基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)

馬翔

摘要：提出了基于zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該方案采用了星形控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)采用了工控機(jī)，其他工控機(jī)設(shè)置為從機(jī)，從而構(gòu)建成星形結(jié)構(gòu)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng).為了有效提高星形控制網(wǎng)絡(luò)模型中堆垛機(jī)的尋址精度，還提出了堆垛機(jī)的二維模型，并進(jìn)行了Matlab仿真分析，基于zigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)方案具有系統(tǒng)規(guī)?？烧{(diào)整，布置靈活的特點(diǎn)，用戶能方便地設(shè)置和改變控制要求，使得立體倉(cāng)庫(kù)物流控制系統(tǒng)更加智能化，簡(jiǎn)易化，有效的提高了作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：zigBee，物流，倉(cāng)儲(chǔ)，智能控制

DoI：10.15938/j.jhust.2016.06.013

中圖分類(lèi)號(hào)：11P391.44；TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-2683（2016）06-0067-06

0.引言

在當(dāng)今世界，改造物流結(jié)構(gòu)，降低物流成本已經(jīng)成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中企業(yè)取勝的重要方法.倉(cāng)庫(kù)物流為了能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需要，開(kāi)始向自動(dòng)化控制的方向進(jìn)行演變.由半自動(dòng)化和全自動(dòng)化組成的現(xiàn)代倉(cāng)庫(kù)物流系統(tǒng)包括了由物流管理軟件、智能物流設(shè)備和控制系統(tǒng)組成.物流系統(tǒng)在國(guó)外的設(shè)計(jì)，往往采用布局規(guī)劃的方法，美國(guó)維吉尼亞理工大學(xué)的De LaCruz提出了一種預(yù)測(cè)控制的方法，該方法根據(jù)有關(guān)信息智能預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)采集有關(guān)信息，可能故障出現(xiàn)的情況，以此降低物流系統(tǒng)人工操作造成的各種失誤，在我國(guó)，北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所設(shè)計(jì)了一條六萬(wàn)噸級(jí)的自動(dòng)化物流輸送系統(tǒng)，是一套針對(duì)玻璃纖維各條生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化物流輸送解決方案；沈陽(yáng)理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院王霄，段智敏等開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)化存儲(chǔ)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由PLC作為控制核心，適應(yīng)不同規(guī)模的生產(chǎn)線的需要能夠進(jìn)行存儲(chǔ)和擴(kuò)展；徐仰高等，利用現(xiàn)場(chǎng)總線和網(wǎng)絡(luò)組建的物流系統(tǒng)也多有報(bào)導(dǎo)。

目前，我國(guó)多數(shù)的物流控制系統(tǒng)，還以有線的控制方式為主，存在擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)調(diào)整不方便的缺點(diǎn).本文針對(duì)該問(wèn)題提出了一種基于Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該方案采用了星形控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)采用了工控機(jī)，其他工控機(jī)設(shè)置為從機(jī)，從而構(gòu)建成星形結(jié)構(gòu)的立體倉(cāng)庫(kù)控制自動(dòng)化物流控制系統(tǒng).為了有效提高星形控制網(wǎng)絡(luò)模型中堆垛機(jī)的尋址精度，本文還提出了堆垛機(jī)的二維模型并進(jìn)行了Matlab仿真分析。

1.無(wú)線ZigBee通信的原理

1.1 Zigbee概述

ZigBee是低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，其基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。

ZigBee技術(shù)與其他無(wú)線通信技術(shù)相比，其具有的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面：

①可靠性高：能夠在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)采用碰撞避免機(jī)制，從而能夠避免出現(xiàn)沖突或者混亂，②安全性高：能夠提供使用訪問(wèn)控制清單、安全設(shè)定的三級(jí)安全模式，③網(wǎng)絡(luò)容量大，可以容納最大65000個(gè)節(jié)點(diǎn)，可容納255節(jié)點(diǎn)在一個(gè)協(xié)調(diào)器中，龐大通覆蓋范圍達(dá)到75m，采用功率放大能夠達(dá)到幾公里覆蓋.④成本低：易于開(kāi)發(fā)、協(xié)議簡(jiǎn)單免費(fèi)，硬件模塊便宜.⑤覆蓋范圍廣：覆蓋范圍達(dá)到75m，采用功率放大能夠達(dá)到幾公里覆蓋。

因此ZigBee技術(shù)很適用于監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；要求設(shè)備成本低，并且數(shù)據(jù)傳輸量不大；要求安全性高，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高；充電電池不便放置，設(shè)備體積很小無(wú)法采用大的模塊；地形復(fù)雜，電池供電；需要網(wǎng)絡(luò)大面積的覆蓋等情況下組建立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)。

1.2 ZigBee通訊控制協(xié)議

Zigbee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)是依據(jù)IEEE 802.15.4構(gòu)建的，ZigBee通訊控制協(xié)議由多個(gè)層次組成，每個(gè)層可以提供特定的服務(wù)給上一層，從下往上依次是物理層，MAC層，網(wǎng)絡(luò)安全層，應(yīng)用支持子層，應(yīng)用層.如圖1所示ZigBee通訊控制協(xié)議層次結(jié)構(gòu)。

物理層是協(xié)議的最底層，承擔(dān)與外界直接作用的任務(wù)，應(yīng)用層可以提供一些應(yīng)用框架模型為Zig-bee技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)Zigbee技術(shù)能夠進(jìn)行開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，其開(kāi)發(fā)應(yīng)用框架需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)調(diào)整.應(yīng)用支持層在多個(gè)器件之間根據(jù)服務(wù)和需求進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)層主要應(yīng)用在WPAN網(wǎng)的組網(wǎng)連接，以及Zigbee的無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全，以及數(shù)據(jù)管理，MAC層負(fù)責(zé)維護(hù)、建立和結(jié)束設(shè)備問(wèn)的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路，對(duì)于模式數(shù)據(jù)接收和傳送進(jìn)行確認(rèn)。

2.智能物流控制系統(tǒng)架構(gòu)分析

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是智能物流控制系統(tǒng)的核心部分，在商業(yè)物流和在企業(yè)物流中，成品和原材料都需要倉(cāng)儲(chǔ)中心，為了有效、合理的利用倉(cāng)儲(chǔ)中心的空間，所有企業(yè)都會(huì)采用大型立體倉(cāng)庫(kù)，這種倉(cāng)庫(kù)非常龐大，面積有的長(zhǎng)達(dá)幾百平方米，由多個(gè)巷道式堆垛機(jī)和幾十列貨架組成，并且還有出入貨臺(tái)和出入庫(kù)流水線，倉(cāng)庫(kù)中的貨物可以快速的定位，還可以高效的進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)、移庫(kù)、入庫(kù)、出庫(kù)操作。

立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)中的堆垛機(jī)是非常重要的運(yùn)輸設(shè)備，隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)，巷道式堆垛機(jī)也快速的發(fā)展起來(lái)，在高層貨架的巷道內(nèi)它的主要用途是可以進(jìn)行往返運(yùn)行，貨物可以存入貨格，也可以取出貨格內(nèi)的貨物，并且運(yùn)送到巷道口，其責(zé)任包括盤(pán)庫(kù)、出庫(kù)、進(jìn)庫(kù)等操作。

堆垛機(jī)的核心控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，堆垛機(jī)的核心控制系統(tǒng)通常采用嵌人式運(yùn)動(dòng)控制器+交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)形式，內(nèi)置堆垛機(jī)控制程序采用了一體化設(shè)計(jì)，包括了運(yùn)動(dòng)控制器和嵌入式計(jì)算機(jī).流水線上光電開(kāi)關(guān)利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)流水線的信號(hào)檢測(cè)，并且還可以通過(guò)各個(gè)行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行邏輯的控制。

3.基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的立體倉(cāng)庫(kù)

自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)構(gòu)建方案

3.1Zigbee星形控制網(wǎng)路的設(shè)計(jì)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)中一般有3類(lèi)設(shè)備.一是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，是網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，它的作用是尋找節(jié)點(diǎn)問(wèn)路由信息、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、不斷接受信息，從而構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，二是指全功能設(shè)備，是網(wǎng)絡(luò)中的路由，擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，形成網(wǎng)絡(luò)，便于其它節(jié)點(diǎn)問(wèn)的連接，三是功能設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)中屬于終端節(jié)點(diǎn)，只能和全功能設(shè)備之間收發(fā)信息。

本文提出的Zigbee星形控制網(wǎng)絡(luò)采用四塊Zig—bee模塊，分別作為1個(gè)協(xié)調(diào)器和3個(gè)終端.通過(guò)上位機(jī)的COM串口，上位機(jī)和協(xié)調(diào)器通過(guò)USB口轉(zhuǎn)串口的方法進(jìn)行連接控制。Zigbee終端1和導(dǎo)航小車(chē)工控機(jī)相連，Zigbee終端2和機(jī)械臂工控機(jī)相連，Zigbee終端3直接做在信號(hào)采集板上，直接連接壓力開(kāi)關(guān)板上的銅導(dǎo)線.上位機(jī)把壓力開(kāi)關(guān)采集板上采集到的信號(hào)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)工控機(jī)，上位機(jī)和機(jī)械臂工控機(jī)相互通信，上位機(jī)可以給自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)工控機(jī)和機(jī)械臂工控機(jī)發(fā)送指令，自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)工控機(jī)和機(jī)械臂工控機(jī)可以回饋信息.立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)作為核心節(jié)點(diǎn)，在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備都必須有一個(gè)唯一的協(xié)調(diào)器，起到了在Zigbee傳感器網(wǎng)絡(luò)中的主導(dǎo)作用。協(xié)調(diào)器功能由全功能設(shè)備實(shí)現(xiàn)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)的管理者和構(gòu)建者的作用，負(fù)責(zé)選擇網(wǎng)絡(luò)的信道，加入、退出和建立節(jié)點(diǎn)。

在新的網(wǎng)絡(luò)建立時(shí)，協(xié)調(diào)器創(chuàng)建源端點(diǎn)必須告知目標(biāo)端點(diǎn)，通過(guò)鏈路協(xié)議在它們之間進(jìn)行端點(diǎn)綁定的定義，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)作為綁定過(guò)程的一部分，協(xié)調(diào)器會(huì)請(qǐng)求修改其綁定表，類(lèi)似于設(shè)備管理器的節(jié)點(diǎn)，在多個(gè)端點(diǎn)之間協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)維護(hù)邏輯鏈路的綁定表，包含兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其源端點(diǎn)每個(gè)鏈路需要進(jìn)行群集的定義，收到網(wǎng)絡(luò)命令設(shè)備請(qǐng)求接入，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器需要判斷其加入自己的網(wǎng)絡(luò)是否允許，如果允許那么就需要分配該網(wǎng)絡(luò)地址給這個(gè)設(shè)備，該地址是16位的，并且是網(wǎng)絡(luò)中唯一的，也可以是64位的地址其是設(shè)備本身具有的。

本文研究的Zigbee協(xié)調(diào)器和終端均采用以CC2430為核心的DTD243A模塊，編寫(xiě)程序采用了Zigbee協(xié)議棧，為了相互交換信息，從機(jī)和上位機(jī)需要遵從Zigbee協(xié)議棧協(xié)議和串口通信協(xié)議，并且需要制定三方的通信協(xié)議，這樣就可以辨別自己應(yīng)該執(zhí)行的操作指令，從而方便接收到對(duì)方的信息.

軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示，在Zigbee終端1上電后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，在從機(jī)1界面上顯示初始化信息.上位機(jī)協(xié)調(diào)器在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要等待終端，如果已經(jīng)上電復(fù)位，那么終端1就需要進(jìn)行復(fù)位，這樣就可以加入網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)短地址也需要協(xié)調(diào)器分配給終端1.成功加入網(wǎng)絡(luò)后，在主從機(jī)之問(wèn)如果沒(méi)有信息傳遞，那么就需要偵聽(tīng)，在遇到請(qǐng)求時(shí)，需要判斷是否主機(jī)在給從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，滿足條件的話從機(jī)就可以接收數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，加入時(shí)從機(jī)給主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)接收后并顯示出來(lái)。

設(shè)計(jì)Zigbee終端2軟件的方法，與Zigbee終端1的自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)有相同的地方，最大的區(qū)別是Zigbee協(xié)調(diào)器在兩者加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)短地址需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配.上位機(jī)采用單播方式，在Zigbee通信界面中，上位機(jī)與從機(jī)通信時(shí)，需要在從機(jī)地址中進(jìn)行選擇，上位機(jī)在建立通信后，與其它的從機(jī)不能進(jìn)行操作.每個(gè)Zigbee協(xié)調(diào)器為了能夠方便通信，需要對(duì)終端的短地址，進(jìn)行固定，復(fù)位次序在3個(gè)終端上電分別是：協(xié)調(diào)器，自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)，終機(jī)械臂和壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)采集板，對(duì)于相應(yīng)短地址協(xié)調(diào)器動(dòng)態(tài)分配的順序是協(xié)調(diào)器：Ox0000，自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)：0x1699，終機(jī)械臂：Oxl69a，壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)采集板：Oxl69b.為了避免地址混亂，3個(gè)終端和協(xié)調(diào)器的短地址在固定下來(lái)以后，就可以方便進(jìn)行地址的程序的編寫(xiě)，Zig-bee終端3設(shè)計(jì)方法與終端2類(lèi)同。

3.2定位入庫(kù)設(shè)計(jì)

定位入庫(kù)首先需要把貨物放置于送貨處，在監(jiān)控界面，上位機(jī)入庫(kù)對(duì)話框中記錄預(yù)存的貨位，假如已有該貨位存貨記錄在庫(kù)存記錄中，那么預(yù)存貨位需要重新進(jìn)行選擇，在入庫(kù)任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行前需要確定預(yù)存貨位，混合式流水線控制柜通過(guò)上位機(jī)來(lái)發(fā)送指令，機(jī)械操作可以將貨物送至入貨臺(tái)，光電開(kāi)關(guān)在入貨臺(tái)檢測(cè)到貨物有動(dòng)作發(fā)生，于是停止運(yùn)轉(zhuǎn)，流水線任務(wù)操作結(jié)束需要給上位機(jī)發(fā)送回饋，在上位機(jī)確認(rèn)以后，給堆垛機(jī)控制柜發(fā)送入庫(kù)指令，堆垛機(jī)啟動(dòng)，就可以把貨物放到預(yù)存的貨位上，定位入庫(kù)流程圖如圖5所示。

在進(jìn)行存取貨物前，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的堆垛機(jī)需要先到達(dá)指定的貨位，并且具有自動(dòng)辨識(shí)貨位地址的能力，貨位的地址在同一巷道內(nèi)包括了3個(gè)參數(shù)，z坐標(biāo)的左右側(cè)，y坐標(biāo)的貨架列、x坐標(biāo)的貨架層，通過(guò)這個(gè)三維的坐標(biāo)，貨位的地址就可以確定下來(lái)，對(duì)于堆垛機(jī)來(lái)說(shuō)x坐標(biāo)可以采用水平移動(dòng)來(lái)進(jìn)行尋找，堆垛機(jī)z坐標(biāo)包含了兩個(gè)位置，前后移動(dòng)可以用貨叉完成；堆垛機(jī)對(duì)于Y坐標(biāo)可以采用上下移動(dòng)來(lái)尋找，堆垛機(jī)能自動(dòng)檢測(cè)它當(dāng)前的坐標(biāo)位置，并能到達(dá)指定的貨位。

上位機(jī)在給堆垛機(jī)發(fā)送指令后，自動(dòng)進(jìn)行認(rèn)址，并到達(dá)目的地址。檢測(cè)當(dāng)前的位置方法包括相對(duì)認(rèn)址和絕對(duì)認(rèn)址。

1）相對(duì)認(rèn)址，相對(duì)認(rèn)址是在巷道每列貨格上和堆垛機(jī)立柱上相應(yīng)的位置安裝認(rèn)址檔板，在升降臺(tái)上各安裝兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)，在堆垛機(jī)上下和前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，光電脈沖經(jīng)過(guò)每個(gè)貨位進(jìn)行加或減，這樣就能夠獲得地址了，在遇到錯(cuò)誤時(shí)，地址也會(huì)相應(yīng)出錯(cuò)，堆垛機(jī)停止后才會(huì)結(jié)束認(rèn)址的操作，相對(duì)認(rèn)址方法可靠性較低，為了能夠把認(rèn)址可靠性提高，可以同時(shí)進(jìn)行認(rèn)址，利用兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行互相校驗(yàn)，如果計(jì)數(shù)器值遇到差異，就會(huì)進(jìn)行報(bào)警。

2）絕對(duì)認(rèn)址，絕對(duì)認(rèn)址在貨格每一列上，利用安裝的紅外光電開(kāi)關(guān)，認(rèn)址檔板安裝在載貨臺(tái)上和堆垛機(jī)的側(cè)部，通過(guò)在每一層上的光電開(kāi)關(guān)，進(jìn)行位置檢測(cè)和自動(dòng)尋址，認(rèn)址檔板在堆垛機(jī)通過(guò)時(shí)，進(jìn)行透過(guò)和擋光，利用光電開(kāi)關(guān)的狀態(tài)就可以形成位的進(jìn)制編碼，通過(guò)計(jì)算后XY的坐標(biāo)就可以得到了.采用絕對(duì)認(rèn)址的方法認(rèn)址可靠，在調(diào)試安裝上比較復(fù)雜，硬件成本較高，光電開(kāi)關(guān)比較多，但是編程簡(jiǎn)單。

本課題采用了相對(duì)認(rèn)址的方法，由于每個(gè)貨位尺寸在組合式貨架是相同的，堆垛機(jī)載貨臺(tái)中每個(gè)貨位相應(yīng)的間距和高度是一樣的，在水平運(yùn)行的時(shí)候，每個(gè)貨位經(jīng)過(guò)的間距相同，運(yùn)動(dòng)控制器在堆垛機(jī)控制柜需要發(fā)出一定間隔和數(shù)量的脈沖，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和時(shí)間由變頻器進(jìn)行控制，這樣能夠省去認(rèn)址擋板和光電開(kāi)關(guān).重要的是1號(hào)貨位要標(biāo)定好，因?yàn)槠渌浳坏刂沸枰鶕?jù)1號(hào)貨位來(lái)決定。

3.3堆垛機(jī)控制模型設(shè)計(jì)

堆垛機(jī)需要在尋址過(guò)程中進(jìn)行入庫(kù)，出庫(kù)操作，調(diào)速控制采用S型速度曲線，從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)，然后加速，勻速行走，最后在目的貨位進(jìn)行減速和停止制動(dòng)，堆垛機(jī)在制動(dòng)，啟動(dòng)，減速，加速過(guò)程中，由于存在慣性力的作用，在縱向堆垛機(jī)立柱容易發(fā)生彎曲變形，尤其在立柱頂端，發(fā)生彎曲的撓度最大，對(duì)高層貨架來(lái)說(shuō)，堆垛機(jī)位置會(huì)產(chǎn)生很大誤差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生安全事故，并影響工作效率。

曲線調(diào)速控制要以堆垛機(jī)行走下橫梁的基座位置為依據(jù)，可以忽略不計(jì)立柱頂端撓度的影響，在遇到立柱撓度最大的情況下，如果載貨臺(tái)定位在立柱頂端，堆垛機(jī)就可以進(jìn)行二維模型的簡(jiǎn)化，這種情況相當(dāng)于單立柱的懸臂梁.可以用疊加法計(jì)算立柱頂端的撓度。

4.仿真分析

本文采用了Matlab進(jìn)行立柱頂端的撓度的仿真分析，堆垛機(jī)技術(shù)在撓度仿真中主要需要的參數(shù)為：均勻分布質(zhì)量的自重81kg/m，集中質(zhì)量坐標(biāo)在載貨臺(tái)40，1856mm，最大水平方向的加速度0.8m/s²，集中質(zhì)量在載貨臺(tái)53kg，堆垛機(jī)的立柱高度2560mm，定位尋址精度±3mm。

如果堆垛機(jī)在平穩(wěn)的運(yùn)行，沒(méi)有其他干擾，沒(méi)有振動(dòng)的環(huán)境下，該狀態(tài)是最理想的情況，對(duì)立柱頂端撓度本文采用了Matlab軟件對(duì)其與加速度的關(guān)系進(jìn)行仿真模擬，結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，堆垛機(jī)水平行走方向的立柱頂端撓度W與加速度α存在著拋物線的關(guān)系，提升的速度越高那么加速度也就越大，這樣立柱撓度就會(huì)變的很大。

然而堆垛機(jī)在實(shí)際情況下，由于電壓變化，在運(yùn)行過(guò)程中來(lái)自自身和外部的振動(dòng)，要受到不可避免的各種擾動(dòng)，在Matlab仿真中，通過(guò)產(chǎn)生一些隨機(jī)的噪聲，就可以對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行擾動(dòng)的模擬，在輸出中可以加入理想的狀態(tài)，這樣就可以對(duì)加速度和撓度的關(guān)系進(jìn)行模擬仿真，結(jié)果如圖7和圖8所示。

從加入噪聲后立柱頂端撓度和加速度關(guān)系曲線可以看出，加入正態(tài)隨機(jī)噪聲后，曲線某些。

區(qū)段都發(fā)生的彎曲，有的區(qū)段彎曲很大，所以設(shè)計(jì)或提高堆垛機(jī)速度時(shí)，有必要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)周?chē)臄_動(dòng)情形。

通過(guò)建立堆垛機(jī)二維模型，應(yīng)用Matlab對(duì)立柱頂端撓度進(jìn)行了仿真分析，分析結(jié)果表明理想狀態(tài)下立柱頂端撓度近似正比與水平行走加速度，加入隨機(jī)噪聲后曲線發(fā)生較大變形，因此在設(shè)計(jì)或提升堆垛機(jī)行走速度時(shí)，必須考慮加速度和擾動(dòng)帶來(lái)的立柱撓度的變化，確保設(shè)計(jì)或提升的速度所導(dǎo)致的立柱最大撓度保持在堆垛機(jī)正常運(yùn)行允許的范圍內(nèi)。

5.結(jié)論

在物流控制系統(tǒng)中采用zigbee技術(shù)是一種擴(kuò)展、補(bǔ)充目前現(xiàn)有的組網(wǎng)方式，基于zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，采用了星形控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)采用了工控機(jī)，其他工控機(jī)則可以設(shè)置為從機(jī)，從而構(gòu)建了星形控制網(wǎng)絡(luò)的物流控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能物流控制系統(tǒng)中自動(dòng)化入庫(kù)流水線功能。

某鞋業(yè)公司的大型立體倉(cāng)庫(kù)，高達(dá)幾十米，長(zhǎng)幾百米，由幾十列貨架和多個(gè)巷道式堆垛機(jī)組成，配以專(zhuān)用出庫(kù)流水線和出人貨臺(tái)，該倉(cāng)庫(kù)采用了基于zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，從而可以快速的定位倉(cāng)庫(kù)中的貨物，并且進(jìn)行高效的入庫(kù)、出庫(kù)、移庫(kù)和盤(pán)點(diǎn)操作.實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，本文提出的基于zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化物流控制系統(tǒng)方案具有系統(tǒng)規(guī)模和布置靈活可變的特點(diǎn)，用戶能方便地設(shè)置和修改控制要求，使得物流控制系統(tǒng)更加智能化，簡(jiǎn)易化，有效的提高了作業(yè)的效率。