自动化仓库监控系统

关键词：自动化立体仓库；WCS；组成；应用

仓储系统的发展离不开物流装备和物流软件这2个关键因素。自动化立体仓库系统软件通常由仓库管理系统 (WMS)和仓库设备控制系统(WCS)2部分组成WMS涉及仓储系统的业务流程、业务规则，及与整个大物流系统的各种信息接口，这些信息接 口使仓储子系统和整个物流环境有机地结合，协调运作。WCS是最底层设备之问的通信系统，并与 WMS系统相互通信，从而使数据回流到企业资源规划系统 (ERP)。自动化立体仓库监控系统 WCS的组成、功能、应用及发展方向

1  WCS的组成

1．1 硬件的组成

     (1)数据采集设备  激光条码扫描设备、RFID读写电子标签设备、各类传感器、摄像设一78 一备等；

     (2)数据通信设备 现场总线、以太网设备、数据采集卡等；

     (3)生产控制设备 各类 PLC模块、工控终端设备、开关、工业指示灯设备等；

     (4)数据显示设备 LED显示设备、监控设备等；

     (5)其他系统设备 各类系统服务器、数据库服务器等。

     1．2 软件的组成

   （1）后台ERP系统数据接口的设计；

   （2）WMS与系统中的工作流程设计，数据输入、处理和输出功能；

     (3)现场终端的操作界面／功能设计，包括与生产设备的数据交互，以及数据输入、处理和输出功能；

     (4)生产设备控制，包括 PLC编程、设备控制功能和数据读写功能等；

     (5)数据通信模式，包括各类通信协议的设计，设备一设备、设备一系统、系统一系统 的通信接口设计。

2 WCS的应用

WCS监控系统具有实时控制、实时通信、随时设定、实时监视、故障处理等功能，担负着立体库中各堆垛机、运输机的集中控制和协调作业任务。通常由1台工业监控机、1块以太网网卡和1块 CP5613卡组成。通过以太网网卡挂在立体库管理系统局域网上，与管理系统服务器和动画显示计算机通信；通过 CP5613卡挂在 Profibus总线上，与堆垛机 PLC、输送机系统 PLC通信，速率为 1．5 Mbit／s。

2．1 典型应用

WCS的作用是协调、调度自动仓储系统中的各种物流设备，因此须与这些设备建立通信机制，解决WCS与底层物流设备的通信问题，进行相应的物理连接。图 1为WCS控制流程图。

     从图 1可以看出，WCS对设备的控制可归纳为设备控制层和设备通信层，将设备的通用控制逻辑抽象到设备控制层中，而设备通信层只负责不同设备的连接。物流流程的执行逻辑从上层经过中间层的协议打包转化成直接的特殊设备控制指令，发送到具体的物流设备 中，物流设备的状态则从反方向传到上层。通过对每种设备的抽象分层，各层的功能相对独立，整个系统的耦合性大大降低。只要满足一定的接口规范，就可以在 WCS中单独更换某一层，而不会对其他正常运行的功能产生影响。例如，根据项目的实际情况需要把设备通信层从TCP连接换成串KI方式，或由于物流设备的更新，设备通信协议出现 了变化，此时只需更换设备通信层。

2．2 路径管理

    在自动仓储系统的流程控制中，除了信息流程控制，还包括实物搬运流程控制 (路径管理)。堆垛机等关键设备对路径的影响很大，一旦出现故障甚至会影响流程的正常执行。因此，WCS在执行正常的最优路径搜索前，首先要考虑设备是否可用 。

    由于系统结构随设备的状态而变化，因此，在自动化物流系统中应用最优路径前；Wcs需根据项 目的需求进行调整，以满足实际的业务或者设备运行的要求。自动仓储系统的很多设备在处理任务时是互不相关的，例如，2台堆垛机通常没有任何关系，为高效地控制多种物流设备，从软件技术角度考虑，WCS应为基于多线程或多进程的模式。每类设备或单 台设备对应相应 的控制线程或进程，WCS并行地控制这些设备，以提高系统的处理效率。

3 WCS发展方向

      在新环境下，WCS的职责并未发生改变，仍然是从仓库管理系统、传感器、扫描器、PLC和其他数据采集设备处接收信息，优化货物的运送作业。但已拥有更多功能：拥有 WMS的核心引擎 ，用于最大化地分配作业，以及管理库存、流程和订单处理；可将作业分配给各个单独的设备或与设备共同工作的人员；负责 WMS或ERP系统与设备间的连接，实现各环节的调配，以顺利完成作业任务；能有效地处理流程 自动化或顺序控制；新型的WCS还能计算出完成这些步骤的最有效方式，安排订单的路径，并能将所采集的与订单状态和位置相关的实时信息报告给另一套记录系统。WCS的不断发展将使其拥有动态平衡作业的能力。