0 引言

目前仓储物流系统的前端与工厂自动化生产线末端衔接越来越紧密，生产、仓储、发售逐渐成为一体化系统，许多新技术、新理念也随之不断发展更新，打破传统物流规划设计，现代仓储系统中的堆垛机也不再仅仅只起到搬运作用，只用于货物的出入库，赋予它的功能也越来越多，本文针对与工厂自动化生产线连接的自动化立体仓库的应用模式下提出并设计了一种带有拆叠盘功能的堆垛机系统，它能够实现传统单机自动拆叠盘机的功能，完成多个空托盘容器组的拆分或单个空托盘容器的叠放收集。

1 总体设计方案

系统的拆盘功能是通过堆垛机将整垛（8～10个）空托盘容器组，按照指定的步骤，拆成一个一个的单个空托盘，并将空托盘顺序供给物流输送系统，为生产前端码垛提供可靠的保障，同时，还可以将信息和托盘绑定，实现成品由生产线到仓库的全自动入库。

系统的叠盘功能是将物流输送系统回流入库的单个空托盘容器，通过堆垛机按照指定步骤，叠成8～10个一垛空托盘容器组，再通过堆垛机将整垛托盘容器组入库。这样可以大大的减少空托盘占用存储货位数量，增加立库成品存储的容量。

1.1 系统的组成

本系统由堆垛机、立库货架某一货位以及库端输送设备组成。

堆垛机是在原有堆垛机控制系统基础上增加了3个数字量输入传感器和1个数字量输出报警灯。3个数字量输入传感器分别为：拆叠盘位置认址传感器用于货架拆叠盘位置的认址、存货探测传感器用于空托盘叠盘存货时检验实际叠盘的数量、空托盘检测传感器用于检测堆垛机取货后是否为单个空托盘容器；1个数字量输出报警灯用于拆叠盘数量错误报警，一旦报警需人工修正实际空托盘组数量。

立库货架某一货位是指在立库货架中设定某一货格货位为堆垛机拆叠盘位置，用于存储空托盘组，堆垛机在此位置进行空托盘的拆分或者叠放。

库端输送设备是连接成品生产线与堆垛机的货物输送的设备。

图1 系统组成布局图   

1.2 功能的实现

无论堆垛机拆盘功能还是叠盘功能都具有手动和自动两种操作模式，通过堆垛机起升机构及货叉机构实现空托盘组的拆分与叠放。

设备自动：通过立库管理系统WMS给堆垛机发送任务作业，堆垛机再根据外部传感器输入的信号，经过PLC程序控制，由PLC输出模块输出信号，使堆垛机的起升机构及货叉机构执行动作，实现拆盘、叠盘的功能。

设备手动：操作人员通过HMI设备或者外部操作按钮进行人为干预，实现拆盘或者叠盘手动动作和故障的排除。

信息传输：通过Profinet以太网连接到库端输送系统，使立库管理系统WMS、堆垛机以及入出库输送系统实现时时通讯，实现信息的传递，以利于生产和库存的数据管理。

HMI的操作：系统配备HMI触摸屏，通过MPI现场总线实现与堆垛机PLC通讯。操作和维护人员可以通过触摸屏操作堆垛机，随时查看堆垛机检测元件信息和中间状态，并可以通过触摸屏对拆叠盘空托盘容器组数量进行设置，并根据实际情况进行人工修正，及时调整当前拆叠盘空托盘容器组数量，为维护提供可靠的信息。

2 系统工作流程

在工业生产的实际应用中，通过堆垛机实现拆盘或叠盘功能可以实现同时应用。因为堆垛机实现拆盘、叠盘的功能的机械结构完全相同，只是控制的步骤相反，所以堆垛机拆盘功能与叠盘功能可以同时应用，实现单个空托盘容器的循环利用。

2.1 堆垛机叠盘功能的工作流程

当库端入库链式机有托盘入库时，库端PLC向堆垛机PLC发出“取货请求”指令，堆垛机运行到库端入库链式机取货后，判断是否为空托盘，同时与上位机WMS交互信息，WMS下发入库存货地址，堆垛机入库存货。

当堆垛机取货为单个空托盘容器时，WMS就会下发货架拆叠盘区域地址，堆垛机根据作业地址存货叠盘完成，同时自动修正叠盘码垛数量。当堆垛机叠盘时如遇实际叠盘区托盘、垛盘数量与系统数量不一致时，则有以下两种特殊情况需考虑：

1）当实际叠盘区托盘、垛盘数量大于系统数量时，堆垛机叠盘存货货物探测传感器即会生效，堆垛机自动修正上升、重新叠盘存货同时系统叠盘数量修正加1，直至叠盘存货完成；

2）当实际叠盘区托盘垛盘数量小于系统数量时，堆垛机叠盘存货收叉完成后，空托盘会跟随货叉回到载货台，此时堆垛机报警叠盘数量错误，需人工干预、修正。

当叠盘区域托盘码垛组数量与系统设置的叠盘容器组数量一致时，堆垛机优先取走该空托盘码垛组入库；

2.2 堆垛机拆盘功能的工作流程

当前端物流系统需要单个空托盘补给时，立库管理系统WMS会调度堆垛机，堆垛机根据WMS下发的拆盘区域地址取货，堆垛机叉取空托盘后将其放置到出库链式机后，同时修正拆盘码垛数量；

图2 叠盘功能流程图   

当堆垛机按照WMS下发拆盘区域地址取货时，如果实际拆盘区托盘、垛盘数量与系统数量不一致时有以下两种特殊情况需考虑：

1）当实际拆盘区托盘、垛盘数量大于系统数量时，堆垛机取托盘后判断不是单个空托盘，堆垛机即刻报警，提示拆盘数量错误，需人工干预修正；

2）当实际拆盘区托盘、垛盘数量小于系统数量时，堆垛机取货后，载货台为空，堆垛机自动修正、下降并重新拆盘取货，同时修正拆盘码垛数量，直至拆盘取货完成；

当拆盘区域托盘容器组拆分完成后，即拆盘区域无托盘时，堆垛机优先从库内取空托盘码垛组放置在货架拆盘区域。

图3 拆盘功能流程图   

3 结束语

本文针对仓储物流系统空托盘单个补给与集中收集的特点，设计了一套基于原有堆垛机控制基础上的拆盘与叠盘系统。该系统不仅可做为传统单机拆叠盘机的补充，有效解决了工业生产中前端生产空托盘补给不及时、单个空托盘回流入库占用大量货架存储货位等问题，而且该系统整个设计运用灵活、稳定，可靠性高，为与工厂自动化生产线连接的自动化立体仓库的应用模式下，不增加专用拆叠盘设备，实现空托盘容器的拆分与叠放提供了应用案例。