密集庫貨位燈光指示系統的研究

王新國++胡文蓉

1 概述

隨著倉儲物資的數量以及品種日益繁多，物品揀選問題也越來越突出。在大型的倉庫日常作業活動中，多品種及多規格的物品查找、揀選出庫、入庫是倉庫最繁重、最易出差錯的工作，不僅造成工作人員工作強度大、工作效率低下，而且會因物品出庫錯誤形成無法計量的成本損耗及嚴重后果。針對以上問題，本文結合嵌入式計算機技術，設計了密集庫貨位燈光指示系統。該系統通過庫位上的指示燈，有效引導工作人員對相應的貨位進行存貨或取貨，而無需憑借記憶和其他手段保障就能準確的將物品放置或取出，減少人工差錯。

2 功能需求分析

密集庫內各垛位有序排列，為工作人員提供了良好的操作視線。但是，垛位的外觀幾乎完全一致，依靠人工查找垛位編號較為緩慢，并且在重復性工作條件下容易造成操作人員工作效率的下降，同時也增加了操作出現錯誤的概率。密集庫場景如圖1所示。

因此，通過燈光指示引導操作人員到達指定垛位進行存貨取貨成為了一種簡單高效的引導方式，而且不容易造成操作人員的工作疲勞，減少發生操作錯誤的機率。

貨位燈光指示系統基本功能構架如圖2所示。

（1）在每個庫位靠右測處（不易發生碰撞處，如上圖1所示）安裝獨立的燈光指示設備，指示其上方空間的庫位。

（2）在每個垛的右側的配電箱中安裝“燈光指示設備”跺位控制模塊（如上圖1所示），以實現垛中相應貨位的“燈光指示設備”的有效控制。

“跺位控制模塊”通過數據先與控制臺總模塊相連接，通過系統操作軟件實現庫位指示等的點亮、熄滅、或閃爍等控制。

3 總體設計

本系統主要由控制臺總模塊、跺位控制模塊和燈光指示設備組成。系統示意圖如下圖2所示。

3.1 系統各模塊主要功能

（1）控制臺。控制臺使用PC計算機為硬件平臺，其主要功能是實現人機界面操作，由控制臺操作人員設定需要進行的入庫和出庫事項，通過系統軟件自動給出入庫或出庫的庫位，并通過“控制臺總模塊”下發，傳送到達相應“跺位控制模塊”，分解后傳送給指定的“燈光指示設備”，最后由“燈光指示設備”控制其所在的指示燈點亮、熄滅或閃爍。

（2）控制臺總模塊。通過串口與控制電腦系統兩連接，接收系統軟件控制操作，通過CAN總線數據下發接收指令給“跺位控制模塊”，并向上反饋操作結果。

（3）跺位控制模塊。通過485接收“控制總模塊”下發指令，并通過485傳遞給“燈光指示設備”，同時向上反饋操作結果。

（4）燈光指示設備。通過485接收“多位控制模塊”下發指令，作出相應動作，成功后向上反饋控制結果。

3.2 設備工作流程

系統由操作人員完全掌握貨位“燈光指示設備”的控制，控制臺操作人員通過人機界面提交進行的入庫和出庫事項后，系統軟件利用中心數據庫中的相關數據、資料，自動給出入庫或出庫物品信息、庫位，并通過“控制臺總模塊”下發，傳送到達相應“跺位控制模塊”，分解后傳送給指定的“燈光指示設備”，由“燈光指示設備”控制其所在的指示燈點亮、熄滅或閃爍；當叉車行進到跺位時可顯見其將要操作的庫位上的指示燈的提醒指示狀態，而無需憑借記憶和其他手段保障就能準確的將物品放置或取出，減少人工差錯。

操作完成后系統更新中心信息數據，并下發關閉指令給“控制臺總模塊”，通過“跺位控制模塊”、“燈光指示設備”關閉指示燈的狀態指示完成全部操作。

3.3 硬件設計

3.3.1 燈光指示設備

設備包括金屬U型抱箍、指示燈電路板。

設計思路是對現有庫架不采用破壞的情況下，采用上下U型金屬抱箍結構，箍緊在如圖1所示位置。

考慮到托盤和叉車操作的安全性，U型抱箍設計寬100mm，板厚1.5mm。拉緊自鎖功能，安裝、撤換方便；并位背后走線槽依托生根，正面安裝指示燈板。如下圖3所示

指示板安裝在U型抱箍正面內側，電路連接外部設備的數據總線為RS485，提供雙色燈指示和按鍵功能。為了適應后續可能出現的貨位屏幕顯示功能，ARM微控制器選用LPC1114芯片，Cortex M0內核的ARM微控制器。

接口可提供3個485對外連接器接口，3個連接器所定義的信號完全相同，且在印制板上各自互聯。這樣可以方便的進行貨位終端電路的級連安裝，但同時也增加了由于連接器連接不可靠導致通訊故障的概率。安裝連線如下圖3所示

貨位控制電路上設置跳線，以便通過跳線選擇是否端接總線匹配電阻。

為了能在安裝現場方便靈活的設置貨位終端電路所對應的貨位，可通過調節8位撥碼開關來設置，這樣所有貨位終端電路可燒錄相同的程序。硬件框圖如下圖4所示。

3.3.2 跺位控制模塊

模塊包括金屬結構外殼、跺位控制電路板。

模塊安裝在跺位如圖1所示位置的配電箱內。

垛位控制模塊電路連接上層設備總線為CAN總線，連接下層設備的總線為485。可通過調節8位撥碼開關設置相應的垛位號。垛位控制電路上還應設置跳線，以便通過跳線選擇是否端接總線匹配電阻。主芯片采用NXP的LPC1752。硬件框圖如下圖5所示。

3.3.3 控制總模塊

模塊包括金屬結構外殼、總控電路板。模塊安放在控制臺系統電腦旁。

總控電路提供兩路通訊接口，一路到中央控制臺計算機，到控制臺計算機采用232串口通訊模式；一路到各垛位控制模塊，到跺位控制模塊采用CAN通訊模式。

系統控制電路到計算機的通訊接口采用串口模式，下發采用CAN總線的通訊系統控制電路到各垛位使用CAN總線。

根據以上接口要求，主芯片采用NXP公司的ARM處理器產品LPC1768和LPC1758，硬件框圖如下圖6所示。

3.3.4 接口設計

（1）電源：AC220V；（2）控制總線：CAN總線；（3）數據線：RS485；（4）通訊線：串口232

3.3.5 關鍵器件

（1）控制總模塊：主芯片采用NXP公司的ARM處理器產品LPC1768和LPC1758；（2）跺位控制模塊：主芯片采用NXP的LPC1752。（3）燈光指示設備：ARM微控制器選用LPC1114芯片

4 系統優勢

（1）操作流程簡單，自動化、可靠性高；（2）能有效減少操作差錯，提高庫管效率；（3）改造難度不大，經濟效益高。

5 結語

密集庫貨位燈光指示系統本著安全性、可靠性、實用性、先進性、可維護性、可擴展性的原則，與密集庫的倉庫管理系統完全物理隔離，保障了倉庫管理系統的數據安全性。

參考文獻：

[1]王惠中，王強.微機原理及接口技術.機械工業出版社，2010.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用.清華大學出版社，2008.

[2]楊公源.PLC應用實例與程序解說.電子工業出版社，2008.endprint

1 概述

隨著倉儲物資的數量以及品種日益繁多，物品揀選問題也越來越突出。在大型的倉庫日常作業活動中，多品種及多規格的物品查找、揀選出庫、入庫是倉庫最繁重、最易出差錯的工作，不僅造成工作人員工作強度大、工作效率低下，而且會因物品出庫錯誤形成無法計量的成本損耗及嚴重后果。針對以上問題，本文結合嵌入式計算機技術，設計了密集庫貨位燈光指示系統。該系統通過庫位上的指示燈，有效引導工作人員對相應的貨位進行存貨或取貨，而無需憑借記憶和其他手段保障就能準確的將物品放置或取出，減少人工差錯。

2 功能需求分析

密集庫內各垛位有序排列，為工作人員提供了良好的操作視線。但是，垛位的外觀幾乎完全一致，依靠人工查找垛位編號較為緩慢，并且在重復性工作條件下容易造成操作人員工作效率的下降，同時也增加了操作出現錯誤的概率。密集庫場景如圖1所示。

因此，通過燈光指示引導操作人員到達指定垛位進行存貨取貨成為了一種簡單高效的引導方式，而且不容易造成操作人員的工作疲勞，減少發生操作錯誤的機率。

貨位燈光指示系統基本功能構架如圖2所示。

（1）在每個庫位靠右測處（不易發生碰撞處，如上圖1所示）安裝獨立的燈光指示設備，指示其上方空間的庫位。

（2）在每個垛的右側的配電箱中安裝“燈光指示設備”跺位控制模塊（如上圖1所示），以實現垛中相應貨位的“燈光指示設備”的有效控制。

“跺位控制模塊”通過數據先與控制臺總模塊相連接，通過系統操作軟件實現庫位指示等的點亮、熄滅、或閃爍等控制。

3 總體設計

本系統主要由控制臺總模塊、跺位控制模塊和燈光指示設備組成。系統示意圖如下圖2所示。

3.1 系統各模塊主要功能

（1）控制臺。控制臺使用PC計算機為硬件平臺，其主要功能是實現人機界面操作，由控制臺操作人員設定需要進行的入庫和出庫事項，通過系統軟件自動給出入庫或出庫的庫位，并通過“控制臺總模塊”下發，傳送到達相應“跺位控制模塊”，分解后傳送給指定的“燈光指示設備”，最后由“燈光指示設備”控制其所在的指示燈點亮、熄滅或閃爍。

（2）控制臺總模塊。通過串口與控制電腦系統兩連接，接收系統軟件控制操作，通過CAN總線數據下發接收指令給“跺位控制模塊”，并向上反饋操作結果。

（3）跺位控制模塊。通過485接收“控制總模塊”下發指令，并通過485傳遞給“燈光指示設備”，同時向上反饋操作結果。

（4）燈光指示設備。通過485接收“多位控制模塊”下發指令，作出相應動作，成功后向上反饋控制結果。

3.2 設備工作流程

系統由操作人員完全掌握貨位“燈光指示設備”的控制，控制臺操作人員通過人機界面提交進行的入庫和出庫事項后，系統軟件利用中心數據庫中的相關數據、資料，自動給出入庫或出庫物品信息、庫位，并通過“控制臺總模塊”下發，傳送到達相應“跺位控制模塊”，分解后傳送給指定的“燈光指示設備”，由“燈光指示設備”控制其所在的指示燈點亮、熄滅或閃爍；當叉車行進到跺位時可顯見其將要操作的庫位上的指示燈的提醒指示狀態，而無需憑借記憶和其他手段保障就能準確的將物品放置或取出，減少人工差錯。

操作完成后系統更新中心信息數據，并下發關閉指令給“控制臺總模塊”，通過“跺位控制模塊”、“燈光指示設備”關閉指示燈的狀態指示完成全部操作。

3.3 硬件設計

3.3.1 燈光指示設備

設備包括金屬U型抱箍、指示燈電路板。

設計思路是對現有庫架不采用破壞的情況下，采用上下U型金屬抱箍結構，箍緊在如圖1所示位置。

考慮到托盤和叉車操作的安全性，U型抱箍設計寬100mm，板厚1.5mm。拉緊自鎖功能，安裝、撤換方便；并位背后走線槽依托生根，正面安裝指示燈板。如下圖3所示

指示板安裝在U型抱箍正面內側，電路連接外部設備的數據總線為RS485，提供雙色燈指示和按鍵功能。為了適應后續可能出現的貨位屏幕顯示功能，ARM微控制器選用LPC1114芯片，Cortex M0內核的ARM微控制器。

接口可提供3個485對外連接器接口，3個連接器所定義的信號完全相同，且在印制板上各自互聯。這樣可以方便的進行貨位終端電路的級連安裝，但同時也增加了由于連接器連接不可靠導致通訊故障的概率。安裝連線如下圖3所示

貨位控制電路上設置跳線，以便通過跳線選擇是否端接總線匹配電阻。

為了能在安裝現場方便靈活的設置貨位終端電路所對應的貨位，可通過調節8位撥碼開關來設置，這樣所有貨位終端電路可燒錄相同的程序。硬件框圖如下圖4所示。

3.3.2 跺位控制模塊

模塊包括金屬結構外殼、跺位控制電路板。

模塊安裝在跺位如圖1所示位置的配電箱內。

垛位控制模塊電路連接上層設備總線為CAN總線，連接下層設備的總線為485。可通過調節8位撥碼開關設置相應的垛位號。垛位控制電路上還應設置跳線，以便通過跳線選擇是否端接總線匹配電阻。主芯片采用NXP的LPC1752。硬件框圖如下圖5所示。

3.3.3 控制總模塊

模塊包括金屬結構外殼、總控電路板。模塊安放在控制臺系統電腦旁。

總控電路提供兩路通訊接口，一路到中央控制臺計算機，到控制臺計算機采用232串口通訊模式；一路到各垛位控制模塊，到跺位控制模塊采用CAN通訊模式。

系統控制電路到計算機的通訊接口采用串口模式，下發采用CAN總線的通訊系統控制電路到各垛位使用CAN總線。

根據以上接口要求，主芯片采用NXP公司的ARM處理器產品LPC1768和LPC1758，硬件框圖如下圖6所示。

3.3.4 接口設計

（1）電源：AC220V；（2）控制總線：CAN總線；（3）數據線：RS485；（4）通訊線：串口232

3.3.5 關鍵器件

（1）控制總模塊：主芯片采用NXP公司的ARM處理器產品LPC1768和LPC1758；（2）跺位控制模塊：主芯片采用NXP的LPC1752。（3）燈光指示設備：ARM微控制器選用LPC1114芯片

4 系統優勢

（1）操作流程簡單，自動化、可靠性高；（2）能有效減少操作差錯，提高庫管效率；（3）改造難度不大，經濟效益高。

5 結語

密集庫貨位燈光指示系統本著安全性、可靠性、實用性、先進性、可維護性、可擴展性的原則，與密集庫的倉庫管理系統完全物理隔離，保障了倉庫管理系統的數據安全性。

參考文獻：

[1]王惠中，王強.微機原理及接口技術.機械工業出版社，2010.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用.清華大學出版社，2008.

[2]楊公源.PLC應用實例與程序解說.電子工業出版社，2008.endprint

1 概述

隨著倉儲物資的數量以及品種日益繁多，物品揀選問題也越來越突出。在大型的倉庫日常作業活動中，多品種及多規格的物品查找、揀選出庫、入庫是倉庫最繁重、最易出差錯的工作，不僅造成工作人員工作強度大、工作效率低下，而且會因物品出庫錯誤形成無法計量的成本損耗及嚴重后果。針對以上問題，本文結合嵌入式計算機技術，設計了密集庫貨位燈光指示系統。該系統通過庫位上的指示燈，有效引導工作人員對相應的貨位進行存貨或取貨，而無需憑借記憶和其他手段保障就能準確的將物品放置或取出，減少人工差錯。

2 功能需求分析

密集庫內各垛位有序排列，為工作人員提供了良好的操作視線。但是，垛位的外觀幾乎完全一致，依靠人工查找垛位編號較為緩慢，并且在重復性工作條件下容易造成操作人員工作效率的下降，同時也增加了操作出現錯誤的概率。密集庫場景如圖1所示。

因此，通過燈光指示引導操作人員到達指定垛位進行存貨取貨成為了一種簡單高效的引導方式，而且不容易造成操作人員的工作疲勞，減少發生操作錯誤的機率。

貨位燈光指示系統基本功能構架如圖2所示。

（1）在每個庫位靠右測處（不易發生碰撞處，如上圖1所示）安裝獨立的燈光指示設備，指示其上方空間的庫位。

（2）在每個垛的右側的配電箱中安裝“燈光指示設備”跺位控制模塊（如上圖1所示），以實現垛中相應貨位的“燈光指示設備”的有效控制。

“跺位控制模塊”通過數據先與控制臺總模塊相連接，通過系統操作軟件實現庫位指示等的點亮、熄滅、或閃爍等控制。

3 總體設計

本系統主要由控制臺總模塊、跺位控制模塊和燈光指示設備組成。系統示意圖如下圖2所示。

3.1 系統各模塊主要功能

（1）控制臺。控制臺使用PC計算機為硬件平臺，其主要功能是實現人機界面操作，由控制臺操作人員設定需要進行的入庫和出庫事項，通過系統軟件自動給出入庫或出庫的庫位，并通過“控制臺總模塊”下發，傳送到達相應“跺位控制模塊”，分解后傳送給指定的“燈光指示設備”，最后由“燈光指示設備”控制其所在的指示燈點亮、熄滅或閃爍。

（2）控制臺總模塊。通過串口與控制電腦系統兩連接，接收系統軟件控制操作，通過CAN總線數據下發接收指令給“跺位控制模塊”，并向上反饋操作結果。

（3）跺位控制模塊。通過485接收“控制總模塊”下發指令，并通過485傳遞給“燈光指示設備”，同時向上反饋操作結果。

（4）燈光指示設備。通過485接收“多位控制模塊”下發指令，作出相應動作，成功后向上反饋控制結果。

3.2 設備工作流程

系統由操作人員完全掌握貨位“燈光指示設備”的控制，控制臺操作人員通過人機界面提交進行的入庫和出庫事項后，系統軟件利用中心數據庫中的相關數據、資料，自動給出入庫或出庫物品信息、庫位，并通過“控制臺總模塊”下發，傳送到達相應“跺位控制模塊”，分解后傳送給指定的“燈光指示設備”，由“燈光指示設備”控制其所在的指示燈點亮、熄滅或閃爍；當叉車行進到跺位時可顯見其將要操作的庫位上的指示燈的提醒指示狀態，而無需憑借記憶和其他手段保障就能準確的將物品放置或取出，減少人工差錯。

操作完成后系統更新中心信息數據，并下發關閉指令給“控制臺總模塊”，通過“跺位控制模塊”、“燈光指示設備”關閉指示燈的狀態指示完成全部操作。

3.3 硬件設計

3.3.1 燈光指示設備

設備包括金屬U型抱箍、指示燈電路板。

設計思路是對現有庫架不采用破壞的情況下，采用上下U型金屬抱箍結構，箍緊在如圖1所示位置。

考慮到托盤和叉車操作的安全性，U型抱箍設計寬100mm，板厚1.5mm。拉緊自鎖功能，安裝、撤換方便；并位背后走線槽依托生根，正面安裝指示燈板。如下圖3所示

指示板安裝在U型抱箍正面內側，電路連接外部設備的數據總線為RS485，提供雙色燈指示和按鍵功能。為了適應后續可能出現的貨位屏幕顯示功能，ARM微控制器選用LPC1114芯片，Cortex M0內核的ARM微控制器。

接口可提供3個485對外連接器接口，3個連接器所定義的信號完全相同，且在印制板上各自互聯。這樣可以方便的進行貨位終端電路的級連安裝，但同時也增加了由于連接器連接不可靠導致通訊故障的概率。安裝連線如下圖3所示

貨位控制電路上設置跳線，以便通過跳線選擇是否端接總線匹配電阻。

為了能在安裝現場方便靈活的設置貨位終端電路所對應的貨位，可通過調節8位撥碼開關來設置，這樣所有貨位終端電路可燒錄相同的程序。硬件框圖如下圖4所示。

3.3.2 跺位控制模塊

模塊包括金屬結構外殼、跺位控制電路板。

模塊安裝在跺位如圖1所示位置的配電箱內。

垛位控制模塊電路連接上層設備總線為CAN總線，連接下層設備的總線為485。可通過調節8位撥碼開關設置相應的垛位號。垛位控制電路上還應設置跳線，以便通過跳線選擇是否端接總線匹配電阻。主芯片采用NXP的LPC1752。硬件框圖如下圖5所示。

3.3.3 控制總模塊

模塊包括金屬結構外殼、總控電路板。模塊安放在控制臺系統電腦旁。

總控電路提供兩路通訊接口，一路到中央控制臺計算機，到控制臺計算機采用232串口通訊模式；一路到各垛位控制模塊，到跺位控制模塊采用CAN通訊模式。

系統控制電路到計算機的通訊接口采用串口模式，下發采用CAN總線的通訊系統控制電路到各垛位使用CAN總線。

根據以上接口要求，主芯片采用NXP公司的ARM處理器產品LPC1768和LPC1758，硬件框圖如下圖6所示。

3.3.4 接口設計

（1）電源：AC220V；（2）控制總線：CAN總線；（3）數據線：RS485；（4）通訊線：串口232

3.3.5 關鍵器件

（1）控制總模塊：主芯片采用NXP公司的ARM處理器產品LPC1768和LPC1758；（2）跺位控制模塊：主芯片采用NXP的LPC1752。（3）燈光指示設備：ARM微控制器選用LPC1114芯片

4 系統優勢

（1）操作流程簡單，自動化、可靠性高；（2）能有效減少操作差錯，提高庫管效率；（3）改造難度不大，經濟效益高。

5 結語

密集庫貨位燈光指示系統本著安全性、可靠性、實用性、先進性、可維護性、可擴展性的原則，與密集庫的倉庫管理系統完全物理隔離，保障了倉庫管理系統的數據安全性。

參考文獻：

[1]王惠中，王強.微機原理及接口技術.機械工業出版社，2010.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用.清華大學出版社，2008.

[2]楊公源.PLC應用實例與程序解說.電子工業出版社，2008.endprint