張利偉　董彥敏　高朝陽　黃國明　李楊

摘 要：自動化立體倉庫是現(xiàn)代企業(yè)及物流技術(shù)的核心，其高空間利用率和強儲存能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)物流管理不可缺少的倉儲技術(shù)。自動化立體倉庫包括計算機系統(tǒng)、電器部分和機械部分。計算機系統(tǒng)中的控制管理軟件為其核心部分，負責(zé)出/入庫貨物的管理、庫中貨物的臺帳管理、立體倉庫中庫位的管理等。該文針對電池立體倉庫進行設(shè)計和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電池立體倉庫 計算機軟件 控制管理

中圖分類號：TM911.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（c）-0016-02

自動化立體倉庫是實現(xiàn)倉庫立體化和自動化管理的重要手段，是現(xiàn)代化倉庫的發(fā)展方向，它適用于現(xiàn)代企業(yè)原料和成品的倉儲管理。近年來，隨著我國新能源行業(yè)高速發(fā)展，單純的原料及電池儲存管理已經(jīng)不能滿足企業(yè)發(fā)展需要。電池企業(yè)要求倉庫管理自動化和信息化，以適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展的需要。電池立體倉庫有三大部分：計算機系統(tǒng)、電器部分和機械部分。其中計算機系統(tǒng)中的監(jiān)控及管理軟件為核心部分，是立體倉庫系統(tǒng)的控制指揮中心，負責(zé)電池出/入庫管理、電池臺賬管理，電池庫位管理，堆垛機升降臺位置檢測與控制、穿梭車控制。此外，還對檢測到的控制信號進行判定，提高系統(tǒng)的可靠性能。在電池立體倉庫的設(shè)計與工程實踐中經(jīng)過反復(fù)改進，最終形成一套實用的、高可靠性的立體倉庫管理控制軟件系統(tǒng)。以下介紹該軟件系統(tǒng)的特點及主要功能。

1 系統(tǒng)主要功能

電池立體倉庫完全在計算機系統(tǒng)的控制和管理下，通過分選平臺、堆垛機和穿梭車完成電池托盤的自動出/入庫工作。電池入庫時組別信息與托盤、庫位綁定，出庫時進行解綁，同時自動更新電池臺賬。此作業(yè)方式在提高電池儲存工作效率和管理水平的同時，降低了勞動強度。主要功能業(yè)務(wù)解釋如下。

1.1 用戶信息管理

用戶信息管理主要包含：用戶管理、權(quán)限管理及密碼修改。主要是對不同權(quán)限人員的使用職責(zé)進行區(qū)分，避免出現(xiàn)誤操作，導(dǎo)致控制系統(tǒng)故障。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包含：電池管理、屬性管理、貨架管理和托盤管理。主要對電池型號、條碼、數(shù)量、組別信息、入庫日期進行管理；此外，還對貨架號和托盤數(shù)量及條碼進行統(tǒng)計管理，為庫存賬實相符提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.3 倉庫作業(yè)管理

倉庫作業(yè)管理是電池立體倉庫設(shè)計的核心內(nèi)容，主要包括入庫作業(yè)、出庫作業(yè)及盤點作業(yè)。主要類型有：（1）生產(chǎn)入庫：入庫電池數(shù)量、條碼與托盤綁定，托盤條碼經(jīng)過掃碼后自動進入立體庫貨位，并在監(jiān)控界面顯示。（2）異常品入庫：生產(chǎn)異常電池經(jīng)過判定自動進入異常品區(qū)域及貨位；（3）歸還入庫：借出實驗電池或其它用途，經(jīng)過判定后自動進入試驗品區(qū)域及貨位。（4）發(fā)貨自動出庫：根據(jù)出庫電池型號及性能要求，以先進先出的原則自動出庫；（5）抽檢及其它出庫：根據(jù)出貨類別進行指定自動出庫。為提高堆垛機和穿梭車運行效率，在指令編輯時可同時編輯100條以內(nèi)的作業(yè)指令，實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)；此外，設(shè)計了入庫、出庫同時進行的復(fù)合操作，一個入庫和出庫為一組，提高堆垛機的運行效率，堆垛機一次能接收4組入/出庫信息，并且連續(xù)完成入/出庫操作。

1.4 數(shù)據(jù)查詢管理

電池立體倉庫的所有電池建立明細賬，不但對現(xiàn)存電池建擋，而且對進、出庫的歷史信息進行詳細記載。明細賬中記錄著貨物的所有信息，比如：型號、條碼、狀態(tài)、組別、出/入庫日期和時間、出/入庫經(jīng)手人等。立體倉庫的庫存貨物情況、歷史資料、貨位詳情都能隨時了解。報表主要包括：出/入庫情況的班報表、日報表、月報表、季報和年報表，不同型號電池的分類報表等。

1.5 任務(wù)管理

在出/入庫過程中，有可能突然停電或發(fā)生其他故障，導(dǎo)致出/入庫操作沒完成，或者完成了出/入庫操作，還沒來得及記賬，導(dǎo)致庫中電池數(shù)量與賬目不一致。因此，系統(tǒng)中設(shè)置了在途狀態(tài)數(shù)據(jù)臨時文件，記錄出/入庫操作的狀態(tài)直至整個操作完成后才自動刪除在途數(shù)據(jù)。一旦出現(xiàn)故障，調(diào)用突發(fā)故障處理功能，根據(jù)在途數(shù)據(jù)進行處理，保證實物與賬目的一致。

1.6 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理設(shè)計有操作日志管理和數(shù)據(jù)備份管理。日志管理設(shè)有各種的查詢功能，包括：任一時間或日期段的出/入庫情況、歷史數(shù)據(jù)、每個操作員的實際工作情況、在途數(shù)據(jù)、堆垛機運行狀態(tài)和出/入庫的匯總信息等。為避免服務(wù)器硬件或系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，專門設(shè)計對熱備份處理程序。

1.7 接口管理

軟件系統(tǒng)包括三部分：WMS系統(tǒng)、WMCS系統(tǒng)、分選平臺PLC部分、堆垛機PLC部分、穿梭車PLC部分。工控機中WMS及WMCS部分完成整個系統(tǒng)的控制與管理；堆垛機是沿軌道行走裝置，根據(jù)工控機系統(tǒng)指令完成出/入庫工作，同時，把檢測到的信息和工作狀態(tài)發(fā)送給工控機；穿梭車和分選平臺完成各庫口托盤的出入，通過紅外裝置完成通信工作；監(jiān)控通信功能完成工控機與PLC之間的數(shù)據(jù)通信。

2 軟件設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 工控機與PLC的通信協(xié)議

（1）通信相關(guān)參數(shù)波特率：1 200～3 600 BIT/S可選擇；奇偶校驗：偶校驗；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)長度：11位；忙信號：無；接口：RS232。

（2）堆垛機接收任務(wù)報文長度10個字節(jié)，其中任務(wù)號用1個字節(jié)，對應(yīng)的位表示任務(wù)號，無任務(wù)時字節(jié)值為“00”；目的地址和源地址分別用4個字節(jié)表示；1個字節(jié)表示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。堆垛機發(fā)送信息報文：報文長4個字節(jié)。第a1個字節(jié)表示任務(wù)完成情況，對應(yīng)的位值為“1”時，代表該任務(wù)完成，否則，任務(wù)未完成。第2個字節(jié)表示堆垛機的當(dāng)前狀態(tài)和堆垛機叉所在的位置。第3個字節(jié)表示故障狀態(tài)，包括：空出、滿入、硬件故障、數(shù)據(jù)錯誤、要求數(shù)據(jù)重發(fā)等。第4個字節(jié)表示堆垛機是否在通信區(qū)及批量任務(wù)是否完成等信息。

2.2 開發(fā)工具

軟件系統(tǒng)涉及立體庫中電池的管理、庫位狀態(tài)、升降臺位置檢測及控制、堆垛機控制及監(jiān)測、穿梭車控制及檢測，是數(shù)據(jù)庫和控制的混合體。因此，堆垛機控制采用PLC，可靠性高；數(shù)據(jù)庫用SERVER，方便庫位和庫存貨物管理和查詢，方便庫位和庫存貨物管理和查詢；宿主語言采用了VB[1]，容易調(diào)試和方便對數(shù)據(jù)庫存??；涉及到通信和控制部分，用VC編碼實現(xiàn)[2]，克服了VB對位操作麻煩及不能在控制板地址存取數(shù)據(jù)的缺點。整個立體倉庫的計算機連成一個局域網(wǎng)，每臺工控機控制一個堆垛機，堆垛機活動在允許范圍。庫存貨物及庫位信息記錄在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，通過查詢工作站隨時可了解。

2.3 算法描述

出/入庫包括根據(jù)入庫日期先進先出規(guī)則出庫、指定貨物號出庫。入庫有單獨入庫和入庫、出庫混合操作。庫位優(yōu)化是在指定貨物品種后，庫房內(nèi)部貨物位置變化的一系列操作，其結(jié)果把要出庫的貨物移動到出口附近。所有出/人庫操作都是在堆垛機收到工控機指令后完成的，庫內(nèi)、庫外的貨物交接通過升降臺完成。狀態(tài)監(jiān)測和一切有關(guān)控制由計算機系統(tǒng)負責(zé)完成。

3 系統(tǒng)容錯措施

系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計來防錯，各層之間既可互相通訊也可獨立工作；WMCS/WMS設(shè)計分為四層，即：服務(wù)層、管理層、監(jiān)控層和執(zhí)行層。

（1）服務(wù)層由系統(tǒng)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，通過局域網(wǎng)與管理層進行數(shù)據(jù)信息的交互與處理，并實現(xiàn)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息集成與資源共享。

（2）管理層完成系統(tǒng)的高級管理工作，負責(zé)倉庫系統(tǒng)的貨位管理、入出庫管理、查詢報表、庫存分析、系統(tǒng)維護、故障分析等工作，實現(xiàn)與服務(wù)器和監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互與作業(yè)指令下達。

（3）監(jiān)控層負責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)、協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)的入出庫指令，完成作業(yè)指令的分解、排隊和下達，控制物流設(shè)備的各部執(zhí)行機構(gòu)；接收和處理控制系統(tǒng)的各種信息的實時采集和動畫跟蹤。是聯(lián)系管理和控制系統(tǒng)的心臟。監(jiān)控層與執(zhí)行層之間通過OPC（用VC開發(fā)的）進行連接。

（4）執(zhí)行層通過各環(huán)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行、跟蹤并依次完成作業(yè)指令規(guī)定的任務(wù)。

每層的系統(tǒng)在正式運行前都經(jīng)過嚴(yán)格的測試，并對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行日志的記錄，以便在出現(xiàn)問題時及時進行分析和處理。

4 結(jié)論

（1）系統(tǒng)投入使用半年來，性能穩(wěn)定，效果良好。軟件經(jīng)過一次升級后，功能更趨完善，操作更方便，可靠、實用。

（2）立體倉庫中可靠檢測裝置的安裝和軟件中巧妙的容錯措施相結(jié)合，成功地解決了令人頭疼的 “空出”問題。

（3）電池立體倉庫實現(xiàn)“按組管理模式”，極大提高電池分選效率。

參考文獻

[1] 宋偉.Visual Basic6.0高級編程[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[2] 韓傳釗.VisualC++6使用手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.