物流系统中智能化仓库的设计

物流系统中智能化仓库的设计 文章编号:1001-9944(2006)01-0047-05 物流系统中智能化仓库的设计 李民权,李松,吴先良 (安徽大学电子科学与技术学院,合肥230039) 摘要:给出了一种智能化,经济型的仓库设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及货位和最佳路径选择算法.采 用面向对 象程序设计语言,设计出一套智能仓库管理系统软件.经实际使用,取得了很好的 经济和社 会效益.方案对物流管理系统的设计和新建,改造仓库系统具有重要的参考价值. 关键词:智能化仓库;导航定位;最佳路径选择算法;非接触IC卡 中图分类号:TH692.3文献标志码:B ADesignofIntelligentWarehouseintheLogisticsSystem LIMin-quan,LISong,WUXian-liang (SchoolofElectronicScienceandTechnology,AnhuiUniversity,Hefei230039,China) Abstract:Adesignofanabstemiousintelligentwarehouseandbestroutingalgorithmaregiven.Theintelligent warehouses~temprogamisrealizedusingVisualC++language.Itisprovedthatthisdesigniseconomicaland usefu1.Thispaperishelpfultodesignalogisticssystemandbuildanintelligentwarehouse. Keywords:intelligentwarehouse;navigationandorientation;bestroutingalgorithm;contactlessICcard 随着现代化物流系统的发展,仓储的高智能化 显得越来越重要.仓库的高智能化主要表现在货位 选择和叉车路径的智能化.所谓智能化仓库是在不 直接进行人工处理情况下自动存储和提取物料的 管理系统,它是以计算机综合管理控制系统为基 础,加上多层货架,堆垛机及其配套的运行设施,托 盘,货箱等联合组成.此外还配有路标导航,容错系 统及自动安全消防监控系统.是机电一体化和现代 信息技术在物流流通领域应用的一个重要分支1. 尽管以智能化仓库为中心的物流管理软硬件 耗资较大,但它在实现物料的自动化管理,加速资 金周转,提高生产效率,降低劳动强度,节约占地面 积,提高空间利用率等方面具有明显的优势.因此, 对该领域课题的研究具有实用价值.围绕着这个主 题,根据某单位实际情况和需求,研究新的控制和 管理技术,设计了一套智能仓库管理方案.该方案 对仓库的自动管理,物流技术等具有参考价值. 1总体规划设计 1.1设计背景 传统的仓库系统是以机械式仓库为主,配备普 通货架,人工叉车等机械设备,采用由仓库管理员 笔记的管理模式,登记货物的出入库情况,货物的 拣选和盘存等.这种管理模式显然已不再满足现代 化仓库管理所要求的及时性,可靠性的要求. 先进的仓库系统则应用大量高科技产品,结合 收稿Et期:20o5一o6-02 作者简介:李民权(1968-),男,博士研究生,研究方向为射频识别,电磁反射;吴先良 (1955-),男,博士生导师,研究方向为电 磁反射,逆反射与目标识别. a动化s仪表2006(1)囫 计算机系统实现仓库管理的全自动化.整个货物出 入库过程均实现了自动化管理.系统均配备有高层 货架,托盘和自动巷道堆垛机或自动控制叉车.由 路由控制系统选择最优路径控制小车的存取货路 径,由设备控制系统控制各底层控制器(如PLC)完 成仓库内的智能化管理.实时监控系统监视着整个 仓库的运转情况,当发生意外时能及时提醒控制系 统给出合理的处理 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 或提交管理员进行相应的 人工干预处理.根据上述设想,引入远距离非接触 IC卡读写系统[21,监控系统,导引,控制系统等,设计 一 个用于某烟叶复烤厂仓库管理系统. 1.2整体布局及工作原理 仓库的整体布局是总体规划设计的基础,智能化 仓库是建立在众多硬件设备支持的基础之上,因此 物流路线和设备的布置对工厂生产物流是至关重 要的.同时,一个良好的仓库平面布置和合理的设 备配置可以使企业物流更加合理化,避免内部的运 输迂回重复,总平面布置紧凑,使地面使用率最大 化,建设投资费用最低.仓库的整体布局如图1所示. :田:口:田:田:田:口:口:口: :田:田:口:田:田:田:口:口: I田:口:田:口:田:田:口:口: 1日:曰日:曰:曰:日:目:日: :田:口:口:田:曰:目:目:曰: :口:口:田:田:口:口:口:口: 图1仓库整体布局图 首先,将整个仓库按照图1所示分成从A1到 F8的分区,区与区之间留有空间,供叉车行走.地下 埋设路标灯,在各个分区的拐角处安放位置读写器. 图中的路标灯用于当叉车进入仓库时由计算 机根据本次需要完成的任务自动生成最佳行走路 径,然后通过控制电路来显示,具有导航定位的功 能.这一功能的实现相当于自动叉车的导航功能, 但是成本相对就低多了,原理比较简单,使用起来 也不复杂. 位置读写器用于当叉车在仓库内按系统提示 的最佳路径行走时,自动识别实际叉车的行走路 径.如果叉车行走路线出错,系统会提示报警,并要 求叉车按系统提示的路线行驶.位置读写器的工作 原理如图2所示. 图2位置读写器工作原理 服务器,读卡器及天线组成读卡系统,入库时 该系统通过读卡器读取叉车上货物的非接触IC卡 信息,根据读取的信息计算机做出相应分析和处 理,然后通过PLC控制器控制路标灯显示叉车最佳 行走路径及最终该批货物应放置的区域.出库时计 算机首先根据用户输入的货物信息将货物从库中 提取出来,出门时读卡系统自动启动,同时读取叉 车上货物的非接触IC卡信息来确认所取的货物的 正确性. 与此同时,我们在每个分区域内还划分若干小 区,每个小区可以容纳一箱货物的大小,在地底埋 设感应器,如果货物放置到准确的位置,则感应器 感应到货物,并通过控制电路告知计算机货物存储 成功,否则系统会报错,这样就保证了货物入库的 准确性.同理出库时感应器也会感应到货物的离 开,然后进行相应处理. 1.3系统软硬件需求 软件:采用VisulaC++语言及MicrosoftSQL Server数据库编写了物流信息管理子系统,货位 选择子系统,路标定位导航子系统,叉车行走容错 子系统,自动安全消防监控子系统. 硬件:叉车,路标灯,位置读写器,光电感应器, PLC控制电路,RS485卡,计算机,非接触式IC卡及 读写器,天线,烟雾感应器及摄像机等. 出入库工作 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图如图3所示. 1.4设备通信系统 智能化仓库中的通信网由两部分组成:一部分 是由服务器机,各终端机,控制计算机组成的网络} 一 部分是企业中其它计算机之间组成的网络.采用 局域网方式进行联网,基于TCP/IP 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 .计算机与 非接触IC卡读写器,底层各个控制器之间的通信, 采用的通信协议大都是各个PLC生产厂家独自开 发的,并没有统一的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 协议.本方案采用通用的 PLC设备进行联网通信的方式,在厂商提供的链路 Automation&Instrumentation2006(1) 在仓库入口 由读卡器读 卡片信息 定位系统计算出I 该批货物的存放I 区域及叉车的I一 最佳行走路径II定位系统重新计———]:=算出 叉车的另一 0I条最佳行走路径入 , ———一 路径是\Yl 已被占用?———一 JN 计算机通过PLC 控制电路点亮路 标灯并开启库中 位置读写器 叉车进入仓库并l 按指定路径行走If报警提示驾驶员 i~----q行走错误,退回 ?l按指定路径行走 置读写器发疯\! 车行走错误? 到达指定区域后按照 要求存放货物,入库成 功,修改服务器数据库 叉车原路径返 回,释放占用 的路径 差据库中是否存在需要取>'叶通知生产郡f】的货物型一 \/ 定位系统计算出l 该批货物的存} 鏊裹l—"tAt.厕墨堡要堕堡Il并算蚕季 l?————另一条最佳行?陡 路径 已被占用?/ \/. lN 计算机通过PLC 控制电路点亮路 标灯并开启库中 位置读写器 叉车进入仓库并 按指定路径行走 报警提示驾驶员 行走错误,退回 按指定路径行走 Y置读写器发 车行走错误? \/ IN 到达指定区域后按照 要求取出货物 叉车原路程 回到出口处 图3出入库系统流程图【左:入库;右:出库) 层联网协议的基础上设计了上层协议,该协议结合 了现场总线技术和TCP~P协议的优点.传输媒质 选择RS485线路,具有较高实时性和通用性,基本 协议结构如图4所示.监控机及各库内设备的自动 系统采用总线形式连接,组成工控网络,实现上位 监控计算机与仓库各设备间的通信.读卡器与IC卡 采用应答通信方式,将上位机作为通信控制器.为 防止信息丢失,每个单元还设置了信息缓冲区,这 样设计出的通信程序,具有协议简单,传输媒介要 求低,高可靠性和高稳定性等特点. 应用数据层 传输协议层 孳孕至要军荤][暮至数据链路层通信头数据块通信尾 图4通信协议分层结构图 自动化与仪表2o06l1) 在仓库出口处 由读卡器读取 卡片信息 誊萎磊::>N客户需要的?/I Y 放占用的路径 回原处,通知 理员处理 2货位及最佳路径选择算法 仓库的高智能化将集中表现在货位选择和叉 车行走路径导航系统的智能化上,那么货位及最佳 路径选择算法的优劣则直接影响仓库的智能化程 度.下面将重点描述入库时货位选择及叉车最佳行 走路径算法,而出库时的算法相对较简单. 货物入库时需要遵循的原则是:提高仓库利用 效率,尽量就近出入库,同一批货物需放在一起集 中管理,加速货物周转,先入先出,以免长期积压; 出入库频率高的货物应放置在离仓库门口较近的 位置,综合考虑生产日期,有效日期,出厂日期等时 间因素,路径分配时要提高可靠性,避免阻塞.具体 算法描述如图5所示. 对于该算法的几点说明: 图中出厂表示出厂日期;T生表示生产日期; 货物在仓库中存放时间的计算式为:T存库=出广T生产 由于烟叶在出厂之前必须在仓库内发酵至少7 口 器 一制一 图5货位及最佳路径选择算法(入库) 天时间,所以当出厂日期未定时,默认库=7,该值 将作为货位选择的一个重要参数.而时间参数主 要是用来根据前一次放置货物的经验值库来确定 下次放置在该分区货物的库. 量化各个分区离出入口的距离时,在算法实现 过程中忽略了各分区内的路程,即把每个分区只看 作一个点,降低了计算的复杂度.量化满足图1分 区中的对角线相等原则,具体量化值见表1.该表还 给出了各分区的初始状态和初始时间参数的值. 货位选择的一个重要原则是同一批货物需放 在一起集中管理.即当一批货物的第一件物品入库 囫 表1初始化各分区参数值 时,系统将分配一个状态为空的分区给该批货物. 当该分区装满后,系统将重新分配另一空分区供存 储.当入库过程中出现不同类型的货物时,系统不 管该分区是否装满而重新分配另一新的空区. 空分区的分配方法为:由计算得到的存库值与 表1的时间参数进行比较,选取两值最接近的空 分区用来存放货物,同时置该分区的状态为非空, 并修改时间参数值为存库.系统还将定期自动检 验修改值,使得(1^10)始终能按升序排列. 而当出库时,修改该分区的状态为空即可恢复. 有了确定的货位,相对的最佳路径也就确定 了,最佳路径以直线行走为原则.比如要使叉车从 仓库口到达B7分区时,需经过C1一C2一C3一C4一 C5一C6一C7一7,同时量化距离满足表1的D8=8. 3系统特点 (1)智能化,这是仓库设计的目的.大量高科技 产品结合计算机软件系统使得仓库的自动化管理 程度大大提高. (2)经济性,这是区别于其它智能化仓库的特 点,也是仓库设计中需要考虑的问题.系统设计要 以付出最少的投资,得到最大的智能为原则. (3)及时性,可靠性,稳定性,这些是每个智能 化仓库都必须具备的特征. (4)整体兼容性,整个系统包含众多软硬件设 备.任何局部的设计都必须遵从整体的布局,各分 系统设计要兼容其它系统,如果有可能还可以从其 它系统获得一定的支持. 4结语 本文引入导航定位硬件系统,采用货位及最佳 路径选择算法,对仓库进行整体布局设计,同时给 出了出入库系统工作流程图和设备通信系统设计 方案.采用面向对象应用软件,设计出一套智能仓 库管理系统,经过在某烟叶复烤厂的运行,取得了 很好的经济和社会效益.本文对物流管理系统的设 计和新建,改造仓库系统具有重要的参考价值和实 际应用价值. 参考文献: [1】TOMHAMMERGREN.DATAWAREH0USING:Buildingthe CorporateKnowledgeBase[M】.曹增强,等译.北京:中国水利水 电出版社,1998. [2】沈广鸿,吴先良.提高无源非接触IC卡作用范围的有效方法[J]. 安徽大学(自然科学版),2002,26(1):66—7O. [3】王珊,等.数据仓库技术与联机分析处理[M】.北京:科学出版 社.1998. [4】李劲,谢兆阳.SQLServer2000数据库设计与系统管理[M].北 京:清华大学出版社,2001. [5】李博轩.VisualC++6.0数据库开发指南[M】.北京:清华大学 出版社,2000.? (上接第46页) 在命令信息送入串行口发磅以前先进行奇偶校验. 若1的个数为偶数,则在最高位上补1;1的个数为 奇数,则直接送往串行口发送.这样就保证了主机 发送的命令信息中第九数据位为0,从而满足了从 而从机接应守命令信息后,先屏 机对数据的识别. 蔽信息的最高位,然后再进行命令分析.即: JNBRI,$ CLRRI MOVA,SUBF CLRACC.7 ?从机先对回送信息进行奇偶校验,将奇偶标 志取反,送入TBB,然后进行发送,以满足主机对接 悼念自制奇偶校验要求.其实现如下: MOVXA,@R1 MOVC,P CPLC MOVTB8,C MOVSUBF.A 5结语 由于计算机技术的飞速发展,硬件设计已经普遍 实现了系列化,标准化,通用化和模块化,其性价比大 自动化s仪表2006(1) 大提高.因此,针对我国的实际情况,应用微机提高变 电所控制管理的自动化水平,已成为必然趋势.本系 统采用板级设计和片级设计原则,由SID工业控制 机和8031单片机构成的系统硬件配置结构简单,紧 凑,使用灵活,方便,易于功能和容量的扩展,便于维 护,可靠性较高.能完成牵引变电各种控制功能要求, 具有一定的应用价值,对实现变电所的综合自动化以 及单片机的推广使用有着积极的意义. 参考文献: [1】蒋嗣荣,洪振华.计算机控制技术[M】.西安:西安电子科技大学出 版社,20o3. .微机在现代化变电所电力监控中的应用[J].工业仪 [2】崔荣兰,等 表与自动化装置,1995,(3):46—5O. [3】李奇,吴福保.分布式微机监控系统在变电所中的应用[J].自动 化与仪表,1998,(3):31—33. [4】孟华.变电所多微机监控系统[J].自动化与仪表,1994,(3):23-25. [5】范晖,宋宝利.变电所计算机监控系统探讨[J].西北电力技术, 2000,(3):34-36. [6】张少华.500kV变电所计算机控制系统功能探讨[J].电网技术, 1999,(12):32—35. [7】孙涵芳,等.MCS-51系列单片机原理及应用[M】.北京:北京航空 航天大学出版社,2004. [8】"HP48000RTUMeasurementandCommlUnit"HPCorp [Z】.1990. 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