技術(shù)是工業(yè)控制，只要工作人員知道PLC基本的參數(shù)、編程的結(jié)構(gòu)以及一些基礎(chǔ)原理，基本上就能夠完成一般功能的系統(tǒng)的編譯及調(diào)試任務(wù)，使PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作系統(tǒng)的控制。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)通過(guò)PLC程序的編寫(xiě)來(lái)進(jìn)行定距離運(yùn)行、物品定點(diǎn)存放，以保證整個(gè)倉(cāng)庫(kù)中物品的快速調(diào)度。

本系統(tǒng)對(duì)入庫(kù)和出庫(kù)的設(shè)定必須依照實(shí)際需要，合理地控制移動(dòng)距離。根據(jù)所搬運(yùn)物體的體積、重量來(lái)確定所用夾爪的規(guī)格，按物品的分類(lèi)合理地進(jìn)行放置和提取。

4 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)的工藝流程

4.1 入庫(kù)項(xiàng)目流程

按下啟動(dòng)按鈕后，通過(guò)傳感器小車(chē)對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也對(duì)倉(cāng)庫(kù)庫(kù)位進(jìn)行檢測(cè)，記錄檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)PLC計(jì)算出入庫(kù)位置，然后載物小車(chē)將貨物傳送到指定地點(diǎn)，再由水平移動(dòng)裝置上的氣爪及檢測(cè)裝置抓取貨物，在搬運(yùn)的同時(shí)圓形倉(cāng)庫(kù)也旋轉(zhuǎn)到了指定的角度，最后由氣動(dòng)夾爪完成入庫(kù)動(dòng)作。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中按下停止按鈕，系統(tǒng)會(huì)停止所有輸出點(diǎn)。系統(tǒng)在靜止?fàn)顟B(tài)下，如按下復(fù)位按鈕，所有裝置將返回原點(diǎn)，準(zhǔn)備下一次入庫(kù)動(dòng)作。工件入庫(kù)項(xiàng)目流程圖如圖2所示。

圖2 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)入庫(kù)項(xiàng)目流程圖

4.2 出庫(kù)項(xiàng)目流程

按下啟動(dòng)按鈕后，通過(guò)傳感器對(duì)圓形倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的庫(kù)存情況進(jìn)行檢測(cè)，記錄檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)PLC計(jì)算出入庫(kù)位置。確定入庫(kù)位置后，水平移動(dòng)及檢測(cè)裝置水平移動(dòng)到圓形倉(cāng)庫(kù)上方，此時(shí)圓形倉(cāng)庫(kù)也旋轉(zhuǎn)到指定角度。全部到位后氣動(dòng)夾爪對(duì)貨物進(jìn)行抓取，空中搬運(yùn)。到達(dá)出庫(kù)平臺(tái)正上方后，氣動(dòng)夾爪將貨物放置在平臺(tái)上方，然后返回工作原點(diǎn)，完成出庫(kù)動(dòng)作。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中按下停止按鈕，系統(tǒng)會(huì)停止所有輸出點(diǎn)。系統(tǒng)在靜止?fàn)顟B(tài)下，如按下復(fù)位按鈕，所有裝置將返回原點(diǎn)，準(zhǔn)備下一次出庫(kù)動(dòng)作。工件出庫(kù)項(xiàng)目流程圖如圖3所示。

4.3 軟件編寫(xiě)思路

圖3 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)出庫(kù)項(xiàng)目流程圖

程序的制作是對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析判斷之后，得到能夠處理該問(wèn)題的方法的整個(gè)系統(tǒng)性的發(fā)展過(guò)程。軟件部分在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少，在軟件編寫(xiě)過(guò)程中問(wèn)題總會(huì)存在，但該如何去解決問(wèn)題？這需要先對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行查找、分析，明確要采取的措施，再最終確定解決方案。為了能夠清晰地展示整個(gè)思路，本文通過(guò)繪制流程圖來(lái)協(xié)助處理問(wèn)題，并設(shè)計(jì)出符合整個(gè)系統(tǒng)功能的程序。具體的設(shè)計(jì)步驟如下：

（1）觀察、思考問(wèn)題。

根據(jù)系統(tǒng)中已經(jīng)提供的信息資源，仔細(xì)地查找思索，努力找到切入點(diǎn)，思考系統(tǒng)最終要完成的功能，盡可能多地發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律性的東西，這樣有助于讓思路更清晰，有了清晰的解題思路，才能游刃有余地解決實(shí)際存在的問(wèn)題。

（2）制作系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)流程圖。

清楚明確地展示整個(gè)過(guò)程所經(jīng)歷的步驟，逐條解決問(wèn)題。

（3）編寫(xiě)系統(tǒng)程序。

根據(jù)設(shè)計(jì)好的流程圖，編寫(xiě)出正確的PLC程序。

（4）判斷程序運(yùn)行結(jié)果的合理性。

根據(jù)編寫(xiě)的程序，觀察運(yùn)行狀況并判斷是否符合整個(gè)方案規(guī)劃所需實(shí)現(xiàn)的功能，如果結(jié)果顯示出不能達(dá)到預(yù)定的要求或出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤的狀況，應(yīng)該對(duì)程序進(jìn)行多次運(yùn)行并監(jiān)控狀態(tài)，找出問(wèn)題所在，解決存在的不合理之處。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對(duì)物資的需求量大大增加了，大量的物資被生產(chǎn)并運(yùn)送到各地市場(chǎng)，為了提高產(chǎn)品流轉(zhuǎn)的高效性，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度管理控制系統(tǒng)的應(yīng)用成為工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然結(jié)果。但針對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)中出入庫(kù)環(huán)節(jié)的約束條件設(shè)置得過(guò)于簡(jiǎn)單，使得經(jīng)典的調(diào)度理論與現(xiàn)實(shí)情況之間存在一定的差距，這也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文在這樣的背景下，對(duì)物品的出入庫(kù)問(wèn)題進(jìn)行了研究，但是由于筆者能力和時(shí)間有限，整個(gè)研究過(guò)程中難免存在一定的缺陷，本文的研究模型只是針對(duì)最普通的貨架，后續(xù)可對(duì)模型進(jìn)行改良，使其能夠適應(yīng)其他類(lèi)型貨架的調(diào)度問(wèn)題。

[1]李曉春.配送中心揀貨作業(yè)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].廣州：暨南大學(xué)，2009.

[2]佟芙慧.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的貨位優(yōu)化與管理[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)大學(xué)，2013.

[4]柳賽男，柯映林，李江雄，等.基于調(diào)度策略的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系

[5]蔣宇.基于預(yù)測(cè)模型的立體倉(cāng)庫(kù)調(diào)度策略研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2008.