穿樓層智能提升貨柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 磊，梁新強(qiáng)

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024)

隨著智能制造的迅猛發(fā)展，智能倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備也日趨成熟和快速發(fā)展。智能倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備代替了傳統(tǒng)的庫(kù)房和貨架，實(shí)現(xiàn)了由人找物到由物到人的轉(zhuǎn)變，充分利用了建筑高度，實(shí)現(xiàn)了全封閉式的存儲(chǔ)，并能夠?qū)崿F(xiàn)在最小的占地面積上產(chǎn)生最大的存儲(chǔ)空間。許多公司采用穿樓層智能倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，可以在每個(gè)樓層設(shè)置出貨口，并能夠?qū)崿F(xiàn)樓層之間傳送物品的功能，從而代替了貨梯，節(jié)省成本，提高空間利用率。

本文根據(jù)某公司穿樓層多出貨口智能提升貨柜項(xiàng)目，描述了該設(shè)備系統(tǒng)功能和開發(fā)思路。

1 系統(tǒng)功能

如圖1所示，系統(tǒng)功能包含控制功能和管理功能兩大模塊。

圖1 智能提升貨柜系統(tǒng)功能示意圖

1.1 控制功能

某公司穿樓層多出貨口智能提升貨柜項(xiàng)目共兩個(gè)出貨口，分別在兩個(gè)建筑樓層的兩側(cè)。設(shè)備采用西門子S7系列S1200PLC+研華工業(yè)用平板電腦(簡(jiǎn)稱IPC)TPC1271，上位機(jī)采用C#語(yǔ)言開發(fā)，運(yùn)用SIMATIC.NET通訊軟件提供的OPC服務(wù)建立PLC與IPC之間的通訊，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳遞[1]。因此，S1200PLC的通訊技術(shù)、OPC服務(wù)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。

1.1.1 設(shè)備監(jiān)控

主要用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，包含設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警監(jiān)控、設(shè)備參數(shù)監(jiān)控、設(shè)備空間參數(shù)設(shè)置以及設(shè)備貨位參數(shù)設(shè)置。通過(guò)圖形化界面顯示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)、空間占用情況、托盤存放位置以及存取機(jī)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)和位置，實(shí)時(shí)讀取PLC的相應(yīng)變量值判斷設(shè)備是否有故障報(bào)警[3]。

1.1.2 手動(dòng)調(diào)試

設(shè)備主出貨口具有手動(dòng)調(diào)試功能，一般主出貨口位于一樓出貨口。具有管理員權(quán)限的設(shè)備維護(hù)人員能夠使用手動(dòng)調(diào)試功能。包含設(shè)備存取機(jī)構(gòu)整體升降動(dòng)作(連續(xù)升降和運(yùn)行到指定高度)，存取機(jī)構(gòu)抓取動(dòng)作(前移和后移)，出貨口自動(dòng)門開關(guān)動(dòng)作，設(shè)備照明系統(tǒng)調(diào)試等功能。

1.1.3 自動(dòng)運(yùn)行

設(shè)備所有出貨口都具有自動(dòng)運(yùn)行功能，用于完成單托盤的存取動(dòng)作。具有操作員及以上權(quán)限的用戶都能使用自動(dòng)運(yùn)行功能。用戶輸入需要調(diào)取的目標(biāo)托盤號(hào)，點(diǎn)擊“托盤出”，設(shè)備將自動(dòng)將目標(biāo)托盤調(diào)取至發(fā)出指令的出貨口；用戶將出貨口的托盤號(hào)輸入目標(biāo)托盤號(hào)一欄中，點(diǎn)擊“托盤入”，設(shè)備將對(duì)托盤進(jìn)行重量和高度測(cè)量，并根據(jù)當(dāng)前空間占用情況計(jì)算出合適的存放位置，自動(dòng)將目標(biāo)托盤存入該目標(biāo)位置。

1.1.4 電梯模式

設(shè)備所有出貨口都具有電梯功能，用于取代電梯完成托盤(貨物)樓層之間的傳輸。具有管理員權(quán)限的用戶能使用該功能。用戶在某一工作臺(tái)將貨物放置于目標(biāo)托盤上，選取目標(biāo)工作臺(tái)臺(tái)號(hào)，點(diǎn)擊“電梯”，設(shè)備將該目標(biāo)托盤運(yùn)送至目標(biāo)工作臺(tái)上，位于目標(biāo)工作臺(tái)的工作人員可以將貨物取走，并將托盤入庫(kù)。

1.2 管理功能

管理功能主要用于數(shù)據(jù)管理，并結(jié)合設(shè)備控制自動(dòng)運(yùn)行功能，實(shí)現(xiàn)物品的存取，并記錄存取明細(xì)以及庫(kù)存、庫(kù)位信息。

設(shè)備管理包含數(shù)據(jù)庫(kù)備份、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)、設(shè)備參數(shù)設(shè)置、幫助等功能。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包含物品信息管理，人員管理，部門管理，權(quán)限管理，貨位管理等。能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)信息的批量導(dǎo)入、導(dǎo)出，具有添加、刪除、修改功能。

出入庫(kù)管理指能夠建立出庫(kù)入庫(kù)單據(jù)，記錄操作人員、時(shí)間、操作明細(xì)等出入庫(kù)信息，做到物品存取的有據(jù)可查，有據(jù)可依。

查詢功能能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)信息查詢、出入庫(kù)明細(xì)查詢、庫(kù)存信息查詢、庫(kù)位信息查詢，并能夠生成查詢報(bào)表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

2 設(shè)備關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)思路

穿樓層多出貨口智能提升貨柜每個(gè)出貨口都有一套控制系統(tǒng)，而所有出貨口共用一套存儲(chǔ)空間、一套存取機(jī)構(gòu)以及一套數(shù)據(jù)庫(kù)。在設(shè)備調(diào)試階段，調(diào)試人員將分配主出貨口和其他出貨口，并對(duì)每個(gè)出貨口編號(hào)，所有用戶將不得隨意更改此項(xiàng)設(shè)置。

2.1 設(shè)備占用

某一出貨口進(jìn)行操作前，操作人員將點(diǎn)擊“設(shè)備占用”，系統(tǒng)將設(shè)備標(biāo)記為該出貨口占用狀態(tài)，其他出貨口的操作界面將自動(dòng)切換到鎖定狀態(tài)，不能進(jìn)行任何操作。直到設(shè)備運(yùn)行完成，操作人員解除該出貨口的占用，其他出貨口方能進(jìn)行操作。該功能的設(shè)計(jì)可以避免多出貨口同時(shí)操作時(shí)造成的操作指令丟失的問(wèn)題，減少設(shè)備故障，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

2.2 電梯功能

電梯功能是為了實(shí)現(xiàn)貨物在樓層之間的傳送，減少貨梯降低成本，減少人員的移動(dòng)。用戶必須依托托盤進(jìn)行貨物輸送，即必須將貨物放在托盤上，在放置貨物時(shí)，必須保證貨物不能超出托盤的外沿，防止貨物在運(yùn)送過(guò)程中剮蹭到貨柜內(nèi)部托盤及貨物，造成設(shè)備故障。電梯功能流程如圖2所示，設(shè)備將自動(dòng)完成目標(biāo)托盤號(hào)、超重、超高等判斷，并通過(guò)OPC通訊方式，將目標(biāo)位置和目標(biāo)托盤號(hào)寫入到PLC寄存器中，并啟動(dòng)運(yùn)行模式。同時(shí)，控制系統(tǒng)讀取PLC中當(dāng)前出貨口和目標(biāo)出貨口上傳感器狀態(tài)，判斷能否進(jìn)行傳送；在目標(biāo)托盤脫離當(dāng)前出貨口時(shí)，清除當(dāng)前出貨口的托盤號(hào)；當(dāng)目標(biāo)托盤到達(dá)目標(biāo)出貨口時(shí)，寫入目標(biāo)出貨口的托盤號(hào)。

圖2 電梯功能基本流程

3 結(jié)束語(yǔ)

本文探討了穿樓層多出貨口智能提升貨柜的基本控制功能和管理功能，以及關(guān)鍵功能的設(shè)計(jì)思路和方法。隨著密集工業(yè)和智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的發(fā)展，穿樓層多出貨口智能提升貨柜將被更多的企業(yè)所認(rèn)可、使用。

[1] 張宏坡，康龍?jiān)?基于OPC技術(shù)的PLC上位機(jī)管理系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011,33(18):72-75.

[2] 西門子(中國(guó))自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).Connecting a PC Station to an S7-1200 using OPC[Z].北京：2015.

[3] 田雅芳.基于OPC的穿樓層立體庫(kù)上位機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017(5):85-88.