前言
隨著商品經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(ASS)已在大型集團(tuán)企業(yè)、商場(chǎng)和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域中崛起。它是一種人工不直接進(jìn)行處理的自動(dòng)存儲(chǔ)和取出貨物系統(tǒng),是當(dāng)今最新型的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施。而自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中貨位虛實(shí)的自動(dòng)識(shí)別又是物流信息的前提。
現(xiàn)代ASS中貨物虛實(shí)的自動(dòng)化識(shí)別是ASS的前提。ASS是由高層立體貨架、堆垛機(jī)、輸送系統(tǒng)、信息識(shí)別系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等組成。其中信息識(shí)別系統(tǒng)的作用是完成對(duì)貨物品名、類(lèi)別、貨號(hào)、數(shù)量、等級(jí)、生產(chǎn)廠,甚至貨位地址的識(shí)別。為實(shí)現(xiàn)這些功能,可用條形碼、磁條、光學(xué)字符和射頻等識(shí)別技術(shù)來(lái)對(duì)物流信息進(jìn)行采集,而貨位的虛實(shí)識(shí)別技術(shù),即自動(dòng)判斷某汽車(chē)貨位上貨物的有無(wú)就是信息識(shí)別系統(tǒng)的重要組成部分,是實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)貨位自動(dòng)管理的基礎(chǔ),也是解決堆垛機(jī)和貨物安全的必須,是ASS正常運(yùn)行的前提。
軟件法是貨位虛實(shí)識(shí)別技術(shù)的首選
應(yīng)該說(shuō)貨位虛實(shí)識(shí)別技術(shù)的方法有多種,但是用軟件法來(lái)判別貨位虛實(shí),其設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)單、實(shí)施方便,可在線自動(dòng)完成貨位虛實(shí)的判別及修改,故為首選。
軟件法實(shí)際是用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),是在管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置一張貨位表(圖1所示)。
圖1 貨位表設(shè)計(jì)
圖2 貨位表記錄
圖3 組件型超聲波傳感器對(duì)貨位虛實(shí)的檢測(cè)示意圖
表中字段“有貨”為“是/否”邏輯型。字段值為YES的貨位,表示該貨位有貨即“實(shí)”字段值為NO的貨位,表示該貨位無(wú)貨即“虛”。從圖2所示可見(jiàn),貨位編號(hào)1、2、4、7、9等貨位為“實(shí)”, 即有貨,而貨位號(hào)為3、5、6、8貨位為“虛”,即無(wú)貨。
貨位的虛實(shí)是由AS/RS監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)貨物入出庫(kù)實(shí)際情況自動(dòng)修改的。其工作流程如下：當(dāng)有貨物準(zhǔn)備入庫(kù)時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)程序查詢貨位表中有貨字段為NO的空閑貨位,將其分配給相應(yīng)的堆垛機(jī),并發(fā)出存貨命令,堆垛機(jī)將貨物放在該貨位后,向上位機(jī)監(jiān)控程序返回“存貨命令己完成”的信息,這時(shí)上位機(jī)監(jiān)控程序就將該貨位對(duì)應(yīng)地有貨字段改YES;貨物出庫(kù)時(shí)反之。這樣,就實(shí)現(xiàn)了貨位虛實(shí)的在線判別與修改。
然而當(dāng)工作在離線方式時(shí),軟件法則無(wú)法完成貨位虛實(shí)判別的任務(wù),此時(shí)應(yīng)用傳感器法。
傳感器法應(yīng)用
傳感器法主要有反射式光電傳感器、超聲波傳感器等類(lèi)型。傳感器法是將傳感器安裝在堆垛機(jī)貨叉適當(dāng)位置上,在存取貨時(shí)則可檢測(cè)欲操作貨位上是否有貨存在。
光電傳感器檢測(cè)
安裝在堆垛機(jī)貨叉上的組件式光電傳感器,其輸出作為堆垛機(jī)控制器的輸入信號(hào)。存貨時(shí),如果欲存貨的貨位無(wú)貨,則光電傳感器無(wú)輸出信號(hào);如果欲存貨的貨位有貨,則光電傳感器有輸出信號(hào),堆垛機(jī)控制器接收該信號(hào)后,便立即停止運(yùn)行,同時(shí)向上位計(jì)算機(jī)發(fā)出故障信號(hào),等候處理。
超聲波傳感器檢測(cè)
組件式超聲波傳感器由聲波發(fā)射器、接收器、定時(shí)器及控制器等組成。該檢測(cè)應(yīng)用回聲測(cè)距的原理。當(dāng)堆垛機(jī)貨叉向貨位運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí),首先由聲波發(fā)射器向貨位發(fā)射高頻脈沖波束,波束發(fā)射后即刻自行關(guān)機(jī),同時(shí)又打開(kāi)聲波接收器檢測(cè)回聲信號(hào),則定時(shí)器記錄在空氣中聲波的傳播時(shí)間,從而換算出被測(cè)貨物到聲波傳感器之間的距離,從而識(shí)別貨位虛實(shí)。圖3示出超聲波傳感器的檢測(cè)示意圖。
1-Wire Net 設(shè)計(jì)方案
該法適用了對(duì)于貨位要求更高和可靠性高的場(chǎng)合,即在每個(gè)貨位上安裝一個(gè)開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)可以是機(jī)械、光電、磁或其它原理的。但問(wèn)題是大量的開(kāi)關(guān)與識(shí)別裝置（計(jì)算機(jī)）的聯(lián)線是比較煩惱之事。因此,最大限度減少聯(lián)線的數(shù)目是該方法的關(guān)鍵。為此,采用當(dāng)代最新型的一線（網(wǎng)絡(luò)）法,可謂是一種性能價(jià)格比較好的設(shè)計(jì)方案。
1-Wire為外設(shè)器件沿著一條電連接線進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸提供了一種簡(jiǎn)單的方案,任何系統(tǒng)都包括一臺(tái)主機(jī)和一個(gè)以上的從機(jī),它們共用一條數(shù)據(jù)線。這條數(shù)據(jù)線被地址、控制、及數(shù)據(jù)信息復(fù)用。大多數(shù)器件完全靠從數(shù)據(jù)線上獲得的電源供電。當(dāng)數(shù)據(jù)線上為高電平時(shí),電荷存儲(chǔ)在器件內(nèi)部;為數(shù)據(jù)線低電平時(shí),利用這些電荷提供能量。多個(gè)器件通過(guò)一個(gè)端口連接到微處理器,1-Wire器件有存儲(chǔ)NVRAM、EEPROM、可尋址開(kāi)關(guān)、數(shù)字傳感器、時(shí)鐘等類(lèi)型。
該技術(shù)也稱(chēng)為微局域網(wǎng)(Micro LAN),是由總線主機(jī)(BUS Master)、數(shù)據(jù)線—普通雙絞線(及其扦接件)和1-Wire器件等三類(lèi)設(shè)備所構(gòu)成廉價(jià)網(wǎng)絡(luò),見(jiàn)圖4所示。
圖4 一線網(wǎng)絡(luò)(1-Wire NET)法示意圖
圖5 1-Wire器件DS2401框圖
在總線主機(jī)與1-Wire器件之間雙向（半雙工）傳遞信號(hào)和給1-Wire器件供電僅靠一根線。一線網(wǎng)絡(luò)對(duì)總線主機(jī)的要求不高,任何標(biāo)準(zhǔn)微處理器都可作為總線主機(jī)。
DS2401是1-Wire器件中最簡(jiǎn)單的一種(見(jiàn)圖5),是一種可尋址開(kāi)關(guān)。利用DS2401可以為貨位貼上一個(gè)惟一的電子標(biāo)簽。每個(gè)器件都由工廠用激光刻寫(xiě)一個(gè)唯一的、不可更改的64位序列號(hào),即它內(nèi)部有64位串行碼組成的8字節(jié)的標(biāo)識(shí)碼。第一個(gè)字節(jié)表示1-Wire器件類(lèi)型;接下來(lái)的6個(gè)字節(jié)是其惟一的地址碼,使得同類(lèi)具有248種地址碼,以保證在微局域網(wǎng)上不會(huì)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)地址沖突;最后一個(gè)字節(jié)是CRC校驗(yàn)碼,以供主機(jī)在讀地址是判斷是否發(fā)生傳輸錯(cuò)誤。因此,如需判斷某開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉狀態(tài)時(shí),主機(jī)只要讀與開(kāi)關(guān)相連的DS2401地址碼即可,若讀到器件的地址碼,說(shuō)明該開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài),其貨位為實(shí);否則說(shuō)明開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài),其貨位為虛。這樣就實(shí)現(xiàn)了的貨位檢測(cè)。
當(dāng)DS2401 1-Wire器件的數(shù)目超過(guò)98時(shí),則必須使用1-Wire擴(kuò)展器件DS2409,見(jiàn)圖6,即一種用于AS/RS實(shí)用化的1-Wire器件和PC機(jī)組成的擴(kuò)展微局域網(wǎng)。 貨位虛實(shí)檢測(cè)。
這樣使得可使用的1-Wire器件數(shù)目幾乎沒(méi)有限制。只要在AS/RS中的每個(gè)貨位上安裝含64K EEPROM的可尋址開(kāi)關(guān)1-Wire器件,也等于給貨位加上了一個(gè)可讀／寫(xiě)的電子標(biāo)簽。這樣,電子標(biāo)簽中不僅包含貨位的虛實(shí)狀態(tài),而且還可包含貨物其它信息,例如在貨位的適當(dāng)位置安裝數(shù)字溫度傳感器,可以了解貨位的溫度。
RFID技術(shù)在物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的應(yīng)用
RFID別是近年來(lái)國(guó)外應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)新型自動(dòng)識(shí)別技術(shù),能實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別。對(duì)于遠(yuǎn)距離(可達(dá)10m以上)、高速移動(dòng)(時(shí)速100km以上)、無(wú)接觸物體識(shí)別場(chǎng)合尤為適用。其典型工作頻率有915MHz、2.45GHz、5.8GHz三個(gè)頻段,廣泛應(yīng)用于車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別門(mén)禁、物流,生產(chǎn)線管理、防偽領(lǐng)域。
圖6 實(shí)用的1-Wire器件和PC機(jī)組成貨位檢測(cè)方案(局域網(wǎng)）
圖7 微波射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)組成示意圖
RFID位置檢測(cè)技術(shù)突出優(yōu)點(diǎn)是利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸識(shí)別,無(wú)需外露電觸點(diǎn),無(wú)源電子標(biāo)簽可按不同的應(yīng)用要求來(lái)封裝。系統(tǒng)可同時(shí)識(shí)別多個(gè)靜止的和高速運(yùn)動(dòng)的電子標(biāo)簽。以完成多目標(biāo)識(shí)別。
RFID系統(tǒng)由讀寫(xiě)器、天線、電子標(biāo)簽、專(zhuān)用短程通信協(xié)議DSRC及其相關(guān)的監(jiān)控、定位和報(bào)警設(shè)備等構(gòu)成(圖7)。
電子標(biāo)簽貼裝于貨物上,芯片標(biāo)簽內(nèi)存EEPROM有貨物品名、類(lèi)別、貨號(hào)、數(shù)量、等級(jí)、生產(chǎn)廠家等數(shù)據(jù)。
讀寫(xiě)器與天線安裝在堆垛機(jī)貨叉上,當(dāng)堆垛機(jī)貨叉向貨位運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)不斷地發(fā)射微波能量和接收從射頻卡(電子標(biāo)簽)發(fā)回的微波能量。
用讀寫(xiě)器通過(guò)天線激活電子標(biāo)簽并讀取貨位上有無(wú)貨物號(hào)及其它的數(shù)據(jù),將其傳送至PC機(jī)上,從而實(shí)現(xiàn)了貨物有無(wú)的鑒別。能確保倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握貨物所在位置和狀態(tài),完成商品的收發(fā)與轉(zhuǎn)運(yùn)等全過(guò)程的監(jiān)控,從而提高供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的效率和資產(chǎn)利用率。
結(jié)語(yǔ)
計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)與RFID在物流-自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用有許多方法。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的要求選用。但無(wú)論采用何種設(shè)計(jì)與方法,均以獲得最佳性價(jià)比為前提,從而使物流信息技術(shù)的運(yùn)行成為自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展的重要保障。
：鞏經(jīng)理
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：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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