托盘四向穿梭式立体库管控系统的分析与研究

托盘四向穿梭式自动化密集仓储系统基于库房内局域网架设，相关设备通过有线和无线网络实现互联互通。系统采用PLC组网对底层设备进行控制，总控PLC、垂直提升机PLC、链式输送机PLC之间采用有线工业以太网进行连接，与托盘四向穿梭车之间采用无线工业以太网连接，实现高速无缝信息交换。

托盘四向穿梭式立体库管理控制信息系统由仓储管理信息子系统和设备监控信息子系统组成。

仓储管理信息子系统实现仓库内存储物品的动态管理，保证库存实物与账目始终保持一致，随着出入库作业的进行，库存账目实时更新。同时，仓储管理信息子系统为设备监控信息子系统生成出入库作业指令。

设备监控信息子系统用于保证各设备的协同运行，实现系统的优化调度，达到较高的出入库作业效率，并采集和监控设备状态和运行状况，实时进行过程控制管理。设备监控信息子系统向托盘四向穿梭车、垂直提升机、出入库输送机等执行设备传递任务信息，同时为各托盘四向穿梭车规划最佳行驶路线。

其管理及控制系统大致可以分为两大类：三级管理控制结构和二级控制管理结构。三级管理控制结构是指由管理层、监控层和执行层组成的三级控制系统；二级控制管理结构将监控层与执行层功能融合在一起，简化了计算机系统结构，但是加重了嵌入式控制系统或PLC执行层的负担，选择什么样的管理及控制系统是需要结合具体的实际进行分析决策的；托盘四向穿梭式立体库是一个相对复杂的自动化控制系统，各系统、各设备之间存在大量的信息交换与通讯，其中WCS的主要功能是对出入托盘四向穿梭式立体库、输送线的物流单元及各主从设备进行动态管理与调度，具有系统维护、货物管理、数据维护、数据查询、设备运行状态显示、设备远程控制、自动事务处理以及与其它信息管理系统的接口等功能，以及时、准确完成货物的出入库，由于托盘四向穿梭式立体货架的特点，存在高密度存储单元，形成无线通讯网路的信号影响，也存在有货荷载与无货荷载下结构的变形与绝对位置的偏移；既要保证通讯控制信号的有效性，又要保证定位的高速准确性，对于信息交换与通讯的要求相当高，其中货格相对定位是比较容易实现的一种可靠方式；同时对物流信息实现与物流的同步管理，WCS需要根据客户的物流工艺合理选择物流搬运设备及主流托盘四向穿梭式立体库配置模式；托盘四向穿梭式立体库软控系统则要实现客户订单管理、设备及物流单元位置管理、设备及物流单元的路径规划与管理、系统管理等功能，并实现各系统与设备间的信息收集、输送及交换。

托盘四向穿梭式立体库管控系统可以非常容易地与外部ERP或者WMS系统整合对接，交互式的操作界面，允许操作者对托盘四向穿梭式立体库中的托盘四向穿梭车、托盘提升机、输送线及库存物品进行实时监测、操作与管控，可以对一些突发事件、故障及安全问题或者未完成的工作作出快速反应或互锁联动，托盘四向穿梭式立体库软控系统的模块化设计和可扩展性，使用户可以根据业务发展情况随时改变物流参数，对WCS系统进行再配置和适应性调整，控制货物单元在仓库中的储存、运动，完成进出、排序、拣选等功能，以实现快速进货、快速出货、按指令转移、按指令排序、直接分拨、不同温度区域分类与智能储存、按指令缓存等功能。

可视化三维监控与展示：

图9  可视化三维监控图

配备三维实时动态监控的设备，展示三维仿真效果，有良好的显示效果。通过三维仿真的实施，实现以下工作目标：

（1)可以显示实时库存信息，包括所有货位的状态信息，有无货物、货物类别、货物状态等。

（2)可以显示搬运设备实时运作状态，数据必须真实可靠；

（3)可以分别显示货架每一层的情况，或显示全局情况，采用透视图的呈现方式；

（4)三维仿真系统具有可扩展性，未来自动化立体库设备增加时，可在原仿真系统中增加新设备的动态仿真、故障报警与处理策略、作业可追溯与记录等功能。

本文作者：张卫国