一种矩阵合流控制系统的制作方法

本发明涉及自动控制技术领域，具体为一种矩阵合流控制系统。

背景技术：

随着科学技术的逐步发展，物流包裹运输逐渐被人们所接受，物流业不仅速度快，而且省时省力，方便人们的日常生活。

目前在矩阵物流分拣中常用的方法是摆臂，摆轮等分拣方式，其控制是一种随机无序分拣，由于分拣货物尺寸、重量不一，货物在分拣合流过程中经常出现挤压，覆压等情况。如果货物属于易碎、易折品，在挤压、覆压过程中势必将对货物的外观及品质造成影响；再者，货物挤压过密，覆压过重，都将对货物在运输过程中造成二次伤害，且货物在合流之后仍需要在末端进行再次分拣，这使得用户还需要增加人力、物力将货物一一归正、摆齐，无形中增加分拣难度与用工成本。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种矩阵合流控制系统，具备实现包裹分拣过程的有序化，规范化，统一化，能够对包裹进行统一管理和调控，减少因合流冲突导致的包裹流量降低，提高分拣效率，保证信息交互的及时性与有效性，能自动识别货物尺寸与重量，全程跟踪货物依次排队，避免挤压、覆压保障货物品质等优点，解决了在包裹分拣过程中由于包裹的流量较大导致合流冲突包裹分拣效率低，分拣过程中由于包裹堵塞导致包裹被损坏，分拣速度慢，增加分拣包裹成本，由于包裹尺寸不一致导致分拣效率较低，二次用工的问题。

(二)技术方案

为实现上述实现包裹分拣过程的有序化，规范化，统一化，能够对包裹进行统一管理和调控，减少因合流冲突导致的包裹流量降低，提高分拣效率，保证信息交互的及时性与有效性，能够实现对支线包裹流量的预测，调整资源调整参数，系统运行更加顺畅，避免包裹的积压目的，本发明提供如下技术方案：一种矩阵合流控制系统，包括决策单元，决策单元分别与支线执行单元和主线反馈单元电连接；

决策单元包括位置规划模块，位置规划模块与通讯模块电连接，位置规划模块与参数信息调整电连接，参数信息调整与信息发送电连接，信息发送分别与控制参数和优先级分配电连接，控制参数和优先级分配均和支线电连接，支线与启停信息和主线电连接，主线和包裹信息&合流信息电连接，启停信息和包裹信息&合流信息均匀信息接收电连接，信息接收分别与支线控制模块和位置规划电连接，支线控制模块与优先级调整电连接；

支线执行单元包括通讯模块，通讯模块均与支线执行模块1线、支线执行模块2线和支线执行模块3线电连接，通讯收发决策单元与包裹时间参数电连接，包裹时间参数与速度控制模块电连接，速度控制模块与包裹状态电连接，包裹状态与包裹阵列模块电连接，包裹阵列模块与通讯收发决策单元电连接，包裹阵列模块被包裹信息参数电连接，包裹信息参数被通讯收发it电连接；

主线反馈单元包括通讯模块，通讯模块分别于主线反馈模块1线、主线反馈模块2线和主线反馈模块3线电连接，编码模块与通讯收发模块电连接，it通讯包裹信息与包裹信息管理模块电连接，包裹信息管理模块与位置调整模块电连接，位置调整模块与调整信息电连接；

包裹数据与固定虚拟阵列位置电连接，固定虚拟阵列位置与时间匹配电连接，时间匹配与阵列碎片匹配电连接，阵列碎片匹配分别与时间匹配和固定虚拟阵列位置分别电连接，阵列碎片匹配与占据碎片电连接，占据碎片与预测位置电连接，预测位置与建立虚拟队列电连接。

优选的，通讯模块分为硬件及软件协议，硬件协议采用rj45接口进行数据传输，百兆至千兆自适应的网络连接速度，网线连接采用t568b线序，软件协议采用profinet通讯，映射io，plc直接peek/poke对应存储区即可。

优选的，位置调整模块将以此虚拟合并队列为基础对其进行调整，使虚拟队列中包裹到达合流交汇处的位置点规划开。

优选的，包裹信息管理模块首先建立虚拟队列，以用于维护包裹先后顺序，为位置调整提供位置规划环境。

优选的，决策单元决策单元由信息接收和发送模块、支线控制模块及位置规划模块组成，其中位置规划模块为决策模块的核心内容，更是mccs的重点所在，由西门子1500系列实现。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种矩阵合流控制系统，具备以下有益效果：

1、该矩阵合流控制结构，通过对所有支线的包裹进行统一管理和调控，达到快速将流水线上的包裹进行分拣，能自动识别货物尺寸与重量，全程跟踪货物依次排队，避免挤压、覆压，保障货物品质的目的，解决二次用工，后期需要人工进行整理挤压包裹，增加分拣以及运输成本的问题。

2、该矩阵合流控制结构，通过对位置进行编排和调整，从位置上减少合流冲突，提高分拣效率，保证不因货物的自身因素(易碎、易折品等)在挤压、覆压过程中对外观及品质造成影响，不会在运输过程中因覆压过重对货物造成二次伤害，无需人工对货物进行二次分拣，减少人工的使用量，降低分拣难度和人工成本。

3、该矩阵合流控制结构，便于调试和维护(不对用户开放)，以人为主，在货物集中时，人工按下优先按钮，系统响应将该支线优先级上提，优先下货，减少甚至避免货物积压，当多个支线的优先级按钮亮起时，系统将在此基础上，进一步划分优先等级，保证包裹间的安全距离间隔及碎片利用率最大化。

附图说明

图1为本发明矩阵合流控制系统示意图；

图2为本发明结构决策单元活动示意图；

图3为本发明结构执行单元框架示意图；

图4为本发明结构反馈单元框架示意图；

图5为本发明结构位置规划模型框架设计示意图；

图6为本发明结构位置预测流程示意图。

图中：1决策单元、101位置规划模块、102通讯模块、103支线控制模块、104信息接收、105启停信息、106支线、107主线、108包裹信息&合流信息、109控制参数、110信息发送、111参数信息调整、112优先级调整、113优先级分配、2支线执行单元、201通讯模块、202支线执行模块1线、203支线执行模块2线、204支线执行模块3线、205通讯收发it、206包裹信息参数、207速度控制模块、208包裹状态、209包裹阵列模块、210包裹时间、211通讯收发决策单元、3主线反馈单元、301通讯模块、302主线反馈模块1线、303主线反馈模块2线、304主线反馈模块3线、305编码模块、306通讯收发模块、4包裹数据、5固定虚拟阵列位置、6时间匹配、7阵列碎片匹配、8占据碎片、9预测位置、10建立虚拟队列、11it通讯包裹信息、12包裹信息管理模块、13位置调整模块、14调整信息。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种矩阵合流控制系统，包括决策单元1，决策单元1分别与支线执行单元2和主线反馈单元3电连接；

决策单元1包括位置规划模块101，决策单元1决策单元由信息接收和发送模块104、支线控制模块103及位置规划模块组成101，其中位置规划模块101为决策模块的核心内容，更是mccs的重点所在，由西门子1500系列实现，决策单元1主要目的是对所有支线的包裹进行统一管理和调控，减少因合流冲突导致的包裹流量降低等问题，从而提高分拣效率，位置规划模块101与通讯模块102电连接，通讯模块102分为硬件及软件协议，硬件协议采用rj45接口进行数据传输，百兆至千兆自适应的网络连接速度，网线连接采用t568b线序，软件协议采用profinet通讯，映射io，plc直接peek/poke对应存储区即可，能够保证信息交互的及时性与有效性，具备高效的通信策略，通信策略要确保所要传递的信息的必要性，避免不必要的信息占用带宽从而增加通信的时间成本和错误概率，位置规划模块101与参数信息调整111电连接，参数信息调整111与信息发送110电连接，信息发送110分别与控制参数109和优先级分配113电连接，控制参数109和优先级分配113均和支线106电连接，支线106与启停信息105和主线107电连接，主线107和包裹信息&合流信息108电连接，启停信息105和包裹信息&合流信息108均匀信息接收104电连接，信息接收104分别与支线控制模块103和位置规划101电连接，支线控制模块103与优先级调整112电连接；

支线执行单元2包括通讯模块201，通讯模块201均与支线执行模块1线202、支线执行模块2线203和支线执行模块3线204电连接，通讯收发决策单元211与包裹时间参数210电连接，包裹时间参数210与速度控制模块207电连接，速度控制模块207与包裹状态208电连接，包裹状态208与包裹阵列模块209电连接，包裹阵列模块209与通讯收发决策单元211电连接，包裹阵列模块209被包裹信息参数206电连接，包裹信息参数206被通讯收发it205电连接；

主线反馈单元3包括通讯模块301，通讯模块301分别于主线反馈模块1线302、主线反馈模块2线303和主线反馈模块3线304电连接，编码模块305与通讯收发模块306电连接，it通讯包裹信息11与包裹信息管理模块12电连接，包裹信息管理模块12首先建立虚拟队列，以用于维护包裹先后顺序，为位置调整提供位置规划环境，位置预测模块是整个决策单元的基础，位置预测基于时间匹配，由于每条支线的进货口排布固定，所以从入货口到汇流口的时间在一定窗口期是定值，在队列的碎片中进行匹配，虚拟占据碎片，生成预测位置，建立虚拟队列，包裹信息管理模块12与位置调整模块13电连接，位置调整模块13将以此虚拟合并队列为基础对其进行调整，使虚拟队列中包裹到达合流交汇处的位置点规划开，保证包裹间的安全距离间隔及碎片利用率最大化，调整当包裹位置冲突时，按照时间顺序及碎片利用率进行排序。并将规划好的位置更新到虚拟队列，由此得出每件包裹到达目标位置的时间点，将时间点回传到各支线，由支线驱动变速区调速，以控制时间点，位置调整模块13与调整信息14电连接；

包裹数据4与固定虚拟阵列位置5电连接，固定虚拟阵列位置5与时间匹配6电连接，时间匹配6与阵列碎片匹配7电连接，阵列碎片匹配7分别与时间匹配6和固定虚拟阵列位置5分别电连接，阵列碎片匹配7与占据碎片8电连接，占据碎片8与预测位置9电连接，预测位置9与建立虚拟队列电连接。

在使用时，支线执行单元2主要负责根据决策单元1发出的指令，对其相应支线进行速度控制，执行单元由通讯收发模块306、包裹阵列模块209、和速度控制模块207等组成。其中速度控制模块207是执行模块的重点，亦是系统核心内容之一。

将合流区包裹到达合流交汇处的预测位置根据先后顺序排列到位置轴上，用不同颜色标识出不同支线包裹在总线的位置，这里假设一个空白为空间碎片间隔，则可以发现不同支线的包裹在汇集时，空白碎片有时过多，有时包裹完全重叠。这些包裹将会在合流交汇处发生冲突，导致主线空间利用率低甚至造成包裹挤压，所以为了提高包裹效率，及减少空间碎片，必须对各支线中的包裹位置进行调整，使其空间碎片尽可能的压缩，例如调整为右侧排列，可见位置调整的重要性，这里将位置调整的具体操作称为位置规划模型。位置规划模型功能构造相对复杂，所以为了便于设计与维护，将对其功能进行划分解耦。为位置规划模型的顶层解耦，位置规划模型包含两个基本功能，一个是包裹管理功能，一个是位置调整功能，将位置规划模型分为包裹信息管理模块12和位置调整模块13。包裹信息管理模块12负责维护支线所有包裹信息，包括包裹信息的插入、更新以及删除等操作；而位置调整模块13则在包裹信息管理模块12的基础上对其位置表进行调整规划并发送调整信息，从而完成位置规划的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。