摘要：本文在对自动化立体仓库的系统结构及其运行特点分析基础上，结合自动化立体仓库堆垛机工作流程，对其工作运行的自动优化控制技术进行研究，以供参考。
关键词：自动化立体仓库；堆垛机；优化控制；技术
1、自动化立体仓库的系统结构与运行特点分析
自动化立体仓库是通过立体式多层货架以及托盘、货箱存储单元化商品设计形式，以巷道式起重搬运设备通过计算机和有关通讯设备作为监控装置，实现自动寻址与对位、存取货物等，满足仓库物流的搬运和存储功能，它是一种与平台与楼板库相比，具有立体存货功能特征的高层仓库，自动化立体仓库的存货运动轨迹是根据所设定的三维空间范围，使用计算机进行指令控制与动作完成，在与其他传送机械与设备的共同作用下实现货物的入库与存储作业实现。
一般情况下，自动化立体仓库包含全自动化立体仓库与半自动化立体仓库、简易式立体仓库等不同类型。其中，自动化立体仓库是利用机械、电气以及强弱电控制技术结合运用设计形成，其运行控制对象包含自动堆垛机以及分拣机、输送机、AGV等自动化系统与设备。如下图1所示，即为自动化立体仓库的控制系统结构示意图。根据该图可以看出，自动化立体仓库运行中，其控制结构主要分为仓储管理、数据采集以及监控调度、下位控制执行等四个系统结构层。
图1 自动化立体仓库的控制系统结构示意图
此外，自动化立体仓库的系统结构包含货物储存系统、控制管理系统以及货物存取与传送系统等，此外，还包含相配套的消防警报以及供电、空调、信息通信、称重剂量系统等。堆垛机作为自动化立体仓库的主要组成设备，它在自动化立体仓库运行中，通过进行货物存取与转移，满足自动化立体仓库的货物入库、出库等倒库功能。自动化立体仓库的堆垛机中，一般包含运行机构、起升机构以及货叉伸缩机构，其中，运行与起升机构在堆垛机的入库、出库倒库运行中，能够通过有关控制系统使其达到指定的货物位置处，而货叉伸缩机构和起升机构联合作用下能够完成货物存取作业，是自动化立体仓库堆垛机自动控制系统主要控制结构。根据自动化立体仓库堆垛机的作业运行情况可以看出，在进行堆垛机自动控制系统设计中，关键是对其自动停位问题进行解决，以确保其运行作业中具有自动确认地址和快速精确定位功能，从而实现对堆垛机存取货物与入库、出库等倒库作业需求进行满足。
2、自动化立体仓库堆垛机工作流程及优化控制技术
2.1 自动化立体仓库堆垛机工作流程
堆垛机作为自动化立体仓库的主要设备，包含机架以及行走机构、升降机构、货叉、载货台、导轨等，它的工作运行是根据控制指令要求，在高速度与高密度条件下向高层货架自动、精确的存取货物。如下图2所示，即为自动化立体仓库的堆垛机存取货物的控制指令流程示意图。根据下图可以看出，在一个存储命令达到后，堆垛机在货物储存队列进行一个货物捡取后运送至取出队列（即货架），然后放下货物，根据控制指令要求，在确认取出队列有取出命令情况下，进行货物取出命令执行并完成货物取出运送至指定位置，以完成货物倒库作业。堆垛机工作运行中，其控制方式主要包含自动、手动以及联机、维修等，一般情况下，多采用联机控制方式，在货物出库作业中，其主要是将要求货物送至巷道口，并且作业过程中由监控系统进行控制实现，并对堆垛机的实施运行情况进行及时采集报告；而在货物拣选作业过程中，一般是通过人工进行拣选，联机操作控制下的堆垛机工作运行是由相关操作人员控制实现，而监控系统主要进行货单发送以及堆垛机运行状态的实时显示。堆垛机工作运行的自动控制模式与联机控制较为相似，对批量存取货单则需要操作通过人工输入后进行自动控制。
图2 自动化立体仓库的堆垛机存取货物的控制指令流程示意图
2.2 自动化立体仓库堆垛机优化控制技术
自动化立体仓库堆垛机工作运行中，其运行控制是由自动控制系统采用PLC控制模式实现高速运行控制，其中，自动认址控制中认址定位的精确度以及运行速度控制、安全保护、货单执行顺序的优化控制等，是其自动化控制实现的关键技术。
首先，在堆垛机自动认址定位控制中，当前所采用的认址定位技术主要为光电认址定位与激光测距认址定位等，其中，光电认址定位技术进行堆垛机自动认知定位控制设计应用，不仅较为简单，且价格成本较低，是当前自动化立体仓库堆垛机自动控制系统设计中应用最多的一种技术手段，包含单光电认址技术与双光电认址技术两种不同类型，对认址精度要求相对较低的自动化立体仓库堆垛机自动认址定位多采用单光电认址技术，而对认址定位精度要求较高的自动化立体仓库，其堆垛机自动运行认址定位控制采用双广电认址定位技术。需要注意的是，光电认址定位技术的认址定位稳定性与认址片结构以及认址计算、堆垛机运行速度等都有关，并且会受到信号干扰影响，而激光测距认址定位技术的价格成本较高，在运行速度较高的堆垛机运行控制中适用性较为显著，但不适用于弯道认知定位，且认址定位较为精确。
自动化立体仓库堆垛机的工作运行速度控制，需要结合自动化立体仓库中固定货架宽度以及堆垛机运行速度、认址定位方式等进行综合分析设计，一般情况多根据堆垛机取货目的货位的距离远近，采用高、中和低三种不同运行速度进行运行控制，其中，对层运行的速度设定一般为高速或者是低速。需要注意的是，根据堆垛机工作运行及控制设计实际情况，首先，其工作运行中在惯性作用影响下，从高速向中速与低速转变时需要一个过程，并且具体的减速时间与减速加速度是由变频器的参数进行设定，一旦参数设定不准确，就会导致堆垛机运行到制定位置停止后，其变速过程仍未结束，在以较高的速度抱闸停车时会对机械寿命产生影响；其次，堆垛机运行过程中，为了对变频器进行保护，在其抱闸停止后在短时间内不能进行相反方向运行，并且为避免堆垛机冲出巷道口，需要进行相应的磁开关安装应用，同时在运行轨道的端点进行防撞头设置。
此外，针对自动化立体仓库堆垛机工作运行的货单执行顺序优化控制，由于货单执行顺序不同对其作业路径及运行时间也存在着相应的影响，因此，为实现堆垛机货单执行顺序优化基础上的作业路径与运行时间优化，有学者将堆垛机运行中货单执行顺序优化控制问题从旅行商问题上分析出发，以求解旅行商的问题计算方法进行有关智能优化计算分析，但是这种方法的复杂性较突出，且编程设计难度较大，在实际中推广应用较为困难，因此，可以通过减少堆垛机往返运行方式进行堆垛机货单执行顺序的优化设计。
3、结束语
总之，对自动化立体仓库堆垛机优化控制技术分析，有利于促进其在自动化立体仓库控制系统设计中应用实现，从而对推动自动化立体仓库的设计应用以及现代物流发展，都有着十分积极的作用和意义。
参考文献：
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[2]曾强，张泽斌，杨龙飞.有容量限制的自动化立体仓库堆垛机路径规划优化方法[J].机械设计与制造，2015（01）：172-176.
论文作者:吕晓媛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/10
标签：堆垛论文; 立体仓库论文; 货物论文; 机运论文; 作业论文; 机工论文; 货单论文; 《基层建设》2018年第32期论文;