论文部分内容阅读
【摘 要】该文结合笔者实践，分析了自动化立体仓库监控系统结构模式，随后探讨了自动化立体仓库监控系统设计。便于给读者提供一定的参考。
【关键词】自动化立体仓库监控系统；结构模式；设计；参考
对于自动化立体仓库监控系统，其为整个自动化立体仓库设备的保护、测量、控制以及监视都通过计算机系统得以完成。常规控制设备被自动化立体仓库监控所取代，监视设备运行状况及保护设备，保证自动分拣以及自动输送设备的运行控制与开停机控制得以完成，AGV设备的控制， 完成对自动堆垛机等许多运行设备存取动作的控制，比如：发布作业命令设置、位置校验和定位检测控制、安全保护控制、确定作业状态、位置计数以及定位减速控制；位置显示控制、工作故障报警控制以及参数的在线监视，打印报表，系统设备的自检等很多功能。计算机为了完成如上功能，应该分布这些系统中的设备。
一、自动化立体仓库监控系统结构模式
（一）集中控制式自动化立体仓库监控系统
在早期，自动化立体仓库监控系统主要基于集中控制式，其是由于价格、技术因素。那时计算机较为昂贵，针对一个中型自动化立体仓库，通常仅设置一台计算机对全厂设备实施集中监控。此系统的基本特性为不分层，就是不设采用计算机的现地控制级设备。整个自动化立体库的计算处理工作，均通过此计算机完成。但是因为局限于计算机性能，集中控制式自动化立体仓库控制系统的功能比较薄弱，仅完成部分监控功能，还代替不了传统的常规自动控制系统。比如自动分拣系统以及自动输送机系统设备的自动开停机控制，辅助设备的控制等都通过常规自动控制系统完成，由计算机向这些常规自动控制系统发出开停机命令， 常规自动控制系统完成执行工作。总而言之，集中控制式自动化立体仓库监控系统可靠性较低，虽然投资较少，但在一些中大型自动化立体仓库不采用，仅用于小型自动化立体仓库，或者自动设备数量不多，控制功能简单的中小型自动化立体仓库。
（二）功能分散式自动化立体仓库监控系统
因为计算机价格的降低以及自动化立体仓库对监控系统可靠性要求不断提高，为弥补集中式监控系统的一些缺陷，功能分散式监控系统于是出现。这时，计算机实现的每种功能不再通过一台计算机进行完成，却是通过多台计算机分别完成。每个计算机仅负责完成某项或者多于一项的任务，于是一系列完成专项功能的计算机出现，如数据采集用计算机、通信用计算机、调整控制用计算机或者事件记录用计算机。其为一种功能以及横向的分散。某台计算机发生故障，仅影响某功能，但是功能依然能实施，可靠性得到一定的提高。因为功能分散， 每台计算机的负载减少，一般都有微机进行承担。这样就出现多微机系统，即可用多台微机来完成原先由一台高性能小型机完成的任务， 经济上也是合算的。然而功能分散式自动化立体仓库监控系统依然未解决集中式监控系统的全部问题。比如：某功能装置计算机故障，则全部自动化立体库的这部分功能都会消失，影响较大； 更未解决要把全部信息集中于一处（用电缆）造成的问题；系统可靠性还是不高。这种功能分散式自动化立体仓库监控系统很少采用。
（三）分层分布式自动化立体仓库监控系统
上面信息过于集中的矛盾能通过分布处理进行解决。自动化立体仓库采用的处理一般和分层控制进行结合， 其在实际上，为一种分层分布式监控系统。集中式自动化立体仓库监控系统及功能分布式自动化立体仓库监控系统，由于自身的缺点，变为渐渐淘汰的自动化立体仓库监控系统结构， 目前已不断减少在自动化立体仓库中运用，分层分布式自动化立体仓库监控系统运用比较多。其主要包括如下的分层分布式自动化立体仓库监控系统结构：
不带前置机的RS232/RS485 串行通信分层分布式自动化立体仓库监控系统结构如图1所示；
带前置机的RS232/RS485 串行通信分层分布式自动化立体仓库监控系统结构如图2所示；
还有双计算机系统分层分布式自动化立体仓库监控系统结构以及多计算机系统分层分布式自动化立体仓库监控系统结构（双以太网多机系统）。和集中控制式进行对比，分层分布式自动化立体仓库监控系统的优点为：
1、所以不牵涉全系统性质的监控功能均能安排于较低层进行实现， 其使控制过程实现加快， 就是提高响应性能， 还使控制中心的负担变少， 许多信息传输表少， 系统的可靠性得以提升。
2、可以灵活适应被控制生产过程的扩大与变更， 能进行分阶段投资， 这些均使系统经济性与灵活性提升。
3、针对分层控制系统， 虽然系统的某部分由于故障，停止了工作， 系统另外的部分依然可以进行工作， 分层间还能互为备用， 进而极大提高整个系统的可靠性。
4、因为分层控制方式一般运用多机系统， 各级计算机配置与容量能和要实现的功能进行极其密切的配合， 使最低层的计算机更加实用， 整个系统的工作效率更高。
（四）现场总线控制系统-FCS
FCS在自动化立体仓库中得到应用，其为一种最新的分布式控制结构。之前的分层分布式自动化立体仓库监控系统运用三级结构， 即厂级-现地级-现场仪表。每家厂商的监控系统有自己的标准， 互连很难； 系统成本还比较高。FCS的结构模式是二层：工作站-现场总线智能设备。此类结构模式能减少成本， 增加可靠性。国际标准统一之后，真正的开放式互连系统结构能实现。
二、自动化立体仓库监控系统设计
（一）自动化立体仓库监控系统具有的功能
1、直观并实时地显现出来自动化立体仓库货物入库与出库作业的过程；2、记录并管理立体仓库中货物的出入库信息，主要有货物的出入库时间、代号、名称以及存储货位，还有存储货位信息；3、报警发生时，出现故障的位置以及故障名称等信息可以方便、直观地显示；4、货物的出入库报表可以生成并打印出来。
（二）立体仓库监控画面及管理系统设计
主监控窗口、状态显示窗口、货物列表管理窗口、货物信息查看窗口及出入口报表管理窗口共同组成整个监控系统。针对监控主窗口，其会实现以下功能：从监控管理系统内置“货位信息数据数据表”中读取并实时更新各货位有无货物的状态；实时显示堆垛机在仓库货架间的巷道内运行，并进行相应的出入库作业情况；发送货位选择、入库以及出库等操作命令；进行堆垛机放/取货时的运动状况的实时显示。
状态显示窗口会实现下面的功能：堆垛机作业中位置以及报警信息的显现；堆垛机作业类型、工作状态以及运行速度的显示。
货物列表管理窗口通过表格形式，显现全部已进行的出入库作业的货物列表，主要有货物代号、货物名称以及备注。
货位信息查看窗口显示所查询货位所存货物的货物代号及名称、入库时间以及备注。
出入库报表管理窗口显示立体仓库中进行的所有出入库作业记录报表。包括货物代号及货物名称、存取该货物的货位地址、针对此货物实施的是出库还是入库操作、作业时间、作业过程有没有出现错误及备注。能对报表中的记录实施打印与查询。支持三种查询方式，就是分别根据货物名称、地址以及代号或者作业时间段实施查询。
三、总结
我国的自动化立体仓库监控系统结构模式， 起初是集中控制式， 然后是功能分布式以及分层分布式， 随后又到全开放的分层分布式， 现场总线控制系统-FCS， 不仅提升了性价比， 还增加了可靠性， 确保产品升级换代的实现。进行何种自动化立体仓库监控系统结构模式的选择时， 应该了解每种结构模式以及网络结构的优缺，进行自动化立体仓库规模大小的考虑，自动化设备台数，还应考虑先进性、可靠性以及可扩性这些因素，更要考虑经济性因素，便于综合权衡，进行最佳决策。
参考文献：
[1]彭珍瑞，郭佑民，董海棠等. 自动化立体仓库管理监控系统研制与实现[J]. 兰州铁道学院学报，2001（4）：8- 11.
[2]张维君，索世文，牛军.PLC在自动化立体仓库控制系统中的应用[J].机械设计与制造，2004（2）：54-56.
[3]周天沛，代洪.基于PLC的自动化立体仓库控制系统[J].起重运输机械，2009（2）：43-46.
【关键词】自动化立体仓库监控系统；结构模式；设计；参考
对于自动化立体仓库监控系统，其为整个自动化立体仓库设备的保护、测量、控制以及监视都通过计算机系统得以完成。常规控制设备被自动化立体仓库监控所取代，监视设备运行状况及保护设备，保证自动分拣以及自动输送设备的运行控制与开停机控制得以完成，AGV设备的控制， 完成对自动堆垛机等许多运行设备存取动作的控制，比如：发布作业命令设置、位置校验和定位检测控制、安全保护控制、确定作业状态、位置计数以及定位减速控制；位置显示控制、工作故障报警控制以及参数的在线监视，打印报表，系统设备的自检等很多功能。计算机为了完成如上功能，应该分布这些系统中的设备。
一、自动化立体仓库监控系统结构模式
（一）集中控制式自动化立体仓库监控系统
在早期，自动化立体仓库监控系统主要基于集中控制式，其是由于价格、技术因素。那时计算机较为昂贵，针对一个中型自动化立体仓库，通常仅设置一台计算机对全厂设备实施集中监控。此系统的基本特性为不分层，就是不设采用计算机的现地控制级设备。整个自动化立体库的计算处理工作，均通过此计算机完成。但是因为局限于计算机性能，集中控制式自动化立体仓库控制系统的功能比较薄弱，仅完成部分监控功能，还代替不了传统的常规自动控制系统。比如自动分拣系统以及自动输送机系统设备的自动开停机控制，辅助设备的控制等都通过常规自动控制系统完成，由计算机向这些常规自动控制系统发出开停机命令， 常规自动控制系统完成执行工作。总而言之，集中控制式自动化立体仓库监控系统可靠性较低，虽然投资较少，但在一些中大型自动化立体仓库不采用，仅用于小型自动化立体仓库，或者自动设备数量不多，控制功能简单的中小型自动化立体仓库。
（二）功能分散式自动化立体仓库监控系统
因为计算机价格的降低以及自动化立体仓库对监控系统可靠性要求不断提高，为弥补集中式监控系统的一些缺陷，功能分散式监控系统于是出现。这时，计算机实现的每种功能不再通过一台计算机进行完成，却是通过多台计算机分别完成。每个计算机仅负责完成某项或者多于一项的任务，于是一系列完成专项功能的计算机出现，如数据采集用计算机、通信用计算机、调整控制用计算机或者事件记录用计算机。其为一种功能以及横向的分散。某台计算机发生故障，仅影响某功能，但是功能依然能实施，可靠性得到一定的提高。因为功能分散， 每台计算机的负载减少，一般都有微机进行承担。这样就出现多微机系统，即可用多台微机来完成原先由一台高性能小型机完成的任务， 经济上也是合算的。然而功能分散式自动化立体仓库监控系统依然未解决集中式监控系统的全部问题。比如：某功能装置计算机故障，则全部自动化立体库的这部分功能都会消失，影响较大； 更未解决要把全部信息集中于一处（用电缆）造成的问题；系统可靠性还是不高。这种功能分散式自动化立体仓库监控系统很少采用。
（三）分层分布式自动化立体仓库监控系统
上面信息过于集中的矛盾能通过分布处理进行解决。自动化立体仓库采用的处理一般和分层控制进行结合， 其在实际上，为一种分层分布式监控系统。集中式自动化立体仓库监控系统及功能分布式自动化立体仓库监控系统，由于自身的缺点，变为渐渐淘汰的自动化立体仓库监控系统结构， 目前已不断减少在自动化立体仓库中运用，分层分布式自动化立体仓库监控系统运用比较多。其主要包括如下的分层分布式自动化立体仓库监控系统结构：
不带前置机的RS232/RS485 串行通信分层分布式自动化立体仓库监控系统结构如图1所示；
带前置机的RS232/RS485 串行通信分层分布式自动化立体仓库监控系统结构如图2所示；
还有双计算机系统分层分布式自动化立体仓库监控系统结构以及多计算机系统分层分布式自动化立体仓库监控系统结构（双以太网多机系统）。和集中控制式进行对比，分层分布式自动化立体仓库监控系统的优点为：
1、所以不牵涉全系统性质的监控功能均能安排于较低层进行实现， 其使控制过程实现加快， 就是提高响应性能， 还使控制中心的负担变少， 许多信息传输表少， 系统的可靠性得以提升。
2、可以灵活适应被控制生产过程的扩大与变更， 能进行分阶段投资， 这些均使系统经济性与灵活性提升。
3、针对分层控制系统， 虽然系统的某部分由于故障，停止了工作， 系统另外的部分依然可以进行工作， 分层间还能互为备用， 进而极大提高整个系统的可靠性。
4、因为分层控制方式一般运用多机系统， 各级计算机配置与容量能和要实现的功能进行极其密切的配合， 使最低层的计算机更加实用， 整个系统的工作效率更高。
（四）现场总线控制系统-FCS
FCS在自动化立体仓库中得到应用，其为一种最新的分布式控制结构。之前的分层分布式自动化立体仓库监控系统运用三级结构， 即厂级-现地级-现场仪表。每家厂商的监控系统有自己的标准， 互连很难； 系统成本还比较高。FCS的结构模式是二层：工作站-现场总线智能设备。此类结构模式能减少成本， 增加可靠性。国际标准统一之后，真正的开放式互连系统结构能实现。
二、自动化立体仓库监控系统设计
（一）自动化立体仓库监控系统具有的功能
1、直观并实时地显现出来自动化立体仓库货物入库与出库作业的过程；2、记录并管理立体仓库中货物的出入库信息，主要有货物的出入库时间、代号、名称以及存储货位，还有存储货位信息；3、报警发生时，出现故障的位置以及故障名称等信息可以方便、直观地显示；4、货物的出入库报表可以生成并打印出来。
（二）立体仓库监控画面及管理系统设计
主监控窗口、状态显示窗口、货物列表管理窗口、货物信息查看窗口及出入口报表管理窗口共同组成整个监控系统。针对监控主窗口，其会实现以下功能：从监控管理系统内置“货位信息数据数据表”中读取并实时更新各货位有无货物的状态；实时显示堆垛机在仓库货架间的巷道内运行，并进行相应的出入库作业情况；发送货位选择、入库以及出库等操作命令；进行堆垛机放/取货时的运动状况的实时显示。
状态显示窗口会实现下面的功能：堆垛机作业中位置以及报警信息的显现；堆垛机作业类型、工作状态以及运行速度的显示。
货物列表管理窗口通过表格形式，显现全部已进行的出入库作业的货物列表，主要有货物代号、货物名称以及备注。
货位信息查看窗口显示所查询货位所存货物的货物代号及名称、入库时间以及备注。
出入库报表管理窗口显示立体仓库中进行的所有出入库作业记录报表。包括货物代号及货物名称、存取该货物的货位地址、针对此货物实施的是出库还是入库操作、作业时间、作业过程有没有出现错误及备注。能对报表中的记录实施打印与查询。支持三种查询方式，就是分别根据货物名称、地址以及代号或者作业时间段实施查询。
三、总结
我国的自动化立体仓库监控系统结构模式， 起初是集中控制式， 然后是功能分布式以及分层分布式， 随后又到全开放的分层分布式， 现场总线控制系统-FCS， 不仅提升了性价比， 还增加了可靠性， 确保产品升级换代的实现。进行何种自动化立体仓库监控系统结构模式的选择时， 应该了解每种结构模式以及网络结构的优缺，进行自动化立体仓库规模大小的考虑，自动化设备台数，还应考虑先进性、可靠性以及可扩性这些因素，更要考虑经济性因素，便于综合权衡，进行最佳决策。
参考文献：
[1]彭珍瑞，郭佑民，董海棠等. 自动化立体仓库管理监控系统研制与实现[J]. 兰州铁道学院学报，2001（4）：8- 11.
[2]张维君，索世文，牛军.PLC在自动化立体仓库控制系统中的应用[J].机械设计与制造，2004（2）：54-56.
[3]周天沛，代洪.基于PLC的自动化立体仓库控制系统[J].起重运输机械，2009（2）：43-46.