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        自動化立體倉庫管理與監控系統探討

          信息來源:   發布時間:2021-08-30  點擊數:

        1 自動化立體倉庫監控系統問題與現狀

        近些年來, 自動化立體倉庫應用越來越加廣泛, 從上世紀60年代開始, 我國已經開始自動化立體倉庫的建設, 倉儲物流技術得到普遍重視。監控系統是自動化立體的重要組成部分, 是自動化立體倉庫管理、監控功能實現的主要基礎, 處于上位管理級和下位控制級之間, 對自動化立體倉庫運行的可靠性、安全性有著重要影響。

        在自動化立體倉庫監控系統中, 國外應用的大多是成熟組態軟件設計的, 比如德國西門子Win CC、美國Wonderware公司In Tou等, 雖然存在復雜程序腳本易死機的不足, 但其界面較為美觀, 可以實現對出入庫等的實時監控。

        就我國自動化立體倉庫現狀來看, 在技術研究、設備開發等方面已經有了長足進步, 但是受傳統的重生產、輕流通觀念限制, 自動化立體倉庫監控系統方面發展較為緩慢, 遠遠落后于國外先進水平, 對自動化立體倉庫管理水平的提升造成了阻礙。

        在現代社會經濟發展中, 物流越來越頻繁, 對經濟發展的影響越來越大, 自動化立體倉庫系統作為一種先進物流技術, 提高系統運行水平十分重要。監控系統作為自動化立體倉庫系統的重要組成部分, 加強對監控系統的研究, 改進當前監控系統的不足, 有著重要現實意義。

        本文就針對自動化立體倉庫監控系統實時性差的問題, 通過分析監控系統的需求、功能, 利用仿真和組態軟件, 設計三維可視、實時監控的監控系統。

        2 自動化立體倉庫三維可視化監控系統設計

        2.1 監控系統的需求與功能

        在自動化立體倉庫三維可視監控系統設計開始之前, 必須對其需求與功能加以了解, 才能保證設計的監控系統符合實際情況, 具有實用性, 這也是系統建模的重要依據。自動化立體倉庫監控系統的需求與功能主要包括五個方面, 分別是:

        (1) 安全登錄, 是系統運行安全穩定的基本保障, 通過在登錄系統中設置賬號、密碼和等級權限, 預防無關人員登錄操作。 (2) 監控主界面, 是自動化立體所有活動的展示平臺, 也是整個監控系統的核心所在, 可以直接觀察、了解倉庫的出入庫狀態、叉車位置等情況。 (3) 實時趨勢圖, 是反應立體倉庫貨物動態變化情況的重要途徑, 多使用曲線圖, 對貨物信息的查詢、管理有著重要作用。 (4) 系統報警, 主要是針對倉庫運行過程中發生的故障問題, 發出報警信息, 提高故障排除效率, 包括系統報警日志、匯總窗口等。 (5) 報表生成, 是立體倉庫生產管理的重要工具, 記錄著生產過程中的各種數據, 對生產狀況查詢、管理決策等有著重要作用, 存儲格式需要根據接口模式來選擇, 多為ODBC或DBF。以仿真軟件和組態軟件為基礎, 自動化立體倉監控系統功能的實現如圖1所示。

        圖1 監控系統功能設計圖

        圖1 監控系統功能設計圖   下載原圖


        2.2 基于仿真軟件的三維監控

        仿真軟件是一種重要的優化方法, 是通過對系統方案的模擬仿真, 來驗證其合理性、科學性, 從中選擇最佳的方案。對于自動化立體倉庫監控系統而言, 仿真的結構由硬件PLC、軟件RSTest Stand仿真平臺兩部分, 前者負責采集現場數據、邏輯控制設備, 后者負責模擬仿真設備和執行過程, 兩者間以RSLinx通信軟件實現數據傳輸, 具體如圖2。

        圖2 仿真監控系統數據傳輸示意圖

        圖2 仿真監控系統數據傳輸示意圖   下載原圖


        在仿真軟件的監控三維可視化開發中, 其方法步驟如下:

        首先, 工程創建。在仿真軟件RSTest Stand中, 找到File→New, 建立新的項目, 定名litiku并選擇硬盤存儲途徑, 為其它項目文件、組間提供存儲位置。

        其次, 組態通信建立。在RSTest Stand與控制器之間, 本設計采取OPC服務器通信方式, 采取的RSLinx, 客戶端是RSTest Stand, 彼此間可以進行點對點通信。在通信服務器建立中, 打開RSLinx軟件, 點擊菜單欄中的DDE/OPC→Topic Configuration選項, 在Topic List中建立新主題, 定名litiku_topic, 然后, 從數據源窗口中, 選擇處理器模塊, 確定通信處理器MicroLogix1500與litiku_topic間通信, 最后, 點擊Apply項, 就可以建立OPC服務器。在服務器建立之后, 從RSTest Stand菜單欄的查看選項中, 依次打開工程屬性、屬性編輯器、通信項、瀏覽有效服務器項后, 選擇RSLinx Classic OPC Server, 點擊確定后, 就可以完成系統服務器、客戶端的配置與連接, 以保證上位仿真機能夠實現對底層PLC數據的采集。

        第三, 設備資源創建。在項目創建和通信配置完成后, 需要進行系統仿真環節, 此時, 就必須創新設備資源, 滿足仿真系統需求, 使其能夠完成執行過程。設備資源的創新有兩種方式, 一是利用軟件自帶的設備資源庫;二是用戶自定義, 本文采取的是第二種方式, 其方法是:從項目模型的litiku文件夾中選擇New Resource, 雙擊顯示資源屬性對話框, 設置新資源名稱、類別, 即可得到新建設備資源。

        第四, 資源變量定義。在設備資源中, 各個資源都有其特有的變量, 其作用包括連接和流程圖編寫兩方面。在變量連接中, 有內部連接和外部連接兩類, 前者是資源變量之間的互相連接, 使變量間可以相互作用;后者是資源變量與PLC變量標簽的連接, 實現仿真軟件與PLC間數據相互傳輸。在設備資源變量定義中, 依次點擊Variables、Add Variable, 就對變量添加了新標簽, 設置標簽的名字、類型和初始值等, 用Connections、Tag分別表示內、外部連接。

        第五, 流程圖編寫。設備資源本身與變量定義都無法使其具備屬性, 比如傳感器資源本身是沒有檢測功能的, 需要通過流程圖編寫來完善。在流程圖編寫中, 先右擊選定需要編寫的資源, 選定Logic View后打開流程圖編輯器, 從工具欄中選定流程圖編輯元素, 填入相應的程序語句, 即可得到需要的流程圖。

        第六, 三維模型創建。通過點擊菜單欄Scence→New Scence新建三維場景;然后, 從圖形庫中選擇圖形后將其拖拽到視圖中, 雙擊圖形后對圖形位置、大小、顏色等進行設置, 構建出立體倉庫的虛擬模型, 如圖3所示。

        圖3 立體倉庫虛擬三維模型

        圖3 立體倉庫虛擬三維模型   下載原圖


        第七, 變量控制建立。三維場景中建立的立體倉庫虛擬模型在初始是靜態的, 為了反映倉庫動態執行過程、現場情況, 就需要建立變量控制, 也就是把圖形屬性與對應資源變量關聯起來, 具體方法是:右鍵點擊目標圖形, 選擇Object→Variable Controls, 顯示變量控制對話框, 根據對話框右邊的圖形屬性, 將對應的資源變量拖拽到控制目標圖形屬性上。

        最后, 操作平臺建立與仿真調試。創建新的空操作臺, 點擊litiku文件夾New Operator Consoles項, 將新建空操作臺引入其中, 再把仿真軟件中的指示燈、按鈕等操作臺設備拖拽添加到操作臺上, 即可完成操作臺建立;通過點擊操作臺仿真按鈕, 仿真軟件就會模擬倉庫運行過程, 觀察運行效果, 對于不理想情況可以通過編輯狀態修改來更正, 也可以根據用戶自身需求, 對參數進行修改, 從而改變立體倉庫中相關系統設備運行情況。

        2.3 基于組態軟件的功能設計

        組態監控系統包括三個組成部分, 分別是PLC控制器、組態軟件和數據庫, 控制器與組態軟件間數據傳輸是通過RSLinx OPC服務器完成的。在組態軟件基礎上設計監控系統功能, 其方法步驟與仿真軟件基本類似, 具體為:

        首先, 項目創建。使用組態軟件RSView32, 點擊File→New創建新項目, 名與存儲與上述相同。

        其次, 組態通信。OPC服務器建立與上述完全相同, 都是通過RSLinx軟件完成的。但客戶端改為RSView32, 需要從其項目管理器System文件夾選擇Node項, 在節點編輯器中命名為litiku_node, 選擇OPC Server作為數據源, 服務器列表、類型、訪問路徑依次選擇RSLinx Remote OPC Server、Local、litiku_topic, 實現上位機組態軟件對底層PLC數據的采集。

        第三, 標簽數據庫。在RSView32的ystem文件夾中, 打開Tag Database, 得到編輯器, 點擊Edit→New Folder, 創新標簽文件夾, 保存、管理立體庫監控系統相關模擬量、數字量標簽。

        第四, 界面創建。直接調用RSView32自帶圖形或者使用直線、矩形等基本圖形并填充顏色, 就可以創建出合適的界面, 具體過程是從Graphics文件夾中找到Display, 打開圖形顯示編輯器, 按上述方法進行界面創建。

        第五, 動畫連接。動畫連接是畫面動作實現的步驟, 要關聯圖形元素與對應的標記變量, 當任務復雜時, 需通過VBA程序來完成, 動畫連接的對話框中包括圖形位置、顏色變化、填充以及可見、旋轉等多方面屬性。

        第六, 實時趨勢圖。創建保存Trend新畫面, 在工具欄趨勢圖項中建立趨勢圖畫面, 雙擊后得到對話框, 分別對橫軸時間、縱軸數量、數據源以及畫筆標簽、線條顏色進行設置。

        第七, 報警設置。一是在標簽數據庫中新建報警標簽, 設置等級、提示信息等;二是新建報警畫面, 通過報警匯總按鈕, 建立報警匯總信息表, 加入標簽名稱、報警等級和時間以及提示信息等;三是設置報警日志, 在對話框中設置保存時間、路徑等。

        第八, 數據庫連接。一是創建ODBC數據源, 以將數據記錄存儲到數據庫中, 按照控制面板、管理工具、數據源順序依次打開, 點擊DNS→添加→Microsoft Access Driver, 加入新數據源;二是創建數據記錄模型, 通過Data Log Setup的對話框, 設置存儲格式、時間間隔與數據標簽即可。

        3 結語

        在現代自動化立體倉庫中, 對監控系統的要求越來越高, 實現監控系統三維可視、實時性是必然要求。對此, 本文通過利用仿真軟件和組態系統, 研究了三維監控與監控功能實現的方法, 設計出三維可視化立體倉庫監控系統, 為自動化立體倉庫監控系統的改進提供借鑒。

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