[发明专利]立体物流系统存取货物路径优化控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及立体物流系统控制技术领域，尤其是涉及一种立体物流系统存取货物路径优化控制系统及方法。

背景技术

在立体物流系统中，堆垛机是其中关键的作业机械设备，是整个自动化立体物流系统的核心。堆垛机能否正常的运行直接影响着整个自动化立体物流系统能否正常的工作，它的合理的速度控制、精确的定位设计以及准确的故障诊断系统是整个自动化立体物流系统实现高效率、高准确度、高度安全性运行的关键。而进一步提高自动化立体物流系统效率的主要瓶颈也是堆垛机，所以提高堆垛机的效率是提高整个自动化立体物流系统效率的重中之重。

堆垛机拣选作业时，若改变拣选货单中的各货位的访问顺序，则拣选路径也随之而改变，为了提高立体仓库整体的作业效率，提出了寻找具有最小拣选时间的路径规划问题，这是一个典型的组合优化问题，属于NP-hard（Non-polynomial hard）问题之一。目前针对此类问题主要采用的优化算法有粒子群算法、模拟退火算法、神经网络算法、遗传算法，蚁群算法等。但是，单一的算法都或多或少的存在着一些缺陷。比如，蚁群算法由于初期信息匮乏而导致收敛速度较慢，并且由于信息素的正反馈作用，使得其易于陷入局部最优；遗传算法没有利用系统中的反馈信息，导致无为的冗余迭代，从而降低了求解效率，并且因其在进化过程中，需要进行大量的交叉运算，带来额外的计算开销，致使调度时间增加，难以满足实际工程中实时性的需求。而且，常规的立体物流系统的控制方法只能实现堆垛机单一货物的出、入库作业，这样对于需要有大批货物出、入库的情况，其作业效率势必大大降低。

而且，现有技术立体物流系统的控制系统中，大多数堆垛机的控制采用PLC和变频器来实现，这种控制方式下堆垛机启停不是很平稳，这就造成堆垛机启停时产生较大的振动，严重影响了堆垛机的使用寿命，并且振动过大会影响到其搬运货物的安全。总体来说，现有技术种立体物流系统的控制系统，还存在着控制精度较低、工作可靠性较低、故障率较高、物流效率低的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、实现方便、使用操作便捷、控制精度高、工作可靠性和稳定性高的立体物流系统存取货物路径优化控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种立体物流系统存取货物路径优化控制系统，所述立体物流系统包括货架、堆垛机和货物运输线，所述货架由间隔设置的前排货架和后排货架组成，所述前排货架和后排货架之间设置有供堆垛机运行的堆垛机轨道，所述货物运输线由皮带运输线、滚筒运输线和倍速链运输线构成，所述皮带运输线、滚筒运输线、倍速链运输线和前排货架首尾依次相邻围成矩形形状，所述倍速链运输线与所述前排货架之间设置有入货台，所述前排货架与所述皮带运输线之间设置有出货台，所述皮带运输线与滚筒运输线之间设置有第一转角机，所述滚筒运输线与倍速链运输线之间设置有第二转角机，所述倍速链运输线上设置有工位阻挡器，所述入货台由入货台电机带动运行，所述出货台由出货台电机带动运行，所述皮带运输线由皮带运输线电机带动运行，所述滚筒运输线由滚筒运输线电机带动运行，所述倍速链运输线由倍速链运输线电机带动运行，所述第一转角机的皮带由第一转角机电机带动正向或反向给第一转角机上运送和运出货物，所述第一转角机由第一转角机气泵和与第一转角机气泵相接的第一转角机气缸带动正转或回转，所述第二转角机的皮带由第二转角机电机带动正向或反向给第二转角机上运送和运出货物，所述第二转角机由第二转角机气泵和与第二转角机气泵相接的第二转角机气缸带动正转或回转，所述堆垛机由X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴步进电机带动运行；其特征在于：所述存取货物路径优化控制系统包括货物运输线控制柜、堆垛机运动控制柜和监控上位机，所述货物运输线控制柜内设置有用于对货物运输线进行控制的PLC模块和与PLC模块相接的第一Profibus总线通讯模块，所述堆垛机运动控制柜内设置有用于对堆垛机进行控制的嵌入式运动控制器，所述嵌入式运动控制器内集成有第二Profibus总线通讯模块，所述PLC模块通过第一Profibus总线通讯模块与所述监控上位机连接并通信，所述嵌入式运动控制器通过第二Profibus总线通讯模块与所述监控上位机连接并通信，所述PLC模块的输入端接有设置在入货台上的入货台到货检测传感器、设置在皮带运输线上且用于对货物在皮带运输线上的运行位置进行检测的多个皮带货物位置检测传感器、设置在第一转角机上的第一转角机到货检测传感器、设置在滚筒运输线上且用于对货物在滚筒运输线上的运行位置进行检测的多个滚筒货物位置检测传感器、设置在第二转角机上的第二转角机到货检测传感器、设置在倍速链运输线上且用于对货物在倍速链运输线上的运行位置进行检测的多个倍速链货物位置检测传感器和设置在出货台上的出货台到货检测传感器，所述PLC模块的输出端接有用于对皮带运输线电机进行变频调速的皮带运输线变频器、用于对滚筒运输线电机进行变频调速的滚筒运输线变频器、用于对倍速链运输线电机进行变频调速的倍速链运输线变频器、用于控制入货台电机启停的入货台接触器、用于控制第一转角机电机正转的第一转角机电机正转接触器、用于控制第一转角机电机反转的第一转角机电机反转接触器、用于控制第一转角机气泵充气的第一转角机气泵充气继电器、用于控制第一转角机气泵放气的第一转角机气泵放气继电器、用于控制第二转角机电机正转的第二转角机电机正转接触器、用于控制第二转角机电机反转的第二转角机电机反转接触器、用于控制第二转角机气泵充气的第二转角机气泵充气继电器、用于控制第二转角机气泵放气的第二转角机气泵放气继电器、用于控制出货台电机启停的出货台接触器和用于控制工位阻挡器伸缩的工位阻挡器接触器，所述皮带运输线电机与所述皮带运输线变频器相接，所述滚筒运输线电机与所述滚筒运输线变频器相接，所述倍速链运输线电机与所述倍速链运输线变频器相接，所述入货台接触器串联在入货台电机的供电回路中，所述第一转角机电机正转接触器和第一转角机电机反转接触器相互并联后串联在第一转角机电机的供电回路中，所述第一转角机气泵充气继电器和第一转角机气泵放气继电器相互并联后串联在第一转角机气泵的供电回路中，所述第二转角机电机正转接触器和第二转角机电机反转接触器相互并联后串联在第二转角机电机的供电回路中，所述第二转角机气泵充气继电器和第二转角机气泵放气继电器相互并联后串联在第二转角机气泵的供电回路中，所述出货台接触器串联在出货台电机的供电回路中，所述工位阻挡器接触器串联在工位阻挡器的供电回路中；所述嵌入式运动控制器的输入端接有用于对堆垛机的工作状态进行检测的堆垛机状态检测传感器，所述嵌入式运动控制器的输出端接有X轴伺服电机驱动器、Y轴伺服电机驱动器和Z轴步进电机驱动器，所述X轴伺服电机与所述X轴伺服电机驱动器相接，所述Y轴伺服电机与所述Y轴伺服电机驱动器相接，所述Z轴步进电机与所述Z轴步进电机驱动器相接。