基于LabVIEW复合式异型烟分拣系统设计与仿真

王彬　吴志光　章毅

【摘 要】异型烟自动分拣设备是当前影响卷烟配送中心工作效率的重要因素。文章在订单聚类分析策略的基础上，结合虚拟容器队列控制算法，设计了一套复合式异型烟分拣系统，并经LabVIEW程序验证了可行性与正确性。

【关键词】异型烟分拣;LabVIEW;虚拟容器队列

【中图分类号】TP273.5 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）09-0071-02

0 前言

当前，卷烟个性化产品日趋增多，异型烟品规不断增加，使得卷烟配送中心自动化分拣设备的升级与改造需求更加迫切。在异型包装的条烟分拣技术研究领域，出现了如基于订单分析、排队理论、聚类分析、迭代优化的分拣策略研究成果[1]。本文则在订单聚类分析策略的基础上，结合虚拟容器队列控制算法，设计了一套复合式异型烟分拣系统，并利用LabVIEW程序进行仿真。

1 复合式分拣系统构成

复合式分拣系统由控制区（包括计算机及PLC组成的控制装置）和分拣区（包括通道式分拣设备、卧式分拣设备、皮带输送机、控制台、激光打码机、自动包装机）组成。通道式机负责销量较大品项卷烟的分拣，具有较高的拣效率，卧式机负责分拣中低销量品项卷烟，输送皮带将两种分拣机有机结合在一起，将分拣机拨出的卷烟输送至后续的打码、包装等工序，形成一条完整的分拣作业系统[2]。

2 自动分拣系统控制算法

2.1 虚拟容器队列控制思想

一般來讲，当前客户订单香烟品项较多，要在开始分拣前对订单进行EIQ分析，并依据配送线路对品项相似度进行聚类，减少分拣过程中的分拣机配货调换次数。为简化分析过程，设定本系统通道式机一次出5条同品项烟，卧式机每次出1条烟，各机型每次出烟定义为一个单位烟。某一订单连续出烟作业后，在皮带上形成的条烟队列是较整齐的，同时为保证分拣包装的有序进行，各订单之间保持一定的隔离距离，即假设一个订单的香烟是由一个虚拟容器装着在皮带上输送的。这里，从启动分拣动作起，各订单中的虚拟容器在输送皮带上的位置是确定的、可计算的，分拣订单虚拟容器示意图如图1所示。

2.2 自动分拣控制算法的实现

为实现上述虚拟容器分拣策略，需要建立算法模型。订单品项内容决定了虚拟容器的长度，且连续订单需要考虑各订单容器的间距。

（1）每个订单到达分拣口的时间。设一个虚拟容器的长度为l=lt×θ+lw×θ，其中lt为分配给通道式分拣机的容器长度，lw为分配给卧式分拣机的容器长度，θ=（0，1）。订单之间的空隙距离为lk，Dmn是m个订单n个分拣机的分拣量矩阵，则订单b的虚拟容器长度：

3 LabVIEW程序设计与仿真分析

LabVIEW是一个功能强大又非常灵活的工程软件，它附有标准函数库，包含数据显示、GPIB等模块，更为重要的是它采用图形化的图标代替传统文本命令进行编程，可以在短时间内被工程技术人员掌握并使用[3]。

根据前述分析，在LabVIEW平台通过ACCESS调用本地烟草配送中心的客户订单，设置好订单之间的距离、条烟单位宽度等数据，利用虚拟容器算法计算出每个分拣机动作的时间、分拣开始时、到达特定时刻，对应分拣机就会向输送皮带打烟，形成有序的订单队列，并由输送皮带传送至出口。

利用LabVIEW图形化编程方法，部分程序代码截图如图2所示。通过LabVIEW系统仿真结果得出，分拣机可按照订单要求分拣出烟，没有发生条烟重叠、订单交叉等错误，验证了该系统的可行性与正确性。

4 结语

本文基于LabVIEW软件，仿真了虚拟容器分拣策略下异型烟分拣系统，该设计能够迁移到工业PLC上，具有很好的实用性，能实现异型烟自动化分拣，降低了分拣成本，提高了配送效益。

参 考 文 献

[1]赵凯，熊红云，戴建民.基于虚拟容器队列的条烟自动分拣控制算法研究[J].计算机工程与科学，2008，30（2）：67-69.

[2]范文兵，李肇蕊，李文凤，等.虚拟容器算法在卷烟自动分拣系统中应用[J].现代电子技术，2017，40（23）：134-136.

[3]李肇蕊.卷烟物流自动分拣与补货优化算法的研究[D].郑州：郑州大学，2017.

[4]李静.卷烟配送中心自动分拣系统配置与优化研究[D].济南：山东大学，2009.

[5]王艳艳，吴耀华，刘鹏，等.自动分拣系统分拣作业任务优化[J].机械工程学报，2011，47（10）：10-17.

[6]刘德宝.复合式卷烟分拣系统研究与设计[D].济南：山东大学，2006.

[7]汪恺，张功萱，周秀敏，等.基于容器虚拟化技术研究[J].计算机技术与发展，2015（8）：138-141.