基于LabVIEW復合式異型煙分揀系統設計與仿真

王彬　吳志光　章毅

【摘 要】異型煙自動分揀設備是當前影響卷煙配送中心工作效率的重要因素。文章在訂單聚類分析策略的基礎上，結合虛擬容器隊列控制算法，設計了一套復合式異型煙分揀系統，并經LabVIEW程序驗證了可行性與正確性。

【關鍵詞】異型煙分揀;LabVIEW;虛擬容器隊列

【中圖分類號】TP273.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）09-0071-02

0 前言

當前，卷煙個性化產品日趨增多，異型煙品規不斷增加，使得卷煙配送中心自動化分揀設備的升級與改造需求更加迫切。在異型包裝的條煙分揀技術研究領域，出現了如基于訂單分析、排隊理論、聚類分析、迭代優化的分揀策略研究成果[1]。本文則在訂單聚類分析策略的基礎上，結合虛擬容器隊列控制算法，設計了一套復合式異型煙分揀系統，并利用LabVIEW程序進行仿真。

1 復合式分揀系統構成

復合式分揀系統由控制區（包括計算機及PLC組成的控制裝置）和分揀區（包括通道式分揀設備、臥式分揀設備、皮帶輸送機、控制臺、激光打碼機、自動包裝機）組成。通道式機負責銷量較大品項卷煙的分揀，具有較高的揀效率，臥式機負責分揀中低銷量品項卷煙，輸送皮帶將兩種分揀機有機結合在一起，將分揀機撥出的卷煙輸送至后續的打碼、包裝等工序，形成一條完整的分揀作業系統[2]。

2 自動分揀系統控制算法

2.1 虛擬容器隊列控制思想

一般來講，當前客戶訂單香煙品項較多，要在開始分揀前對訂單進行EIQ分析，并依據配送線路對品項相似度進行聚類，減少分揀過程中的分揀機配貨調換次數。為簡化分析過程，設定本系統通道式機一次出5條同品項煙，臥式機每次出1條煙，各機型每次出煙定義為一個單位煙。某一訂單連續出煙作業后，在皮帶上形成的條煙隊列是較整齊的，同時為保證分揀包裝的有序進行，各訂單之間保持一定的隔離距離，即假設一個訂單的香煙是由一個虛擬容器裝著在皮帶上輸送的。這里，從啟動分揀動作起，各訂單中的虛擬容器在輸送皮帶上的位置是確定的、可計算的，分揀訂單虛擬容器示意圖如圖1所示。

2.2 自動分揀控制算法的實現

為實現上述虛擬容器分揀策略，需要建立算法模型。訂單品項內容決定了虛擬容器的長度，且連續訂單需要考慮各訂單容器的間距。

（1）每個訂單到達分揀口的時間。設一個虛擬容器的長度為l=lt×θ+lw×θ，其中lt為分配給通道式分揀機的容器長度，lw為分配給臥式分揀機的容器長度，θ=（0，1）。訂單之間的空隙距離為lk，Dmn是m個訂單n個分揀機的分揀量矩陣，則訂單b的虛擬容器長度：

3 LabVIEW程序設計與仿真分析

LabVIEW是一個功能強大又非常靈活的工程軟件，它附有標準函數庫，包含數據顯示、GPIB等模塊，更為重要的是它采用圖形化的圖標代替傳統文本命令進行編程，可以在短時間內被工程技術人員掌握并使用[3]。

根據前述分析，在LabVIEW平臺通過ACCESS調用本地煙草配送中心的客戶訂單，設置好訂單之間的距離、條煙單位寬度等數據，利用虛擬容器算法計算出每個分揀機動作的時間、分揀開始時、到達特定時刻，對應分揀機就會向輸送皮帶打煙，形成有序的訂單隊列，并由輸送皮帶傳送至出口。

利用LabVIEW圖形化編程方法，部分程序代碼截圖如圖2所示。通過LabVIEW系統仿真結果得出，分揀機可按照訂單要求分揀出煙，沒有發生條煙重疊、訂單交叉等錯誤，驗證了該系統的可行性與正確性。

4 結語

本文基于LabVIEW軟件，仿真了虛擬容器分揀策略下異型煙分揀系統，該設計能夠遷移到工業PLC上，具有很好的實用性，能實現異型煙自動化分揀，降低了分揀成本，提高了配送效益。

參 考 文 獻

[1]趙凱，熊紅云，戴建民.基于虛擬容器隊列的條煙自動分揀控制算法研究[J].計算機工程與科學，2008，30（2）：67-69.

[2]范文兵，李肇蕊，李文鳳，等.虛擬容器算法在卷煙自動分揀系統中應用[J].現代電子技術，2017，40（23）：134-136.

[3]李肇蕊.卷煙物流自動分揀與補貨優化算法的研究[D].鄭州：鄭州大學，2017.

[4]李靜.卷煙配送中心自動分揀系統配置與優化研究[D].濟南：山東大學，2009.

[5]王艷艷，吳耀華，劉鵬，等.自動分揀系統分揀作業任務優化[J].機械工程學報，2011，47（10）：10-17.

[6]劉德寶.復合式卷煙分揀系統研究與設計[D].濟南：山東大學，2006.

[7]汪愷，張功萱，周秀敏，等.基于容器虛擬化技術研究[J].計算機技術與發展，2015（8）：138-141.