淺議自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)

【摘 要】該文結(jié)合筆者實踐，分析了自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，隨后探討了自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)設計。便于給讀者提供一定的參考。

【關鍵詞】自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)模式；設計；參考

對于自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)，其為整個自動化立體倉庫設備的保護、測量、控制以及監(jiān)視都通過計算機系統(tǒng)得以完成。常規(guī)控制設備被自動化立體倉庫監(jiān)控所取代，監(jiān)視設備運行狀況及保護設備，保證自動分揀以及自動輸送設備的運行控制與開停機控制得以完成，AGV設備的控制， 完成對自動堆垛機等許多運行設備存取動作的控制，比如：發(fā)布作業(yè)命令設置、位置校驗和定位檢測控制、安全保護控制、確定作業(yè)狀態(tài)、位置計數(shù)以及定位減速控制；位置顯示控制、工作故障報警控制以及參數(shù)的在線監(jiān)視，打印報表，系統(tǒng)設備的自檢等很多功能。計算機為了完成如上功能，應該分布這些系統(tǒng)中的設備。

一、自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式

（一）集中控制式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)

在早期，自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)主要基于集中控制式，其是由于價格、技術因素。那時計算機較為昂貴，針對一個中型自動化立體倉庫，通常僅設置一臺計算機對全廠設備實施集中監(jiān)控。此系統(tǒng)的基本特性為不分層，就是不設采用計算機的現(xiàn)地控制級設備。整個自動化立體庫的計算處理工作，均通過此計算機完成。但是因為局限于計算機性能，集中控制式自動化立體倉庫控制系統(tǒng)的功能比較薄弱，僅完成部分監(jiān)控功能，還代替不了傳統(tǒng)的常規(guī)自動控制系統(tǒng)。比如自動分揀系統(tǒng)以及自動輸送機系統(tǒng)設備的自動開停機控制，輔助設備的控制等都通過常規(guī)自動控制系統(tǒng)完成，由計算機向這些常規(guī)自動控制系統(tǒng)發(fā)出開停機命令， 常規(guī)自動控制系統(tǒng)完成執(zhí)行工作?？偠灾?，集中控制式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)可靠性較低，雖然投資較少，但在一些中大型自動化立體倉庫不采用，僅用于小型自動化立體倉庫，或者自動設備數(shù)量不多，控制功能簡單的中小型自動化立體倉庫。

（二）功能分散式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)

因為計算機價格的降低以及自動化立體倉庫對監(jiān)控系統(tǒng)可靠性要求不斷提高，為彌補集中式監(jiān)控系統(tǒng)的一些缺陷，功能分散式監(jiān)控系統(tǒng)于是出現(xiàn)。這時，計算機實現(xiàn)的每種功能不再通過一臺計算機進行完成，卻是通過多臺計算機分別完成。每個計算機僅負責完成某項或者多于一項的任務，于是一系列完成專項功能的計算機出現(xiàn)，如數(shù)據(jù)采集用計算機、通信用計算機、調(diào)整控制用計算機或者事件記錄用計算機。其為一種功能以及橫向的分散。某臺計算機發(fā)生故障，僅影響某功能，但是功能依然能實施，可靠性得到一定的提高。因為功能分散， 每臺計算機的負載減少，一般都有微機進行承擔。這樣就出現(xiàn)多微機系統(tǒng)，即可用多臺微機來完成原先由一臺高性能小型機完成的任務， 經(jīng)濟上也是合算的。然而功能分散式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)依然未解決集中式監(jiān)控系統(tǒng)的全部問題。比如：某功能裝置計算機故障，則全部自動化立體庫的這部分功能都會消失，影響較大； 更未解決要把全部信息集中于一處（用電纜）造成的問題；系統(tǒng)可靠性還是不高。這種功能分散式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)很少采用。

（三）分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)

上面信息過于集中的矛盾能通過分布處理進行解決。自動化立體倉庫采用的處理一般和分層控制進行結(jié)合， 其在實際上，為一種分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)。集中式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)及功能分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)，由于自身的缺點，變?yōu)闈u漸淘汰的自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 目前已不斷減少在自動化立體倉庫中運用，分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)運用比較多。其主要包括如下的分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

不帶前置機的RS232/RS485 串行通信分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示；

帶前置機的RS232/RS485 串行通信分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示；

還有雙計算機系統(tǒng)分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及多計算機系統(tǒng)分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（雙以太網(wǎng)多機系統(tǒng)）。和集中控制式進行對比，分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點為：

1、所以不牽涉全系統(tǒng)性質(zhì)的監(jiān)控功能均能安排于較低層進行實現(xiàn)， 其使控制過程實現(xiàn)加快， 就是提高響應性能， 還使控制中心的負擔變少， 許多信息傳輸表少， 系統(tǒng)的可靠性得以提升。

2、可以靈活適應被控制生產(chǎn)過程的擴大與變更， 能進行分階段投資， 這些均使系統(tǒng)經(jīng)濟性與靈活性提升。

3、針對分層控制系統(tǒng)， 雖然系統(tǒng)的某部分由于故障，停止了工作， 系統(tǒng)另外的部分依然可以進行工作， 分層間還能互為備用， 進而極大提高整個系統(tǒng)的可靠性。

4、因為分層控制方式一般運用多機系統(tǒng)， 各級計算機配置與容量能和要實現(xiàn)的功能進行極其密切的配合， 使最低層的計算機更加實用， 整個系統(tǒng)的工作效率更高。

（四）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)-FCS

FCS在自動化立體倉庫中得到應用，其為一種最新的分布式控制結(jié)構(gòu)。之前的分層分布式自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)運用三級結(jié)構(gòu)， 即廠級-現(xiàn)地級-現(xiàn)場儀表。每家廠商的監(jiān)控系統(tǒng)有自己的標準， 互連很難； 系統(tǒng)成本還比較高。FCS的結(jié)構(gòu)模式是二層：工作站-現(xiàn)場總線智能設備。此類結(jié)構(gòu)模式能減少成本， 增加可靠性。國際標準統(tǒng)一之后，真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)。

二、自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)設計

（一）自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)具有的功能

1、直觀并實時地顯現(xiàn)出來自動化立體倉庫貨物入庫與出庫作業(yè)的過程；2、記錄并管理立體倉庫中貨物的出入庫信息，主要有貨物的出入庫時間、代號、名稱以及存儲貨位，還有存儲貨位信息；3、報警發(fā)生時，出現(xiàn)故障的位置以及故障名稱等信息可以方便、直觀地顯示；4、貨物的出入庫報表可以生成并打印出來。

（二）立體倉庫監(jiān)控畫面及管理系統(tǒng)設計

主監(jiān)控窗口、狀態(tài)顯示窗口、貨物列表管理窗口、貨物信息查看窗口及出入口報表管理窗口共同組成整個監(jiān)控系統(tǒng)。針對監(jiān)控主窗口，其會實現(xiàn)以下功能：從監(jiān)控管理系統(tǒng)內(nèi)置“貨位信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表”中讀取并實時更新各貨位有無貨物的狀態(tài)；實時顯示堆垛機在倉庫貨架間的巷道內(nèi)運行，并進行相應的出入庫作業(yè)情況；發(fā)送貨位選擇、入庫以及出庫等操作命令；進行堆垛機放/取貨時的運動狀況的實時顯示。

狀態(tài)顯示窗口會實現(xiàn)下面的功能：堆垛機作業(yè)中位置以及報警信息的顯現(xiàn)；堆垛機作業(yè)類型、工作狀態(tài)以及運行速度的顯示。

貨物列表管理窗口通過表格形式，顯現(xiàn)全部已進行的出入庫作業(yè)的貨物列表，主要有貨物代號、貨物名稱以及備注。

貨位信息查看窗口顯示所查詢貨位所存貨物的貨物代號及名稱、入庫時間以及備注。

出入庫報表管理窗口顯示立體倉庫中進行的所有出入庫作業(yè)記錄報表。包括貨物代號及貨物名稱、存取該貨物的貨位地址、針對此貨物實施的是出庫還是入庫操作、作業(yè)時間、作業(yè)過程有沒有出現(xiàn)錯誤及備注。能對報表中的記錄實施打印與查詢。支持三種查詢方式，就是分別根據(jù)貨物名稱、地址以及代號或者作業(yè)時間段實施查詢。

三、總結(jié)

我國的自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式， 起初是集中控制式， 然后是功能分布式以及分層分布式， 隨后又到全開放的分層分布式， 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)-FCS， 不僅提升了性價比， 還增加了可靠性， 確保產(chǎn)品升級換代的實現(xiàn)。進行何種自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式的選擇時， 應該了解每種結(jié)構(gòu)模式以及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺，進行自動化立體倉庫規(guī)模大小的考慮，自動化設備臺數(shù)，還應考慮先進性、可靠性以及可擴性這些因素，更要考慮經(jīng)濟性因素，便于綜合權衡，進行最佳決策。

參考文獻：

[1]彭珍瑞，郭佑民，董海棠等. 自動化立體倉庫管理監(jiān)控系統(tǒng)研制與實現(xiàn)[J]. 蘭州鐵道學院學報，2001（4）：8- 11.

[2]張維君，索世文，牛軍.PLC在自動化立體倉庫控制系統(tǒng)中的應用[J].機械設計與制造，2004（2）：54-56.

[3]周天沛，代洪.基于PLC的自動化立體倉庫控制系統(tǒng)[J].起重運輸機械，2009（2）：43-46.