智能仓储：立体仓WCS设计

2025-01-25 本文已影响0人陪学

自动化立体仓库简称高架仓库，是采用高层货架存放货物，以巷道堆垛起重机为主，结合入库出库周边设备来进行作业的一种仓库。

立体仓主体由货架、巷道式堆垛机、输送机等组成。

电气控制系统、上位监控系统（Warehouse Control System，WCS）、库存管理系统（Warehouse Management System，WMS）实现自动化作业。

WCS是WMS和物流设备（堆垛机、输送机等）间的桥梁，负责协调、调度底层物流设备执行仓储系统的业务流程，让过程按照程序预先设定流程执行。

WCS 系统根据底层电气硬件不同需选择不同平台，如：

底层硬件用德国西门子可编程逻辑控制器（Programmable

Logic Controller ，PLC）， WCS 开发要基于西门子WinCC平台或微软VisualStudio C# 平台，这两个平台是市场主流的工控开发工具。

WCS 的基本功能

WCS 连接电气控制系统和库存管理系统，实现：

1、WCS 通讯功能

WCS 的主要功能之一是通讯，既包括与底层PLC 设备的通讯，也包含与WMS 的通讯。

WCS 从WMS 接收入、出库作业指令，将指令转换成PLC 可识别的信息下发给PLC，同时采集PLC 数据，将设备状态、作业状态反馈给WMS。

通讯结构关系图

2、WCS 任务管理功能

WMS 下发的托盘入、出库任务，WCS 依据特定的排序原则，根据设备状态进行管理，使不同的作业发送给对应的设备。

WMS 下发的作业数据中带有优先级信息，WCS 可以将优先级作为第一排序依据，对于相同优先级的作业，按照作业下发时间进行排序。
当入库、出库作业同时存在时，如没有特殊的需要，WCS 保证两种类型的作业交叉进行，同一巷道内的作业，堆垛机执行完一条入库作业后再执行一条出库作业，即实现“一入一出”模式，避免入库托盘长期等待设备执行，造成后续托盘堵住输送机上的其他托盘的入库作业。
WCS具备对当前作业人工干预处理功能。如作业查询、作业状态分类查看、手动优先出库、手动完成作业、手动删除作业等。

3、WCS 手动任务

WCS 不仅接收WMS 的作业任务，操作员也可以手动生成作业。方便WMS 通讯中断期间临时生成作业，或处理部分异常作业。

按立体库设备，将手动作业划分为：

按作业的种类，WCS 手动任务包括：

4、设备操作和状态显示

立体仓库主要运行设备是堆垛机和输送机，WCS对这两种设备进行操作，并根据设备的状态触发传递相应的作业指令。

常用的操作包括：

对某设备PLC联机或脱机操作，根据现场情况选择需要联网的设备，只对成功联网的设备发送作业指令，防止非工作设备的误动作引发异常。
将堆垛机的联机、脱机操作状态上传给WMS，WMS依据堆垛机联网信息判断某巷道库存是否可用来进行出库作业的下发，对于入库作业、巷道堆垛机是否可用是WMS给入库托盘分配库位的依据之一。
方便操作员掌握设备的状态，设备联机、脱机、待机、工作、故障等状态，在WCS界面直观显示，如：

不同颜色文字显示或特定的图形显示。

对移动设备如堆垛机，可根据PLC行走数据在画面中显示设备的大概位置；

对非移动设备如输送机，显示其上的托盘占位信息。

WCS的设计要点

WCS的作用主要是与物流设备建立通讯协议，协调、调度自动仓储系统中的各种物流设备。

达成这一目标，必然要和设备建立某种通讯机制。因此，首先要解决的是WCS与底层物流设备的通讯问题。

通讯问题的解决靠系统与每种设备间建立一种通讯协议，就是通常所说的接口协议。

通讯协议的关键点包括：

WCS并不直接控制物流设备动作，而是协调多种设备的工作。

每一个设备都有自身的控制系统，自动化系统中最常见的就是PLC，WCS只需要和PLC中的控制程序通讯即可。

如果系统中的每一个设备都可以自主地完成某个特定流程（设备自主的控制程序相对比较稳定，以及拥有成熟的优化算法），WCS就只需接受WMS任务发送，根据仓库作业流程的特点，制定合理的分配策略、执行策略发送协调指令就可以。

因此，WCS除了要考虑软件、技术等方面，同时，选择合适的控制策略对WCS系统运行效率、安全性、稳定性都有着很大影响。