摘要：把自動化立體倉庫技術應用到郵包流通領域，以工作站、檔案服務器構成基于客戶／服務器網絡(C／S體系)的倉庫管理信息系統，以監控機為中位機控制下位各搬運設備實現郵包出入庫的全自動化作業。詳細介紹了郵包自動化立體倉庫的概況及其控制與管理系統，并就系統的結構設計、功能設計及軟件開發提出可實現的方法。
關鍵詞：郵包自動化立庫；客戶／服務器網絡；分布式控制；數據庫

1引 言

自動化立體倉庫是物料搬運、倉儲科學的一門綜合科學技術工程，它以高層立體貨架為主要標志，以成套先進搬運設備為基礎、以先進的計算機控制技術為主要手段，高效率的利用空間、時間和人力進行出入庫處理。把自動化立體倉庫技術應用到郵包流通領域中，能極大地提高郵包流通效率，減輕工作人員的勞動強度。

2郵包自動化立體倉庫

郵包自動化立體倉庫由高層立體存放架、出入庫搬運機和信息處理裝置部分組成。倉庫的平面布置，如圖1所示。

前后工作站A和B負責郵包和貨格信息管理及郵包出入庫管理。工作站A處理柜臺上的顧客寄取郵包業務，工作特點是隨機作業。工作站 B 處理運入或運出立體倉庫的批量郵包，工作特點是郵包間歇地、批量地入庫或出庫。工作站A、B和檔案服務器構成客戶／服務器網絡，實現郵包和貨格信息共享。入庫時，工作站記錄下郵包編號、寄件人地址與姓名等郵包主要信息，并從服務器貨格數據庫中分配空的貨格給郵包；出庫時工作站根據郵包特征從檔案服務器查到郵包所在貨位地址。監控機溝通工作站與分配車、堆垛機的聯系，接受工作站指令，監控分配車和堆垛機完成郵包出入庫作業。入庫時分配車將郵包轉送到指定的堆垛機，堆垛機到達指定的貨格后，由機械手將郵包送入貨格。出庫過程與上述過程相反。

由于郵包大小、形狀和包裝材料各不相同，用一般的機械手存取方式難以實現，所以采用郵包托盤化的方法,根據郵局對郵包的多年統計數據，把郵包按尺寸分成大、中、小三類，一類郵包配置同一規格的托盤。通過對托盤的存取來實現對郵包的存取。該自動化立體倉庫具有自動分揀的功能。入庫時郵包在立體倉庫內體倉隨機布置，出庫時由工作站查詢出發往同一地區的所有郵包貨位地址，依據貨位地址將這一批郵包出庫，而不需在入庫前專門進行分揀處理。

1#，9#—郵包分配車；2#～8#—堆垛機；
圖1倉庫平面布置圖
3倉庫控制與管理系統

郵包自動化立體倉庫的管理系統和自動化控制可分成三級，如圖2所示，即上位管理級、中位監控級和下位控制級。控制系統采用分布式控制，中位監控機由工業PC機構成，工業PC機的數據處理能力和抗干擾能力強，適合于控制下位機。以可編程控制器PLC作為分配車和堆垛機的主控制器，進行前端控制。PLC配置通訊模塊，具有聯機通信功能。全自動方式運行時，監控機對分配車和堆垛機的控制是通過與下位機PLC的通信來完成。

1#～9#：下位機PLC
圖2管理與控制結構圖
3.1控制系統

本自動化立體倉庫控制系統分為兩部分：

(1)監控機、工作站A、B和檔案服務器構成局域網。工作站對檔案服務器中郵包和貨格數據庫進行登錄、查詢、刪除、修改和添加等數據庫操作，并將作業指令和作業地址傳送給監控機。監控機按工作站A、B通信要求到來的先后順序服務于工作站，當兩工作站同時要求通訊時，監控機按事先約定的優先級選擇工作站。

(2)監控機與下位機PLC通信采用總線型拓撲結構。與PLC通信的交換信息有：任務信息、應答信息、查詢信息等。任務信息包括作業指令（入庫、出庫和盤庫）和作業地址（源地址、目標地址）；應答信息是下位機接收到監控機發出的命令字后回送給監控機的信息；查詢信息是監控機每隔一定時間（很短）對所有下位機標志位區進行一輪查詢，查詢的主要內容主要有堆垛機與分配車的位置信息、任務完成信息、故障信息等，每一輪新的查詢后，堆垛機和分配車的狀態就在監控級的CRT上予以動態顯示。控制臺與PLC信息交換，如圖3所示。

圖3監控機與PLC的信息交換
監控機與PLC采用主從式通信方式，PLC只對監控機的命令進行響應，而不主動發送數據。在分配車與堆垛機處于運行狀態時，監控機要實時地對它們的運行狀態進行查詢，以決定下一步的工作。由于監控機是多任務實時操作，在控制下位機的同時還要接收管理級發來的數據，所以采取定時中斷方式每隔一定時間對分配車和堆垛機的工作狀態進行一次查詢。監控機發送命令字程序，如圖4所示。

圖4監控機命令發送程序
在沒有信息通信時，下位機PLC完全投入對堆垛機和分配車的控制。為滿足實時性要求下位機以中斷方式與控制臺通信，監控機呼叫時進入中斷系統，通信完成后返回主程序。下位機中斷接收程序，如圖5所示。監控機與上、下位機通信接口方式有RS232C和RS422兩種，通信方式依通信距離而定。

圖5下位機接收中斷程序
3.2堆垛機控制

堆垛機控制設計為手動、半自動和全自動控制3種。全自動控制是由監控機發送作業命令和地址給堆垛機，而后堆垛機響應執行。運行中，監控機對堆垛機運行狀態實時監控。手動、半自動控制是由操作員直接在堆垛機操作面板上設定作業命令和地址。在實際運行中以全自動控制為主，手動、半自動控制作為維修和調試的輔助手段。

在堆垛機控制系統中，PLC對堆垛機的控制有：

(1)作業命令設置。確定作業狀態，全自動還是手動、半自動；確定作業指令，取郵包還是存郵包；確定作業地址，行地址、列地址和層地址；
(2)位置計數控制。沿著堆垛機的行進方向和載貨臺的升降方向設置認址片，PLC通過檢測認址片來判斷堆垛機位置和載貨臺位置。每經過一個認址片，認址系統計一次數。到達預定認址片時，堆垛機自動停車。
(3)定位減速控制。在減速定位階段為滿足定位的快速性和準確性，作者引入了模糊控制方法，根據位置估算和點位反饋，實現減速控制和定位。這種方法不需要建立堆垛機的精確數學模型，對堆垛機參數變化不敏感，并能提供一種適應性強的減速控制規律。實驗結果表明定位偏差可控制在允許誤差范圍內。