穿楼层智能提升货柜系统设计

2018-07-02梁新强

山西电子技术 2018年3期

张磊，梁新强

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原 030024)

随着智能制造的迅猛发展，智能仓储设备也日趋成熟和快速发展。智能仓储设备代替了传统的库房和货架，实现了由人找物到由物到人的转变，充分利用了建筑高度，实现了全封闭式的存储，并能够实现在最小的占地面积上产生最大的存储空间。许多公司采用穿楼层智能仓储设备，可以在每个楼层设置出货口，并能够实现楼层之间传送物品的功能，从而代替了货梯，节省成本，提高空间利用率。

本文根据某公司穿楼层多出货口智能提升货柜项目，描述了该设备系统功能和开发思路。

1 系统功能

如图1所示，系统功能包含控制功能和管理功能两大模块。

图1 智能提升货柜系统功能示意图

1.1 控制功能

某公司穿楼层多出货口智能提升货柜项目共两个出货口，分别在两个建筑楼层的两侧。设备采用西门子S7系列S1200PLC+研华工业用平板电脑(简称IPC)TPC1271，上位机采用C#语言开发，运用SIMATIC.NET通讯软件提供的OPC服务建立PLC与IPC之间的通讯，实现两者之间的数据传递[1]。因此，S1200PLC的通讯技术、OPC服务的远程访问技术是实现智能仓储设备实现运动控制的关键技术之一[2]。

1.1.1 设备监控

主要用于设备状态监控，包含设备状态监控、设备故障报警监控、设备参数监控、设备空间参数设置以及设备货位参数设置。通过图形化界面显示设备当前状态、空间占用情况、托盘存放位置以及存取机构当前状态和位置，实时读取PLC的相应变量值判断设备是否有故障报警[3]。

1.1.2 手动调试

设备主出货口具有手动调试功能，一般主出货口位于一楼出货口。具有管理员权限的设备维护人员能够使用手动调试功能。包含设备存取机构整体升降动作(连续升降和运行到指定高度)，存取机构抓取动作(前移和后移)，出货口自动门开关动作，设备照明系统调试等功能。

1.1.3 自动运行

设备所有出货口都具有自动运行功能，用于完成单托盘的存取动作。具有操作员及以上权限的用户都能使用自动运行功能。用户输入需要调取的目标托盘号，点击“托盘出”，设备将自动将目标托盘调取至发出指令的出货口；用户将出货口的托盘号输入目标托盘号一栏中，点击“托盘入”，设备将对托盘进行重量和高度测量，并根据当前空间占用情况计算出合适的存放位置，自动将目标托盘存入该目标位置。

1.1.4 电梯模式

设备所有出货口都具有电梯功能，用于取代电梯完成托盘(货物)楼层之间的传输。具有管理员权限的用户能使用该功能。用户在某一工作台将货物放置于目标托盘上，选取目标工作台台号，点击“电梯”，设备将该目标托盘运送至目标工作台上，位于目标工作台的工作人员可以将货物取走，并将托盘入库。

1.2 管理功能

管理功能主要用于数据管理，并结合设备控制自动运行功能，实现物品的存取，并记录存取明细以及库存、库位信息。

设备管理包含数据库备份、数据库恢复、设备参数设置、帮助等功能。

基础数据管理包含物品信息管理，人员管理，部门管理，权限管理，货位管理等。能够实现基础信息的批量导入、导出，具有添加、删除、修改功能。

出入库管理指能够建立出库入库单据，记录操作人员、时间、操作明细等出入库信息，做到物品存取的有据可查，有据可依。

查询功能能够实现基础信息查询、出入库明细查询、库存信息查询、库位信息查询，并能够生成查询报表，实现数据导出。

2 设备关键功能设计思路

穿楼层多出货口智能提升货柜每个出货口都有一套控制系统，而所有出货口共用一套存储空间、一套存取机构以及一套数据库。在设备调试阶段，调试人员将分配主出货口和其他出货口，并对每个出货口编号，所有用户将不得随意更改此项设置。

2.1 设备占用

某一出货口进行操作前，操作人员将点击“设备占用”，系统将设备标记为该出货口占用状态，其他出货口的操作界面将自动切换到锁定状态，不能进行任何操作。直到设备运行完成，操作人员解除该出货口的占用，其他出货口方能进行操作。该功能的设计可以避免多出货口同时操作时造成的操作指令丢失的问题，减少设备故障，保证设备正常运行。

2.2 电梯功能

电梯功能是为了实现货物在楼层之间的传送，减少货梯降低成本，减少人员的移动。用户必须依托托盘进行货物输送，即必须将货物放在托盘上，在放置货物时，必须保证货物不能超出托盘的外沿，防止货物在运送过程中剐蹭到货柜内部托盘及货物，造成设备故障。电梯功能流程如图2所示，设备将自动完成目标托盘号、超重、超高等判断，并通过OPC通讯方式，将目标位置和目标托盘号写入到PLC寄存器中，并启动运行模式。同时，控制系统读取PLC中当前出货口和目标出货口上传感器状态，判断能否进行传送；在目标托盘脱离当前出货口时，清除当前出货口的托盘号；当目标托盘到达目标出货口时，写入目标出货口的托盘号。