基于LabVIEW復(fù)合式異型煙分揀系統(tǒng)設(shè)計與仿真

王彬　吳志光　章毅

【摘 要】異型煙自動分揀設(shè)備是當(dāng)前影響卷煙配送中心工作效率的重要因素。文章在訂單聚類分析策略的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬容器隊列控制算法，設(shè)計了一套復(fù)合式異型煙分揀系統(tǒng)，并經(jīng)LabVIEW程序驗證了可行性與正確性。

【關(guān)鍵詞】異型煙分揀;LabVIEW;虛擬容器隊列

【中圖分類號】TP273.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）09-0071-02

0 前言

當(dāng)前，卷煙個性化產(chǎn)品日趨增多，異型煙品規(guī)不斷增加，使得卷煙配送中心自動化分揀設(shè)備的升級與改造需求更加迫切。在異型包裝的條煙分揀技術(shù)研究領(lǐng)域，出現(xiàn)了如基于訂單分析、排隊理論、聚類分析、迭代優(yōu)化的分揀策略研究成果[1]。本文則在訂單聚類分析策略的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬容器隊列控制算法，設(shè)計了一套復(fù)合式異型煙分揀系統(tǒng)，并利用LabVIEW程序進(jìn)行仿真。

1 復(fù)合式分揀系統(tǒng)構(gòu)成

復(fù)合式分揀系統(tǒng)由控制區(qū)（包括計算機(jī)及PLC組成的控制裝置）和分揀區(qū)（包括通道式分揀設(shè)備、臥式分揀設(shè)備、皮帶輸送機(jī)、控制臺、激光打碼機(jī)、自動包裝機(jī)）組成。通道式機(jī)負(fù)責(zé)銷量較大品項卷煙的分揀，具有較高的揀效率，臥式機(jī)負(fù)責(zé)分揀中低銷量品項卷煙，輸送皮帶將兩種分揀機(jī)有機(jī)結(jié)合在一起，將分揀機(jī)撥出的卷煙輸送至后續(xù)的打碼、包裝等工序，形成一條完整的分揀作業(yè)系統(tǒng)[2]。

2 自動分揀系統(tǒng)控制算法

2.1 虛擬容器隊列控制思想

一般來講，當(dāng)前客戶訂單香煙品項較多，要在開始分揀前對訂單進(jìn)行EIQ分析，并依據(jù)配送線路對品項相似度進(jìn)行聚類，減少分揀過程中的分揀機(jī)配貨調(diào)換次數(shù)。為簡化分析過程，設(shè)定本系統(tǒng)通道式機(jī)一次出5條同品項煙，臥式機(jī)每次出1條煙，各機(jī)型每次出煙定義為一個單位煙。某一訂單連續(xù)出煙作業(yè)后，在皮帶上形成的條煙隊列是較整齊的，同時為保證分揀包裝的有序進(jìn)行，各訂單之間保持一定的隔離距離，即假設(shè)一個訂單的香煙是由一個虛擬容器裝著在皮帶上輸送的。這里，從啟動分揀動作起，各訂單中的虛擬容器在輸送皮帶上的位置是確定的、可計算的，分揀訂單虛擬容器示意圖如圖1所示。

2.2 自動分揀控制算法的實現(xiàn)

為實現(xiàn)上述虛擬容器分揀策略，需要建立算法模型。訂單品項內(nèi)容決定了虛擬容器的長度，且連續(xù)訂單需要考慮各訂單容器的間距。

（1）每個訂單到達(dá)分揀口的時間。設(shè)一個虛擬容器的長度為l=lt×θ+lw×θ，其中l(wèi)t為分配給通道式分揀機(jī)的容器長度，lw為分配給臥式分揀機(jī)的容器長度，θ=（0，1）。訂單之間的空隙距離為lk，Dmn是m個訂單n個分揀機(jī)的分揀量矩陣，則訂單b的虛擬容器長度：

3 LabVIEW程序設(shè)計與仿真分析

LabVIEW是一個功能強(qiáng)大又非常靈活的工程軟件，它附有標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫，包含數(shù)據(jù)顯示、GPIB等模塊，更為重要的是它采用圖形化的圖標(biāo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)文本命令進(jìn)行編程，可以在短時間內(nèi)被工程技術(shù)人員掌握并使用[3]。

根據(jù)前述分析，在LabVIEW平臺通過ACCESS調(diào)用本地?zé)煵菖渌椭行牡目蛻粲唵?，設(shè)置好訂單之間的距離、條煙單位寬度等數(shù)據(jù)，利用虛擬容器算法計算出每個分揀機(jī)動作的時間、分揀開始時、到達(dá)特定時刻，對應(yīng)分揀機(jī)就會向輸送皮帶打煙，形成有序的訂單隊列，并由輸送皮帶傳送至出口。

利用LabVIEW圖形化編程方法，部分程序代碼截圖如圖2所示。通過LabVIEW系統(tǒng)仿真結(jié)果得出，分揀機(jī)可按照訂單要求分揀出煙，沒有發(fā)生條煙重疊、訂單交叉等錯誤，驗證了該系統(tǒng)的可行性與正確性。

4 結(jié)語

本文基于LabVIEW軟件，仿真了虛擬容器分揀策略下異型煙分揀系統(tǒng)，該設(shè)計能夠遷移到工業(yè)PLC上，具有很好的實用性，能實現(xiàn)異型煙自動化分揀，降低了分揀成本，提高了配送效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]趙凱，熊紅云，戴建民.基于虛擬容器隊列的條煙自動分揀控制算法研究[J].計算機(jī)工程與科學(xué)，2008，30（2）：67-69.

[2]范文兵，李肇蕊，李文鳳，等.虛擬容器算法在卷煙自動分揀系統(tǒng)中應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2017，40（23）：134-136.

[3]李肇蕊.卷煙物流自動分揀與補(bǔ)貨優(yōu)化算法的研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2017.

[4]李靜.卷煙配送中心自動分揀系統(tǒng)配置與優(yōu)化研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2009.

[5]王艷艷，吳耀華，劉鵬，等.自動分揀系統(tǒng)分揀作業(yè)任務(wù)優(yōu)化[J].機(jī)械工程學(xué)報，2011，47（10）：10-17.

[6]劉德寶.復(fù)合式卷煙分揀系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2006.

[7]汪愷，張功萱，周秀敏，等.基于容器虛擬化技術(shù)研究[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2015（8）：138-141.