电池立体库管理软件设计及应用

2017-06-09张利伟董彦敏高朝阳黄国明李杨

科技资讯 2017年12期

张利伟　董彦敏　高朝阳　黄国明　李杨

摘要：自动化立体仓库是现代企业及物流技术的核心，其高空间利用率和强储存能力，已经成为现代企业物流管理不可缺少的仓储技术。自动化立体仓库包括计算机系统、电器部分和机械部分。计算机系统中的控制管理软件为其核心部分，负责出/入库货物的管理、库中货物的台帐管理、立体仓库中库位的管理等。该文针对电池立体仓库进行设计和应用。

关键词：电池立体仓库计算机软件控制管理

中图分类号：TM911.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0016-02

自动化立体仓库是实现仓库立体化和自动化管理的重要手段，是现代化仓库的发展方向，它适用于现代企业原料和成品的仓储管理。近年来，随着我国新能源行业高速发展，单纯的原料及电池储存管理已经不能满足企业发展需要。电池企业要求仓库管理自动化和信息化，以适应市场经济发展的需要。电池立体仓库有三大部分：计算机系统、电器部分和机械部分。其中计算机系统中的监控及管理软件为核心部分，是立体仓库系统的控制指挥中心，负责电池出/入库管理、电池台账管理，电池库位管理，堆垛机升降台位置检测与控制、穿梭车控制。此外，还对检测到的控制信号进行判定，提高系统的可靠性能。在电池立体仓库的设计与工程实践中经过反复改进，最终形成一套实用的、高可靠性的立体仓库管理控制软件系统。以下介绍该软件系统的特点及主要功能。

1 系统主要功能

电池立体仓库完全在计算机系统的控制和管理下，通过分选平台、堆垛机和穿梭车完成电池托盘的自动出/入库工作。电池入库时组别信息与托盘、库位绑定，出库时进行解绑，同时自动更新电池台账。此作业方式在提高电池储存工作效率和管理水平的同时，降低了劳动强度。主要功能业务解释如下。

1.1 用户信息管理

用户信息管理主要包含：用户管理、权限管理及密码修改。主要是对不同权限人员的使用职责进行区分，避免出现误操作，导致控制系统故障。

1.2 基础数据管理

基础数据管理包含：电池管理、属性管理、货架管理和托盘管理。主要对电池型号、条码、数量、组别信息、入库日期进行管理；此外，还对货架号和托盘数量及条码进行统计管理，为库存账实相符提供数据基础。

1.3 仓库作业管理

仓库作业管理是电池立体仓库设计的核心内容，主要包括入库作业、出库作业及盘点作业。主要类型有：（1）生产入库：入库电池数量、条码与托盘绑定，托盘条码经过扫码后自动进入立体库货位，并在监控界面显示。（2）异常品入库：生产异常电池经过判定自动进入异常品区域及货位；（3）归还入库：借出实验电池或其它用途，经过判定后自动进入试验品区域及货位。（4）发货自动出库：根据出库电池型号及性能要求，以先进先出的原则自动出库；（5）抽检及其它出库：根据出货类别进行指定自动出库。为提高堆垛机和穿梭车运行效率，在指令编辑时可同时编辑100条以内的作业指令，实现连续化作业；此外，设计了入库、出库同时进行的复合操作，一个入库和出库为一组，提高堆垛机的运行效率，堆垛机一次能接收4组入/出库信息，并且连续完成入/出库操作。

1.4 数据查询管理

电池立体仓库的所有电池建立明细账，不但对现存电池建挡，而且对进、出库的历史信息进行详细记载。明细账中记录着货物的所有信息，比如：型号、条码、状态、组别、出/入库日期和时间、出/入库经手人等。立体仓库的库存货物情况、历史资料、货位详情都能随时了解。报表主要包括：出/入库情况的班报表、日报表、月报表、季报和年报表，不同型号电池的分类报表等。

1.5 任务管理

在出/入库过程中，有可能突然停电或发生其他故障，导致出/入库操作没完成，或者完成了出/入库操作，还没来得及记账，导致库中电池数量与账目不一致。因此，系统中设置了在途状态数据临时文件，记录出/入库操作的状态直至整个操作完成后才自动删除在途数据。一旦出现故障，调用突发故障处理功能，根据在途数据进行处理，保证实物与账目的一致。

1.6 系统管理

系统管理设计有操作日志管理和数据备份管理。日志管理设有各种的查询功能，包括：任一时间或日期段的出/入库情况、历史数据、每个操作员的实际工作情况、在途数据、堆垛机运行状态和出/入库的汇总信息等。为避免服务器硬件或系统出现故障，导致数据丢失，专门设计对热备份处理程序。

1.7 接口管理

軟件系统包括三部分：WMS系统、WMCS系统、分选平台PLC部分、堆垛机PLC部分、穿梭车PLC部分。工控机中WMS及WMCS部分完成整个系统的控制与管理；堆垛机是沿轨道行走装置，根据工控机系统指令完成出/入库工作，同时，把检测到的信息和工作状态发送给工控机；穿梭车和分选平台完成各库口托盘的出入，通过红外装置完成通信工作；监控通信功能完成工控机与PLC之间的数据通信。

2 软件设计与实现

2.1 工控机与PLC的通信协议

（1）通信相关参数波特率：1 200～3 600 BIT/S可选择；奇偶校验：偶校验；数据结构长度：11位；忙信号：无；接口：RS232。

（2）堆垛机接收任务报文长度10个字节，其中任务号用1个字节，对应的位表示任务号，无任务时字节值为“00”；目的地址和源地址分别用4个字节表示；1个字节表示数据发送状态。堆垛机发送信息报文：报文长4个字节。第a1个字节表示任务完成情况，对应的位值为“1”时，代表该任务完成，否则，任务未完成。第2个字节表示堆垛机的当前状态和堆垛机叉所在的位置。第3个字节表示故障状态，包括：空出、满入、硬件故障、数据错误、要求数据重发等。第4个字节表示堆垛机是否在通信区及批量任务是否完成等信息。

2.2 开发工具

软件系统涉及立体库中电池的管理、库位状态、升降台位置检测及控制、堆垛机控制及监测、穿梭车控制及检测，是数据库和控制的混合体。因此，堆垛机控制采用PLC，可靠性高；数据库用SERVER，方便库位和库存货物管理和查询，方便库位和库存货物管理和查询；宿主语言采用了VB[1]，容易调试和方便对数据库存取；涉及到通信和控制部分，用VC编码实现[2]，克服了VB对位操作麻烦及不能在控制板地址存取数据的缺点。整个立体仓库的计算机连成一个局域网，每台工控机控制一个堆垛机，堆垛机活动在允许范围。库存货物及库位信息记录在服务器的数据库中，通过查询工作站随时可了解。

2.3 算法描述

出/入库包括根据入库日期先进先出规则出库、指定货物号出库。入库有单独入库和入库、出库混合操作。库位优化是在指定货物品种后，库房内部货物位置变化的一系列操作，其结果把要出库的货物移动到出口附近。所有出/人库操作都是在堆垛机收到工控机指令后完成的，库内、库外的货物交接通过升降台完成。状态监测和一切有关控制由计算机系统负责完成。

3 系统容错措施

系统采用多层结构设计来防错，各层之间既可互相通讯也可独立工作；WMCS/WMS设计分为四层，即：服务层、管理层、监控层和执行层。

（1）服务层由系统服务器提供数据库服务，通过局域网与管理层进行数据信息的交互与处理，并实现与业务系统信息集成与资源共享。

（2）管理层完成系统的高级管理工作，负责仓库系统的货位管理、入出库管理、查询报表、库存分析、系统维护、故障分析等工作，实现与服务器和监控系统的信息交互与作业指令下达。

（3）监控层负责接收和转发、协调管理系统的入出库指令，完成作业指令的分解、排队和下达，控制物流设备的各部执行机构；接收和处理控制系统的各种信息的实时采集和动画跟踪。是联系管理和控制系统的心脏。监控层与执行层之间通过OPC（用VC开发的）进行连接。

（4）执行层通过各环节执行机构，执行、跟踪并依次完成作业指令规定的任务。

每层的系统在正式运行前都经过严格的测试，并对关键环节进行日志的记录，以便在出现问题时及时进行分析和处理。

4 结论

（1）系统投入使用半年来，性能稳定，效果良好。软件经过一次升级后，功能更趋完善，操作更方便，可靠、实用。

（2）立体仓库中可靠检测装置的安装和软件中巧妙的容错措施相结合，成功地解决了令人头疼的 “空出”问题。

（3）电池立体仓库实现“按组管理模式”，极大提高电池分选效率。

参考文献