基于plc控制的多垛位多品種碼垛方法及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于物流控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PLC控制的多垛位多品種碼垛方法及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，貨物自動碼垛控制技術(shù)在現(xiàn)代物流倉儲系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，可以滿足倉庫中貨物的規(guī)則性和自動化的要求。但在現(xiàn)有的碼垛控制技術(shù)中，對一些箱體類的貨物堆放方面，由于自動化程序不高，目前仍為人力堆放方式居多。而人力堆放方式存在危險(xiǎn)性大、效率低、成本高等缺陷，不能滿足于現(xiàn)代社會的快速發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有倉庫中對貨物的人力堆放層疊的不足，本發(fā)明提供了一種基于PLC控制的多垛位多品種碼垛控制系統(tǒng)，其運(yùn)用于自動貨物堆放層疊。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)背景下，按照堆放要求，利用PLC設(shè)計(jì)一個(gè)三坐標(biāo)軸式碼垛機(jī)的多垛位多品種碼垛控制系統(tǒng)，可運(yùn)用于現(xiàn)今的物流倉儲系統(tǒng)。PLC(可編程控制器)由于在惡劣的環(huán)境中工作具有可靠性高、實(shí)時(shí)性好、功能強(qiáng)大、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。高速脈沖輸出功能和高速計(jì)數(shù)器功能是PLC在位置控制和運(yùn)動控制領(lǐng)域中的重要組成部分。通過高速脈沖輸出來驅(qū)動電機(jī)，利用脈沖編碼器可以采樣電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向，轉(zhuǎn)化為脈沖形式，然后通過高速計(jì)數(shù)器對其高頻率的脈沖進(jìn)行精確的計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)PLC對電機(jī)的控制。具備這兩種功能的PLC可以應(yīng)用在位置控制和運(yùn)動控制上，如飲料、書本、方便面等整箱整包的包裝運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)工業(yè)領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]基于PLC控制的多垛位多品種碼垛的控制系統(tǒng)，其包括:
[0007]人機(jī)交互界面，用于實(shí)時(shí)工藝流程顯示、工藝參數(shù)設(shè)置及報(bào)警信息顯示;可以輸入各品種貨物的尺寸、各堆放位置的距離、品種與堆放位置的選擇。人機(jī)交互界面與PLC相聯(lián)。
[0008]PLC，用于收集外部控制信號，執(zhí)行內(nèi)部邏輯運(yùn)算與數(shù)據(jù)運(yùn)算。邏輯運(yùn)算主要包括根據(jù)已選定的堆放地點(diǎn)和貨物品種，進(jìn)行相應(yīng)的子程序選擇的邏輯運(yùn)算以及各輸出動作的邏輯判斷。數(shù)值運(yùn)算主要是根據(jù)已堆放的貨物數(shù)量和碼垛距離，進(jìn)行碼垛機(jī)三維運(yùn)行伺服電機(jī)所需脈沖數(shù)的運(yùn)算以及堆放數(shù)值的計(jì)算。經(jīng)過程序的運(yùn)算得出伺服電機(jī)的運(yùn)動脈沖數(shù)和抓取動作的執(zhí)行指令，并發(fā)出控制指令。PLC與執(zhí)行電器模塊相聯(lián)。
[0009]傳感器模塊，用于實(shí)時(shí)的位置檢測和狀態(tài)監(jiān)視;傳感器模塊還與PLC模塊相聯(lián)。
[0010]執(zhí)行電器模塊，執(zhí)行PLC的控制命令，驅(qū)動電機(jī)、氣動閥和液壓閥的動作。伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)可作為碼垛機(jī)X、Y、Z三方向運(yùn)行的執(zhí)行電器，可實(shí)現(xiàn)碼垛機(jī)的準(zhǔn)確定位。若采用伺服電機(jī)，則電機(jī)的反饋編碼器可提供當(dāng)前位置的檢測。氣動閥或液壓閥可用于驅(qū)動碼垛機(jī)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。伺服電機(jī)、氣動閥和液壓閥與PLC輸出端連接，伺服電機(jī)反饋編碼器與PLC輸入端連接，都由PLC進(jìn)行統(tǒng)一驅(qū)動。[0011 ]優(yōu)選的，PLC內(nèi)部輸入數(shù)量運(yùn)算與邏輯運(yùn)算程序。
[0012]優(yōu)選的，控制系統(tǒng)可設(shè)定不同的堆放位置，系統(tǒng)將自動循環(huán)選擇就近堆放。且當(dāng)貨物品種變換后，會根據(jù)相應(yīng)堆放位置的設(shè)定，執(zhí)行相應(yīng)的驅(qū)動動作。
[0013]優(yōu)選的，控制系統(tǒng)可設(shè)定不同的貨物品種，系統(tǒng)將自動緊湊型的堆放。根據(jù)貨物的長寬尺寸，系統(tǒng)將自動調(diào)整碼垛位置的運(yùn)行脈沖數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)貨物緊湊平穩(wěn)地堆放。
[0014]優(yōu)選的，控制系統(tǒng)可對不同品種、不同堆放點(diǎn)，進(jìn)行各自品種、垛位的計(jì)數(shù)并存儲數(shù)值。
[0015]本發(fā)明提供的采用上述結(jié)構(gòu)的多垛位多品種的碼垛方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0016]步驟1.傳送帶上運(yùn)送貨物到達(dá)碼垛初始位，此位置傳感器檢測到有貨物到達(dá)，并發(fā)送信號給PLC。
[0017]步驟2.碼垛機(jī)的末端執(zhí)行器到達(dá)初始位進(jìn)行貨物提取，動作完成后發(fā)送信號給PLC。末端執(zhí)行器可采用液壓或氣動的方式實(shí)現(xiàn)。
[0018]步驟3.提取動作完成后，根據(jù)人機(jī)界面對品種和堆放地點(diǎn)的設(shè)定，PLC結(jié)合當(dāng)前碼垛位已堆放貨物的計(jì)數(shù)，進(jìn)行邏輯和數(shù)值運(yùn)算，計(jì)算出驅(qū)動各軸的伺服電機(jī)相應(yīng)的脈沖數(shù)。
[0019]步驟3具體為:
[0020]步驟3.1根據(jù)人機(jī)界面對品種和堆放地點(diǎn)的設(shè)定，依據(jù)就近原則，選擇該貨物可堆放的最近碼垛位。具體實(shí)施例參見圖3的說明。
[0021]步驟3.2根據(jù)當(dāng)前堆放地點(diǎn)已有的貨物數(shù)，進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算。計(jì)算出在某一堆放地點(diǎn)上，貨物已堆放的層數(shù)以及下一件貨物將要堆放的位置。
[0022]若已堆放的貨物數(shù)為N;按照設(shè)置的堆放形式，每層放置的貨物數(shù)量為m;則N被m除的帶余除法表達(dá)式為N = AXm+B，其中，A為商數(shù)，表示當(dāng)前貨物應(yīng)該放置的層數(shù);B為余數(shù)，表示當(dāng)前層數(shù)對應(yīng)的位置數(shù)。
[0023]步驟3.3結(jié)合當(dāng)前堆放貨物品種的相應(yīng)尺寸和堆放的位置進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，計(jì)算出碼垛機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向上需要運(yùn)行的具體距離，從而使其緊湊平穩(wěn)的堆放。
[0024]X軸和Y軸的運(yùn)行距離以垛位距離初始位的距離為基礎(chǔ)，結(jié)合貨物具體堆放位置進(jìn)行加減補(bǔ)償運(yùn)算，不同堆放位置的距離設(shè)定。具體實(shí)施例參見圖4的說明。
[0025]Z軸的運(yùn)行距離根據(jù)公式H = L-AXhi進(jìn)行計(jì)算，其中，hi為貨物的高度，S卩堆放一層的高度;L為碼垛機(jī)的總高度;H為碼垛機(jī)沿Z軸方向需要運(yùn)行的距離。
[0026]步驟4.PLC內(nèi)部程序運(yùn)算完成后，X、Y、Z三軸的伺服電機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，將貨物移動至相應(yīng)的位置。
[0027]步驟5.到達(dá)指定位置后，碼垛機(jī)末端執(zhí)行裝置松開，放下貨物，該位置已碼垛的貨物數(shù)加I，并判斷該碼垛位的數(shù)量是否已滿。
[0028]步驟6.放下貨物后，碼垛機(jī)Χ、Υ、Ζ三軸回到各自設(shè)定的零點(diǎn)位置，等待貨物碼垛初始位的貨物到達(dá)信號。
[0029]本發(fā)明將各個(gè)模塊組合一起，可以完成不同品種的貨物在選定的堆放位置，根據(jù)就近原則，按設(shè)定的層疊方式，平穩(wěn)的堆放貨物。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:可以針對不同的貨物品種，不同的堆垛地點(diǎn)，不同的堆垛高度進(jìn)行自動選擇堆放，主要包括對不同的貨物品種的長短尺寸進(jìn)行數(shù)量計(jì)算，然后根據(jù)設(shè)定的堆放地點(diǎn)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，選擇最近的堆放地點(diǎn)堆放，當(dāng)堆放完成后再度選擇最近的堆放點(diǎn)進(jìn)行堆放，實(shí)時(shí)監(jiān)測可以堆放的地點(diǎn)，自動循環(huán)運(yùn)算。當(dāng)然，在貨物堆放方式上，隨著堆放層數(shù)的變化，自動循環(huán)一種形式，使其堆放的貨物更加平穩(wěn)、安全。人機(jī)交互界面、PLC、傳感器模塊和執(zhí)行電器模塊相互結(jié)合控制，共同完成各工藝段要求，實(shí)現(xiàn)流程的自動控制，對堆放過程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明控制系統(tǒng)綜合集成測量、控制、報(bào)警、安全控制和生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理等功能，具有效率高、品種適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便、通用性廣等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明自動堆放的控制系統(tǒng)總體框圖。
[0032]圖2為本發(fā)明自動堆放的位移尺寸標(biāo)注示意圖
[0033]圖3為本發(fā)明自動堆放的堆放地點(diǎn)距離示意圖。
[0034]圖4為本發(fā)明自動堆放層疊的堆放形式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做實(shí)例闡述。
[0036]圖1顯示了本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例的多垛位多品種碼垛控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例多垛位碼垛機(jī)的控制系統(tǒng)，包括人機(jī)交互界面，采用觸摸屏進(jìn)行顯示、控制。觸摸屏用于輸入、控制和故障報(bào)警顯示等，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。在觸摸屏中可以輸入不同貨物的長寬高、堆放高度、堆放地點(diǎn)與起始點(diǎn)在三個(gè)方向上的距離和不同貨物堆放不同的堆放點(diǎn)的設(shè)定等數(shù)據(jù)。觸摸屏還可實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行流程，控制各個(gè)部件的單獨(dú)運(yùn)行，讀取故障報(bào)警點(diǎn)和處理相應(yīng)的報(bào)警。
[0037]本實(shí)施例的控制系統(tǒng)還包括PLC、傳感器模塊和執(zhí)行電器模塊，人機(jī)交互界面與PLC相聯(lián)，PLC與執(zhí)行電器模塊、傳感器模塊都相聯(lián)。
[0038]傳感器模塊用于檢測工藝參數(shù)和流程監(jiān)控信號，傳感器模塊包括多個(gè)限位開關(guān)傳感器、多個(gè)激光傳感器、多個(gè)接近傳感器和多個(gè)壓力傳感器，分別用于限制三個(gè)方向上的運(yùn)行距離、檢測當(dāng)前貨物的運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)的安全檢測。
[0039]執(zhí)行電器模塊包括三個(gè)伺服電機(jī)、若干個(gè)空氣氣閥和液壓閥。
[0040]傳感器模塊提供在運(yùn)行流程中的檢測信號給PLC，PLC在運(yùn)行過程中，對人機(jī)交互界面輸入的數(shù)據(jù)參數(shù)和傳感器給出的檢測信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)運(yùn)算，然后提供指令給