自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

盧光云 梁偉鄯

（廣西科技大學(xué) 鹿山學(xué)院，柳州 545616）

1 自動化立體倉庫的原理

自動化立體倉庫在工廠自動化和彈性制造系統(tǒng)以及電腦整合制造系統(tǒng)的物流系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的位置。其目的不僅是存儲物料、零件、半成品和成品，更是密切配合制造工廠的產(chǎn)銷計(jì)劃與物料需求計(jì)劃，妥善安排生產(chǎn)所需合理數(shù)量的物料、零件，并盡量縮短其庫存時(shí)間，避免發(fā)生缺料、滯料，利用高架搬運(yùn)車、輸送機(jī)、無人搬運(yùn)車等，保管產(chǎn)成品并正確出貨，提高服務(wù)水平，整合了計(jì)劃、庫存、生產(chǎn)、出入物流的功能與管理，降低生產(chǎn)成本。

本自動化立體倉庫主要利用人機(jī)交互控制系統(tǒng)，當(dāng)顧客在觸摸屏上選中相應(yīng)物品及向投幣器里投幣后，投幣器上的指示燈點(diǎn)亮，再將指令傳送給STM32芯片，由STM32芯片接收投幣器傳遞來的指令，驅(qū)動相應(yīng)物品的電機(jī)，使其帶動傳送帶工作，進(jìn)而使物品能及時(shí)地輸送出來。

2 系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件平臺以主控芯片STM32F103C8T6為核心，再配備貨物選擇模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、信息反饋接口等模塊，它們共同組成了自動倉庫的控制部分，該部分為整個倉庫的核心部件，主要實(shí)現(xiàn)自動倉庫的功能。系統(tǒng)的硬件平臺整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 硬件平臺整體架構(gòu)

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括鋼架、貨物巢、傳送帶、貨物巢邊上的擋塊和電機(jī)。

3.1 貨架的分層結(jié)構(gòu)

根據(jù)需求，貨架可以分為三層結(jié)構(gòu)，每層都是可進(jìn)可出的，因?yàn)檫@樣可以推出來，方便人工放入物品，縮短補(bǔ)給物品的時(shí)間，提高效率，當(dāng)物品缺量的時(shí)候可以及時(shí)補(bǔ)給。但是也有一個缺點(diǎn)，由于內(nèi)存空間較小，所以儲存物品的數(shù)量少，物品很快就會出完，因此每隔一段時(shí)間就需對物品進(jìn)行一次補(bǔ)給。

3.2 傳送帶與滑輪的搭配

倉庫的每條貨物巢都有兩個滑輪，方便將傳送帶安裝在滑輪上，將一個滑輪固定在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，使其跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)動，另一個則固定在貨物架的邊緣上。最重要的是，一定要將兩個滑輪保持在同一平面上，否則物品在貨物巢會往下滑落。另外，傳送帶與滑落的接觸端有一個小小的螺絲釘，其作用就是能使傳送帶很好地固定在滑輪上，不會脫落，起到固定的作用。

3.3 系統(tǒng)的出庫機(jī)制

每個貨物巢都是由相鄰的擋塊、傳送帶組成的，每個貨物巢的寬度由物品的大小而定，可以使物品剛好能從貨物巢里出庫。傳送帶上也有一個護(hù)欄，主要作用是當(dāng)物品出庫時(shí)，帶動物品，可以使物品不會卡在貨物巢里。物品出庫是按顧客的訂單出庫，顧客選擇了多少物品，自動倉庫就會出來多少，而不是由系統(tǒng)倉庫自己選擇哪路物品出來。

4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

4.1 軟件流程圖設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

圖2 軟件設(shè)計(jì)流程

4.2 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

在自動化立體倉庫中，系統(tǒng)軟件是整個控制系統(tǒng)的核心部件，下面就分別對各模塊的程序作出說明。4.2.1 系統(tǒng)的主函數(shù)部分

#include “includes.h”

int main(void)

{SystemInit();//內(nèi)核初始化

delay_init();//延時(shí)函數(shù)初始化

Init_GpioPort();//控制端口初始化

USART1_Init();//串口初始化

while(1)

{slave_forbackmaste_parsecommand();//等待訂單信息，并解析訂單信息}}

4.2.2 信息接收接口指令信號

在這個部分中，信息反饋接口是實(shí)現(xiàn)程序運(yùn)行成功的重要通道，通過從主控芯片STM32F103C8T6接收來的信息，反饋給電機(jī)，從而使電機(jī)動作，以下是信息反饋接口的相關(guān)程序。

//--貨物反饋函數(shù)

void bck_boxs_statse(unsigned char *cmd_tep,unsigned char max_boxs)

{unsigned char i;

for(i=0; i

{switch(i/8)

{case 0:

{GPIO_SetBits(Sensor_ContorPort[0].GPIOx,Sensor_ContorPort[0].GPIO_Pin);

GPIO_ResetBits(Sensor_ContorPort[1].GPIOx,Sensor_ContorPort[1].GPIO_Pin);

//讀取柜子開關(guān)狀態(tài)

if(GPIO_ReadInputDataBit(Sensor_InputPort[i].GPIOx, Sensor_InputPort[i].GPIO_Pin) == 0)

*cmd_tep++=0x01;

else

*cmd_tep++=0x00;

}break;

case 1:

{GPIO_SetBits(Sensor_ContorPort[1].GPIOx,Sensor_ContorPort[1].GPIO_Pin);

GPIO_ResetBits(Sensor_ContorPort[0].GPIOx,Sensor_ContorPort[0].GPIO_Pin);

//讀取柜子開關(guān)狀態(tài)

i f(G P I O_R e a d I n p u t D a t a B i t(S e n s o r_InputPort[i-8].GPIOx, Sensor_InputPort[i-8].GPIO_Pin)==0)

*cmd_tep++=0x01;

else

*cmd_tep++=0x00;

}break;

default:

break;}}

GPIO_SetBits(Sensor_ContorPort[0].GPIOx,

Sensor_ContorPort[0].GPIO_Pin);

GPIO_SetBits(Sensor_ContorPort[1].GPIOx,

Sensor_ContorPort[1].GPIO_Pin);}

4.2.3 信息接收指令解析程序

//--對那個柜門發(fā)送開門指令

void master_cmd_openbox_slave(unsigned int box_num)

{

//指令頭

*(sencmd_temp+cmdhead_startposit)=open_box;

//清柜子狀態(tài)

Buffercls(sencmd_temp+subboxstates_startposit,0x00, subbox_states);

//開門指令

Buffercls(sencmd_temp+subboxstates_startposit+box_num, 0x01, 1);

//返回確認(rèn)指令

sencmd_temp[command_length-2]=0x00;

sencmd_temp[command_length-3]=0x00;

//校驗(yàn)值

sencmd_temp[command_length-1]=Checksum_Value(sencmd_temp, command_length-1);

//串口2發(fā)送出去

USART1_Send_Len_Str(sencmd_temp, command_length);

}

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