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基于PLC的具有分拣功能的自动化立体仓库设计d



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工 业 仪 表 与 自动 化 装 置 

2 1 第 5期  0 0年

基于 P LC 的 具 有 分 拣 功 能 的 

自动 化 立体 仓 库 设 计 
岳长进 , 何露雅 , 韩 丹, 刘俊武 
( 尔滨 工业 大学 , 哈 哈尔

滨 10 0 ) 5 0 1 

摘要 : 随着我 国经 济的 高速 发展 , 铁路 、 公路 货物 集散 中心 陆 续 出现 , 货物 流 通趋 于小批 量 、   多
品 种和 准时制 , 各类 配送存 储 中心 的货物 分拣 任 务 十分艰 巨。我 国 目前 多数 配送 存储 中心 都是 人  工分拣 , 这种 方式 无法 满足 大规 模存 取 配货的要 求 。而 以往 的 自动 化 仓库 中仅 仅 针 对 于一 种货 物 

的储存 和管理 , 为此该 文提 出了一种 具有 自动 分拣 能 力的 自动 化 立体 仓 库 的设 计 。 系统 中使 用条 
码 扫描 装置 来识 别货物 , 整个操 作过 程 可以通过 触摸屏 来控 制 , 大提 高 了系统 的 自动 化水 平。 大   关键 词 : 自动 分拣 ; 自动化 立体仓 库 ; 条码扫描 ; 触摸 屏 

中图分 类号 :P 7  T 21

文 献标 志码 :  A

文 章编 号 :0 0 0 8 ( 0 0 0 — 0 2 0  10 — 6 2 2 1 ) 5 0 4 — 3

De i n o  o tng AS sg   fs r i   /RS b s d o     a e   n PLC 
Y E C a g n H   u a H N D n I  u w   U   h nj , E L y , A   a ,L U J n u i
( ri ntueo ehooy H ri 5 0 , hn ) Hab Istt fTcnl , ab 1001C ia  n i   g n

Absr c : i   i a S a i   c n mi  e e o me t al y   n   o d c r o d srb t n c n es t a t W t Ch n    rp d e o o c d v lp n ,r i h wa s a d r a   a g   iti u i   e tr  o

aeap a n   u csi .G o s i uai   n s ob   m lb th wt  ut vr t s n   s- r p er gi sces n od  r l o t d   ei s a  a , i m l— ai i   dj t    i n o c c tn e t n l c h i ee a u
i i .I sa t u h ts  o  tr g   n   itiut n— e e  os r  a iusk n so   o d . Ma u ls r  n-t me ti   o g  a k f rso a e a d d srb i o c ntrt o i ro   i d   fg o s v n a  o —
tn  sa o e   tp e e ti   s  ft e so a e a d d srb in- e e s o   i a, wh c   a    e he i g i  d ptd a  r s n  n mo to  h   tr g   n   itiut o c ntr  fCh n ih c n tme tt  

rq i m ns fag - cl s rg n  ir uin o bet e     eesr t d vl  nA tm — eur e t o  re sae t aeadds i t .S   j i l i i n cs y o ee pa  uo a e   l  o tb o o c v y ts a    o  
td Soa ea dRer v l ytm ( / S)w t h  blyt ot a o esa nn   e iei u e    - e   trg  n   t e a  se i S AS R i tea it osr.B rc d  c n igd vc s sdt i h i   o  
d n i  he g o  n t i  y t m  n   h   n ie o e ai n c n b   o tol d t r u h t e tu h s r e e t y t   o dsi  h s s se a d t e e tr   p rto   a   e c n rle   h o g   h   o c   c e n, i f t   g e ty i r v s t e a o t n lv 1 ra l mp o e  h   utma i  e e . o   K e   o ds:o i g;AS yw r srn t /RS; b rc de s a n n a  o   c n i g;t u h s r e   o c  ce n

0 引 言   
自动化 立体 仓库 不 仅 具 有节 省 用 地 、 轻 劳动  减

箱 , 观上具 备 了导入 带 有 自动分 拣 能 力 的 自动 化  客

立 体仓 库迫 切需求 。为此笔者 对具 有 自动分拣 能力 
的 自动化立 体仓库 进行 了设计 。  

强度 、 提高 物流效 率 、 降低 储 运损 耗 、 少 流 动 资金  减
积压等 功能 , 而且 在 沟 通 物 流信 息 、 接 产需 、 证  衔 保 生产 均衡 、 合理 利用 资源 、 行科 学储 备与生 产经 营  进 决策 等方 而发挥 着独 特 的作 用 。在 以往 的 自动化仓 

l 系统 概 述   
图 1为 自动 化立 体仓库 系统 结构 图 。  
整 个 系 统 主 要 由 全 

库 中仅 仅针 对于 一 种货 物 的储 存 和管 理 , 随 着我  而 国经 济 的高速发 展 , 路 、 路货 物集散 中心 陆续 出  铁 公 现, 销售 领域 内批发 零 售 仓 库 已率 先 向配送 中心 发 
展, 而且 不少配 送 中心 的商 品 日处 理 量 已超 过 5万 
收 稿 日期 :00 0 — 2 2 1 — 5 1  作 者 简 介 : 长 进 (9 5 男 , 尔 滨 工 业 大 学 硕 士 生 , 究 方 向  岳 18 ) 哈 研

向激 光 扫 描 器 、 拣 机 、 分   货 架 、 垛 机 、 送 带 和  堆 传 控制 系 统 组成 。分 为 自  
图1 自   动化立体仓库  动和 手 动 2种 操 作 方 式 。   系统结构图   采 用 的 是 单元 货 架 仓 库 ,  

其特 点 是 货架 沿 仓 库 的宽 度方 向分 成 若 干 排 , 2 每  
排 成 一组 , 间有 一 条 巷 道 , 堆 跺 机 或 其 他 仓 储  其 用

为信 号 检 测 与 工 业 过 程 控制 。  

21 0 0年第 5期 

工 业 仪 表 与 自动 化 装 置 

? 3? 4  

机 械作 业 , 每排 货 架 沿 长 度 方 向分 成 若 干 列 , 垂  沿 直 方 向 分 成 若 干 层 , 而 形 成 大 量 的 货 格 。系 统  从 设 置 了 A, C, 四个堆 垛 区 , 个 垛 区 又 由 8排  B, D 每

2 3 货 物 的码放  .

在 系统设 计 中的单 元 货架仓 库 为 8排 8列 4层  结构 , 组都 有 自己 的堆 垛 机 。 图 3为 全 自动三 维  每

4组 组成 , 为 12 3, 物 品 由输 入 E进 入 , 自 记 ,, 4, l 在  
动模 式 下 , 过 条 码 扫 描 产 生 的 地 址 不 断 地 随 货  经 物 进行 传 递 , 以 仅 需 进 行 一 次 扫 描 从 而 节 省 了  所 成 本 。货 物 通 过 传 送 带 先 后 到 达 A, C, 四个  B, D 堆 垛 区 , 到 达 每 个 堆 垛 机 前 都 会 有 货 物 传 感 器  在

堆垛 机 的示 意 图 。其 中 : 为 升降 电动 机 , 1 2为货 叉 ,   36为传 动丝杠 , 、 4为货 品 , 货格 , 行走 电动  5为 7为
机。  

发 出信 号 , 时相 应 垛 区 人 口处 的顶 升 轮 动 作 把  此
货 物送 入 相 应 的 垛 区 入 口的 传 送 带 上 , 成 第 一  完 次 分拣 。然 后 进 入 此 垛 区 内 部 , 用 同 样 的 方 式  采 进 行组 分 拣 , 时 货 物 被 放 在 堆 垛 机 上 , 垛 机 按  这 堆 照 地址 要 求把 物 品放 在 相 应 的 货 格 内 。当 出库 时 

堆垛 机 把 货 物取 出放 人 输 出传 送 带 即可 。在 整 个  流程 中库 存 情 况 、 警 功 能 以及 手 动 操 作 部 分 都  报
在触 摸 屏 上实 现 。  
图 3 三维 堆垛 机不 蒽 图 

2 整个 系统 的构 成 与 功 能 
2 1 条码 扫描设 备与 扫描 过程  . 

货物 托架 可 由电机 控 制在  、, l z三 个 方 向上  、 进行 运动 。 当把货 物运 送 到 指定 的  、 、 y z坐 标 后 
再迅 速返 回。堆垛 机 托 架 在 运 动 的过 程 中 , 要 对  需

采 用 O t o  P  7 6全 向激光 扫描 器作 为扫  pi nO M 13 c 描装 置 。当货物 进 入仓 库 时 , 入 口处 进 行条 码 扫  在

自身 进行定 位 , 以准 确辨 认 目标 货 格 , 时迅 速准 确  及 地开 始或停 止 运 动 。这 里 , 用 限位 开关 作 为 托 架  采 运 动 时 的定 位 信 号 。当 走 过一 个 货 格 时 , 限位 开 关 

描, 完成 对货 物 的识 别 和 地 址 的产 生 。而 货物 在 仓  库 内运 动 的过 程 中 , 同样 需 要 对 货 物 进 行监 控 和 定 
位 。不 过 , 果处 处 都设 置这 样 的条 码 扫描 器 必 然  如

动作一 次 , 这样 的动作 或 变化将 被 记录下 来 , 用来 对 
堆 垛 机托架 进行 定位 。   2 4 货物 的 出库  .

增 加分拣 和码 放部 分 的输 入 , 对 系 统 的硬 件 要 求  使 加 大 , 加 了系统 成 本 。 由 于货 物 在 系统 中是 按 照  增


定 规 律运动 的 , 只要 在 各 关 键 位置 增加 货 物 传 感 

货 物 的出库 运送 相对 简单 , 不需 要分 拣部 分 , 只 
需 根据人 工 要求 把某 一 类 货 物 从 货 格 上取 下 , 由  并 出库传送 带 运送 至 出 口即可 。取下货 物依 旧由三维  堆垛 机来 完成 , 动作 过 程与放 人 货物是 完全 一样 的 。   其 中人工 要求 的输 入部 分依 靠人 工监 控 和手动操 作 
的人 机界 面来 完成 。   2 5 操作 界面  .

器, 并编人 适 当 的算 法 , 就可 以对货 物 的运动 进行 跟  踪, 分别记 录它 们 的 地 址 , 以达 到 准 确 的监 控 和 定 
位。  

2 2 货物 的分拣 装置 及分 拣过 程  .

采用 顶升轮 式 分拣 机 进 行 分 拣 作业 , 每个 堆  在 垛 区 口和分 组入 口 , 有一 个顶 升轮 分拣 机 , 都 当货物  到达 分拣机 前方 时 , 由货物 传感 器感应 并 发 出信 号 ,  

操作 界 面( 触摸 屏 ) 要起 到 监 控 、 动操 作 和  主 手 报 警 的功能 。监 控 画 面 具 有查 看 货 物 总 量 , 动 自 手   动 方式 选择 , 看相 应 地 址 是 否 有 货 , 警 , 警 消  查 报 报
除 以及 各堆 垛 机 运 动 状 态 显 示 等 功 能。 如 图 4所 
刁 。  

如果货 物需 要被分 拣 , 升轮 分 拣 机 的 分拣 轮 转 动  顶
并 升起 , 把货 物 分拣 到 支 路 传送 带 上 。如果 货 物 不 

需 要被 分拣 , 顶升轮 分拣 机 的分拣 轮将 不 动作 , 物  货
就仍 然在 原传 送带上 行进 。如 果经 过 3个垛 区都 没 

有 被分拣 则是 第 4垛 区的 。进 入垛 区后 再进行 相 应  组 的分拣 , 其原 理 相 同 。 图 2为进 入 垛 区分 拣 示 意 
图 

3 系统 软 件 设 计 
在整 个控 制 过程 中 , 系统 首 先 需 要 确定 是 存 货 

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还是 取货 操作 , 如果 是存 货又 分 为 自动 和手 动 产 生  地址 2种 , 到地址 后货 物进 入相应 的垛 区和组 , 得 然 
后相 应组 的堆 垛机 进行 存货 操作 ; 如果 是提 货 , 么  那

扫5豳    器



圃  土 

图 2 进 入 垛 区分 拣 示 意 图 

在 程 序 开始 就要 确 定 提货 地址 , 然后 相 应库 区 的堆 

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工业 仪 表 与 自动 化 装 置 

2 1 第 5期  0 0年

垛机进 行 提货操 作 即可 。整个过 程堆垛 机 的动作在 

结合起 来 的系统 应用非 常广 泛 , 仅在 配送 中 ,而  不 I, L

触摸屏 上显 示 出来 , 出错 后会 及 时报 警 。如 果顺 利 
完成操 作 , 堆垛 机 复位 等 待 新 的命 令 。 系统 总 体 软 
件流程 如 图 5所示 。  

且 还 在机场 、 邮政 、 型仓库 等众 多场合 都有着 广泛  大 作用 。该文 就是 把分 拣 和 堆 垛 二者 结 合起 来 , 计  设
了一 整套运 送 和存 储 方 案 , 同时 加人 了条 码 扫描 装  置 和操作 界 面 , 整个 系统 更 加  使 合理 和人性 化 。该 系统对 于提高 

生产 效率 和空 间利用 率 以及 减轻 
劳 动强 度方 面起 到很 好 的作 用 ,  
有 着很好 的应 用前景 。  
参考文献 :  

[ ] 王晓晖. I 自动化立体仓库堆垛 机 
控制系统 的设计 [ ]制 造业 自 J.  
动 化 ,0 2 9 :0 7 . 20 ( )7 — 2  

[ ] 朱 蕴. 拣 输送 机 和 分拣 系 统  2  分 [ ] 机 电信 息 ,0 0 1 ) 6 — J. 20 ( 0 :6  
67.  

[ ] 李 伊 松 . 国仓 库 现 状 与 自动 化  3 我 仓 库 技 术 物 流 现 代 化 [ ] 北  M .
图 4 操 作 界 而 

京 : 械 工 业 出 版 社 ,00 4 — 机 2 0 :3  
44 J 

匝圃
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垂  

鼙  

同 运行到 应货   I 时 行到 货   时 相 格I 同 运 相应 格

Y z辅步进电机 l l 、Z 、    Y 轴步进电机 

X 流电   ll 直流电 转 轴A 机I     转 x轴 机正  
深入 仓位内   Il 深入 位内   部    仓 部

丽 卜 放 物,z 机七 抬 物. 降 下货 I 轴电 升 起货   1 X轴} 转 u 机反   l 轴电 转带出 物 l x 机反 货  
Y、Z轴 电机 运行到 出口   放 下货物 

图 5 系统 总体流程 图   

图 6 堆垛机码放的子程序流程图 

堆垛 机提 货存货 的子 程序 流程 如图 6所 示 。  

4 结论 
该 文所 设计 内容 已在三菱 F 2 主机上 调试 成  XN 功 。鉴于 以往 自动化 立 体 仓 库 的研 究 中 , 分拣 和堆 
垛 二 者往往 不能 很好 地结合 起来 , 而实 际 中 , 二 者  将



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