基于iFIX和RFID的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)

沈 楊 張曉萍 李沈華 朱子威 顧運(yùn)捷 朱煜鋒

（蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 江蘇昆山 215000）

引 言

目前，隨著電子商務(wù)等行業(yè)的迅速發(fā)展，商品貨物越來越多，由此對倉儲(chǔ)的管理智能化、自動(dòng)化也提出了更高的要求，而在倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，智能、準(zhǔn)確也十分重要。為此，我們設(shè)計(jì)了倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，來提高倉儲(chǔ)效率。

本系統(tǒng)是基于GE-PLC軟件和iFIX軟件編寫設(shè)計(jì)而成，同時(shí)了結(jié)合RFID射頻識(shí)別技術(shù)。GE-PLC可編程控制器，在傳統(tǒng)的繼電接觸器控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種自動(dòng)控制裝置，結(jié)合了PLC和PC的優(yōu)點(diǎn)，既有PLC的可靠性堅(jiān)固性，又有PC的開放性、自定義電路的靈活性。iFIX是基于Windows NT的對生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制的自動(dòng)化解決方案，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備和資源，實(shí)現(xiàn)了管理數(shù)據(jù)的可視化。RFID射頻識(shí)別技術(shù)，是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，由RFID讀寫器和電子標(biāo)簽組成，從而有效地跟蹤物體流動(dòng)的路徑。

一、倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)是根據(jù)我國倉儲(chǔ)管理技術(shù)相對落后的情況和市場客戶需求，設(shè)計(jì)出的更為智能化、自動(dòng)化的系統(tǒng)。其可將生產(chǎn)成品傳送至倉儲(chǔ)盤后，自動(dòng)記錄成品在倉儲(chǔ)盤中的位置，同時(shí)通過RFID自動(dòng)標(biāo)識(shí)綁定托盤信息，并繼續(xù)將成品運(yùn)送至托盤的空位置，用iFIX實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過程。

（二）倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)主要由GE-PLC的程序控制和基于iFIX制作的可視化界面。其中程序控制部分，在前端接收到信號(hào)后，把空托盤放入指定區(qū)域，接著將塑料瓶成品放入托盤，待托盤裝滿后，機(jī)械手自動(dòng)將托盤放入貨架位機(jī)構(gòu)，否則繼續(xù)裝盤，直到將托盤裝滿。在iFIX可視化界面通過創(chuàng)建地址節(jié)點(diǎn)和屬性節(jié)點(diǎn)，可以更直觀地反映出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，其后將對此加以說明。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

二、基于GE-PME的程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用GE-PME軟件，進(jìn)行參數(shù)配置和PLC梯形圖的設(shè)計(jì)，通過編寫的PLC梯形圖，來控制倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中產(chǎn)品裝盤，同時(shí)檢測托盤是否裝滿，并自動(dòng)將托盤入庫。系統(tǒng)可以通過PLC梯形圖，實(shí)現(xiàn)對倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)整個(gè)流程的控制。在設(shè)計(jì)過程中，我們將瓶子作為產(chǎn)品，搭配裝產(chǎn)品的托盤，且托盤底部含有電子標(biāo)簽，還有其他傳感器的使用。

程序先由計(jì)算機(jī)指定庫位號(hào)，查看倉庫是否有空位置。若倉庫有空位則啟動(dòng)，系統(tǒng)搭配氣缸和機(jī)械手的作用把托盤取出，將托盤通過輸送帶移動(dòng)至RFID位置，射頻器不斷地發(fā)射信號(hào)；我們使用的托盤底部有電子標(biāo)簽，可寫入讀取信息，當(dāng)托盤經(jīng)過，緊接著讀取RFID信息并自動(dòng)核實(shí)，輸送帶繼續(xù)傳送，將托盤放入固定位置，等待托盤裝瓶操作；等瓶子裝入后，檢測是否裝滿，待托盤裝滿，傳送帶繼續(xù)傳送至RFID側(cè)更新托盤電子標(biāo)簽的信息，將托盤自動(dòng)放入庫中，并自動(dòng)記錄其在倉庫中的位置。

三、iFIX界面的設(shè)計(jì)

根據(jù)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)包括貼標(biāo)單元、入庫管理單元和桁架碼垛單元。

（一）貼標(biāo)單元

該工作單元對上工序裝瓶完成的料瓶進(jìn)行分瓶處理，該系統(tǒng)單元在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)盤下使每個(gè)料瓶距離相等，該轉(zhuǎn)盤上有等間距且剛好能卡住瓶身的缺口設(shè)計(jì)，以保證卡緊輸送且等距，便于后續(xù)的貼標(biāo)處理；接著在貼標(biāo)滾搓機(jī)構(gòu)作用下對瓶子進(jìn)行貼標(biāo)，將前工序中一存儲(chǔ)信息的標(biāo)簽貼在瓶身上，完成貼標(biāo)任務(wù)；最后通過料瓶檢測，將貼標(biāo)不合格的料瓶剔除。在設(shè)計(jì)的iFIX界面中，我們能實(shí)時(shí)看到該單元工作時(shí)的詳實(shí)數(shù)據(jù)。信息欄包括工作瓶數(shù)、完成瓶數(shù)、廢品瓶數(shù)、完成工單總數(shù)、完成總評數(shù)量；設(shè)備狀態(tài)欄中可了解輸送帶遠(yuǎn)程、分瓶機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程、液錯(cuò)機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程、螺桿過度機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程、氣缸機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程、系統(tǒng)就緒和故障的系統(tǒng)狀態(tài)。

（二）入庫管理單元

該系統(tǒng)單元對各托盤的位置進(jìn)行實(shí)行監(jiān)控管理。當(dāng)料瓶入庫前，每個(gè)料瓶將通過倉庫的進(jìn)庫讀寫器并寫入料瓶信息，然后通過計(jì)算機(jī)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)計(jì)算出貨位，并自動(dòng)通過傳送帶運(yùn)輸、機(jī)械手等自動(dòng)放入相應(yīng)的托盤空位，并將情況在入庫管理iFIX界面中實(shí)時(shí)顯現(xiàn)。

（三）桁架碼垛單元

三軸堆垛機(jī)構(gòu)：在自動(dòng)或聯(lián)機(jī)模式下實(shí)現(xiàn)上位系統(tǒng)指定的庫位尋址并完成取放功能，完成成品料瓶的進(jìn)庫出庫任務(wù)。該單元中也可使用手動(dòng)進(jìn)行堆垛機(jī)操作，可以實(shí)行三軸的自由移動(dòng)，更高效、精準(zhǔn)、智能地實(shí)現(xiàn)成品的出入庫功能，也可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)下連續(xù)尋庫位功能，并與裝盤單元完成許愿星料瓶的入庫功能。桁架機(jī)構(gòu)：通過伺服進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)料瓶的尋址和搬運(yùn)，同時(shí)將料瓶進(jìn)行裝盤操作。貨架的庫位機(jī)構(gòu)：和堆垛機(jī)配合，提供物理和信息存儲(chǔ)空間，實(shí)現(xiàn)成品許愿瓶的庫存管理功能。在iFIX界面設(shè)計(jì)中，我們可以實(shí)現(xiàn)對桁架、立庫、成品庫信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控；對初始化啟動(dòng)、完成，X軸、Y軸、Z軸、設(shè)備是否回零，X、Y、Z軸及輸送帶等報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

四、RFID的應(yīng)用

當(dāng)成品料瓶進(jìn)入倉庫時(shí)，每個(gè)料瓶信息通過讀寫器解讀標(biāo)簽中信息。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接受解讀其射頻信號(hào)，解讀器讀取信息并解碼，然后計(jì)算機(jī)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)計(jì)算出空位。該解讀器與堆垛機(jī)配合同步更新與托盤關(guān)聯(lián)的電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)及信息，同時(shí)系統(tǒng)配合使用掃碼器讀取料瓶上二維碼信息，將二維碼信息與此料瓶生產(chǎn)信息進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)和管理，最后按要求放入倉庫。

五、總結(jié)

智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)是一套基于iFIX和RFID解決傳統(tǒng)倉儲(chǔ)管理人力需求大、繁瑣等問題的系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)了對倉儲(chǔ)的智能化管理功能。本系統(tǒng)的投入使用，可大大減少倉儲(chǔ)管理中人力、物力的投入，同時(shí)保障倉儲(chǔ)管理的準(zhǔn)確性，提高倉儲(chǔ)的效率。本系統(tǒng)基于RFID自動(dòng)檢測定位信息，基于iFIX的界面開發(fā)，給客戶更直觀的感受，更有效地對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以保障系統(tǒng)的高效準(zhǔn)確運(yùn)行。