摘要：随着科学技术的快速发展，各种类型的自动化仓库在企业中的应用越来越普遍，如以巷道式起重堆垛机搬运货箱的多巷道多层次立体仓库、以悬挂式小车搬运和存放物料的积放线仓库，它们各自存放不同的零件，组成了整个企业的库存系统。在自动化仓库中，物料的流动和信息的管理都是通过计算机控制来实现的，它们是物料与库存管理的重要组成部分，也是计算机集成制造系统（CIMS）的重要组成部分。基于此，本文主要对自动化仓库计算机控制系统的集成技术进行分析探讨。
关键词：自动化仓库；计算机控制系统；集成技术
1、前言
自动化仓库是采用高层货架存放货物，使用自动机械堆垛机并结合入库出库周边设备来进行自动作业的一种仓库。物流的发展对仓库提出更广泛的自动化的需求，它包含仓储设备运行自动化和仓库管理（信息）自动化，要求把计算机与信息管理和设备控制集成起来，按照控制指令自动完成货物的存取作业，并对仓库进行管理。仓库实现自动化不是上述两个环节计算机环的简单相加，不仅是网络与硬件设备的集成，更是信息与应用的集成，最终实现功能集成。
2、硬件功能的划分和技术集成
自动化仓库的技术集成涉及软件和硬件。自动化仓库系统有三种主要的硬件：个人计算机（PC）、可编程控制器（PLC）和底层设备，如立体仓库中的堆垛机、滚道和积放线仓库中的小车等。个人计算机面向仓库的操作人员，用于输入出入库命令、实时显示工作状态和管理库存信息。可编程控制器面向控制，用于控制底层设备的工作和定时采集底层设备的工作状态数据。底层设备在PLC的控制下完成物料的搬运和数据的采集。它们之间的功能划分如图1所示。
图 1 自动化仓库的硬件功能划分
硬件集成可分成三个层次：控制级集成、单仓库集成和多仓库集成。控制级集成由PLC实现，控制多个底层设备协调完成共同的任务。如一台PLC依次驱动多个滚道和升降台工作，把货箱从入库的准备点传送到某一巷道的入库点。单仓库集成由执行通讯管理功能的PC和局域网完成。在每个仓库的计算机系统中都有一台执行通讯管理功能的PC把各PC工作站发出的工作请求按一定的算法传递给某台PLC，同时从PLC读取工作状态数据，写入局域网服务器的数据库中，供各PC工作站调用，实现单仓库中多台PLC和多台PC之间的集成。如控制滚道和升降台工作的PLC把货箱从入库的准备点传送到某一巷道的入库点后，执行通讯管理功能的PC就向控制该巷道堆垛机的PLC发出入库命令。在DOS平台下，通讯管理功能由单台PC执行。在WINDOWS平台下，一台PC能执行多个任务，因此通讯管理功能可由某台PC工作站兼任。
图 2 多个自动化仓库的硬件集成
多仓库集成由局域网实现。上海凤凰自行车公司的两个不同类型的自动化仓库是在不同的时期建设和改造的。拥有4个巷道11层25列2200个库位的立体仓库经过单仓库集成化改造后，系统运行一直很稳定，只要解决2000年问题，就可以继续运行。但该系统的各工作站在DOS操作系统下运行，各工作站之间通过NOVELL网互连。而拥有2层25根付线1936辆小车的积放线仓库的计算机控制和管理系统因硬件和软件的问题太多，必须重新开发。新开发的积放线系统则采用WINDOWS98操作系统，二者存在较大差异。如何实现两个系统之间的联结以进行信息共享继而实现整个企业的计算机应用系统的集成，这需要从以下两个原则考虑：
1）系统的兼容性问题；
2）集成后系统的性能价格比问题。
基于以上两个原则我们选择了WINDOWSNT4.0作为整个系统集成后的操作平台。它具有良好的兼容性，同时运行稳定，安全系数高以及性能价格比优异。在此基础上可通过服务器对两大自动化仓库的信息进行集中管理，使得在集成的基础上节省了运行费用，提高了信息处理质量，从而极大地改善了工作效率。硬件的三层集成如图2所示。
3、工作流程的划分及其逻辑集成
系统的工作流程是基于硬件功能的划分和信息在它们之间的流动。虽然上海凤凰自行车公司的立体仓库和积放线仓库的底层设备完全不同，PC的工作平台和软件开发工具也不同，但PC和PLC的工作流程从逻辑上可集成为互相关联的七步。
1）PLC采集底层设备工作数据，并存放在PLC的指定存储器中。
2）执行通讯管理功能的PC从PLC的存储器中读出设备工作数据，并写入服务器的数据库中。
3）其它PC工作站从服务器的数据库中读取数据，并模拟设备工作状态。
4）操作工人根据出入库要求和设备工作状况在PC工作站上输入出入库请求。
5）PC工作站按一定的规则检查该请求的合法性，并按一定的算法形成出入库命令，写入服务器的命令排队系统中。
6）执行通讯管理功能的PC根据PLC的工作情况，取出服务器命令排队系统中的出入库命令，并写入PLC的指定存储器中。
7）PLC根据PC的命令控制底层设备，实现物料搬运。工作流程在逻辑上的集成为系统的数据信息集成和软件结构的集成打下了基础。
4、信息划分及其集成
信息集成的目的是使信息应用系统加工的对象和结果———各种信息元素，实现规范化和体系化，以便于信息采集、存储、处理和利用。数据共享通常是实现信息集成的主要目标。在上海凤凰自行车公司的自动化仓库系统中通过对硬件功能及运行流程的集成，对信息进行提炼与加工，最终实现信息集成。自动化仓库系统中流动的信息可划分为三个方面：库存物料信息、PLC设备信息以及运行过程信息。对每类信息设计相应的数据库及存放地点，其优点是：
1）分类信息有助于减少信息冗余，提高系统信息集成度；
2）可提供与设备、过程等无关的系统接口，便于分工合作编写软件。
与早期的PC—PLC点对点直接通讯控制系统相比，采用信息分类方法设计数据库并存放于局域网络服务器中有较强的灵活性和扩充性。它可以有效解决因PC与PLC之间直接通讯控制而导致的程序兼容性差、移植难等问题。同时两个不同类型自动化仓库中的库存物料信息还可进一步集成后，用于制定生产计划、采购计划和资金需求计划等功能。
5、系统集成后的软件结构
硬件设备的物理集成、工作流程的逻辑集成和信息的集成为软件集成提供了基础。立体仓库和积放线仓库的软件开发平台虽然不同，但它们的软件功能逻辑结构基本相同。立体仓库管理和积放线仓库管理分别面向立体仓库的操作人员和积放线仓库的操作人员。其中在线操作的功能包括入库、出库以及货箱或小车转移。入库、出库的工作方式分为自动（由计算机按一定的算法选择库位或副线号）和指定（由操作人员直接输入库位号或副线号）两种。在自动化仓库正常运行时，在线操作通过工作流程实现计算机控制和信息管理的集成。当部分设备发生故障，如PC与PLC的通讯发生问题，但PLC仍能正常工作。这时就不能运行在线操作的功能，而只能运行脱线操作的功能。操作人员可通过直接操纵立体仓库或积放线仓库的PLC实现物料在物理控制上的入库或出库。然后通过脱线操作中的入库模拟或出库模拟实现物料在管理信息上的入库或出库。从而实现计算机控制和信息管理在部分设备发生故障时的集成。
设备管理的功能包括设备运行模拟、设备运行状态设置和设备运行故障分析。设备运行模拟是工作流程中的一部分。查询打印的功能包括按库存地址、物料代码、入库日期等条件查询并打印物料的分布情况，各班组出入库的流水帐，各种单据凭证和汇总帐。库存与计划管理由生产计划人员使用，他们从立体仓库数据库和积放线仓库数据库中读取所需的数据，编制生产计划，实现不同数据库之间的数据集成。系统维护由系统管理员使用，其功能包括用户管理和数据维护。
参考文献：
[1]蒋蕊聪.自动化立体仓库[[J].中国储运，2007.（C9）：74-75.
[2]郭萍茹.自动化立体仓库的实践[fJ].机械管理开发，2003（1）：59-62.
论文作者:赵印
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/26
标签：仓库论文; 信息论文; 设备论文; 功能论文; 系统论文; 物料论文; 工作论文; 《电力设备》2019年第15期论文;