RWCS物流設備控制系統(tǒng)說明書

1、8R-WCS物流設備控制系統(tǒng)V1.0在自動倉儲系統(tǒng)復雜多變的應用環(huán)境中，WCS必須要保證高可靠性和高效率。因此，WCS的規(guī)劃十分重要。 倉儲系統(tǒng)的發(fā)展離不開wiki物流/wiki裝備和物流軟件這兩個關鍵因素。通常，自動化倉儲物流系統(tǒng)軟件由兩部分組成：wiki倉庫 /wiki管理系統(tǒng)(WMS)、倉庫設備控制系統(tǒng)(WCS)。WMS不僅涉及倉儲系統(tǒng)的業(yè)務流程、業(yè)務規(guī)則，還涉及與整個大物流系統(tǒng)的各種信息接口， 這些信息接口使倉儲子系統(tǒng)和整個物流環(huán)境有機地結(jié)合在一起。協(xié)調(diào)運作。 在自動倉儲系統(tǒng)的規(guī)劃中，首先要解決物流系統(tǒng)的整體流程規(guī)劃、功能規(guī)劃等問題，以及為了滿足流程或完成功能所需要配置的相應硬件設備的

2、選擇問題；其次要解決物流軟件的規(guī)劃問題，包括WMS和WCS。 自動倉儲系統(tǒng)大致可分為三個層次，如圖1所示，最上層是WMS，負責倉儲業(yè)務邏輯的處理；最下層是具體的物流設備，如巷道堆垛機、AGV系統(tǒng) 等；WCS位于WMS與物流設備之間的中間層，負責協(xié)調(diào)、調(diào)度底層的各種物流設備，使底層物流設備可以執(zhí)行倉儲系統(tǒng)的業(yè)務流程，并且這個過程完全是按照程 序預先設定的流程執(zhí)行的。 調(diào)度控制軟件的規(guī)劃在自動倉儲系統(tǒng)中是非常重要的部分。在一個復雜的、高可靠性的系統(tǒng)中，調(diào)度控制軟件的重要性更加顯著。 設備調(diào)度控制軟件應滿足的要求 設備控制是指一種用來協(xié)調(diào)、調(diào)度底層物流設備作業(yè)的機制。WCS系統(tǒng)將負責控制實物的流動。

3、如托盤的流動。高度自動化倉儲系統(tǒng)中的物流自動化控制系統(tǒng)一般要滿足以下要求。 1應安全、高效地調(diào)度、協(xié)調(diào)底層物流設備運行。當然，這個要求在實際應用時可能會有些矛盾，如在調(diào)度一軌雙車時(在同一個水平運行軌道上擁有兩個可 以交叉作業(yè)的穿梭小車，由于兩個小車作業(yè)區(qū)的交叉，所以需要WCS對其進行必要的調(diào)度)，如果追求安全就會應該讓兩個小車距離遠一些。但如果追求高效，就 要求兩個小車只要不出現(xiàn)撞車就可以交叉作業(yè)； 2設備控制系統(tǒng)應能夠7×24小時全天候穩(wěn)定運行，故障時間應最小化，并且發(fā)生故障時可以很快恢復正常的執(zhí)行狀態(tài)； 3高度自動化倉儲系統(tǒng)雖然是先進和高效的方式，但資金投入很大，有些投資者可能

4、會選擇分階段投入，這也導致在項目中WCS軟件也應該是一個分階段實施的過程，因此要求WCS應建立在一個可以靈活伸縮的架構(gòu)之上； 4目前在軟件行業(yè)中新技術層出不窮，并且WCS位于承上啟下的中間層。它的上層WMS或下層物流設備都可能會出現(xiàn)變化，所以WCS應有完善的兼容不同技術、不同系統(tǒng)的能力。 典型的應用場景 WCS的作用是協(xié)調(diào)、調(diào)度自動倉儲系統(tǒng)中的各種物流設備，必然要和這些設備建立某種通訊機制，因此首先要解決的就是WCS與底層物流設備的通訊問題，通訊需要某種方式的物理連接。 圖2是一個比較典型的應用場景，從硬件網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)中顯示出WCS在系統(tǒng)中的位置。按照物理的硬件連接方式，把物流設備大致分為如

5、下幾類。 1物流設備A：可以通過多串口卡或5613卡等硬件卡直接連接上WCS； 2物流設備B：通過標準的以太網(wǎng)和WCS相連，包括有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡； 3物流設備C：通過信號轉(zhuǎn)換器把自身的特殊信號轉(zhuǎn)成標準以太網(wǎng)信號后和WCS相連，如經(jīng)常使用的串口聯(lián)網(wǎng)設備(如MOXA及研華的串口設備)就可以轉(zhuǎn)化串口信號和標準以太網(wǎng)信號； 4物流設備D：是一類自身帶有基于Pc的子調(diào)度系統(tǒng)的設備，如AGV或環(huán)形穿梭車等。WCS并不直接和這些設備相連，而是和它們的上位計算機通過以 太網(wǎng)相連，命令下達或者設備狀態(tài)的反饋都只涉及物流設備D的上位計算機，而WCS并不關心設備控制子系統(tǒng)是如何與設備相連接的。 通訊接口就象兩個人

6、交談，雖然他們之間的電話線連上了，但如果一個人講英文，另一個人講中文，會導致他們交流很難或根本不可能交流。 此外，還需要進一步考慮WCS。與每種設備通訊接口的問題。這就是通常所說的協(xié)議。通訊協(xié)議是一種邏輯結(jié)構(gòu)，主要包括如下關鍵點： 1設備通訊協(xié)議：一般是由各個物流設備子系統(tǒng)提供。WCS遵守。協(xié)議中描述了物流設備的基本功能、怎樣使用物流設備的公開的功能接口或要求WCS公 開的接口。需要特別注意的是，設備通訊協(xié)議是建立在標準通訊協(xié)議之上的，所以在WCS實現(xiàn)設備通訊協(xié)議時，需要考慮一些標準通訊協(xié)議的限定； 2標準通訊協(xié)議：TCP、UDP等； 3通訊硬件連接：以太網(wǎng)、紅外光通訊、無線以太網(wǎng)、串口(42

7、2/485/232)等。 WCS在典型場景中的應用 同時控制多種設備 高度自動化的倉儲系統(tǒng)一般都由多種物流設備組成，而且隨著流程、需求的變化。設備控制會變得更加復雜，如有時需要跟蹤設備控制子系統(tǒng)中任務的當前執(zhí)行情況，或單獨查看物流設備B中的某個設備狀態(tài)等。 這里需要明確的是，WCS通常并不直接控制物流設備的動作，而只是協(xié)調(diào)多種設備的工作。因為每一個設備都有自身的控制系統(tǒng)，在自動化系統(tǒng)中最常見的就 是PLC，WCS只需要和PLC中的控制程序通訊即可。其次，如果系統(tǒng)中的每一個設備都可以自主地完成某個特定流程，則WCS需要處理的工作量大大減少， 并且整個系統(tǒng)的通訊量也將減小，從系統(tǒng)運行效率和可靠性上

8、來看都是有利的。 自動倉儲系統(tǒng)的很多設備在處理任務時是互不相關的，例如兩臺堆垛機通常沒有任何相互影響的關系，所以為了高效地控制多種物流設備，從軟件技術角度考 慮，WCS應該是基于多線程或多進程的模式。每類設備或單臺設備對應相應的控制線程或進程。WCS并行地控制這些設備，將會提高系統(tǒng)的處理效率。 新增或更新現(xiàn)有設備 隨著物流裝備的不斷更新，不同的項目中完成相同功能的設備很可能是不一樣的，這就要求WCS可以根據(jù)項目中選用的不同設備，按照基本一致的模式去調(diào)度、控制這些設備，從軟件設計的角度就是常說的基于接口的編程，如圖3所示。 從圖3中看出，WCS對每種設備的控制大致歸納為兩個層次：設備控制層、設備

9、通訊層。這種劃分相當于把設備的通用控制邏輯抽象到設備控制層中，而設備 通訊層則只負責不同設備的連接。物流流程的執(zhí)行邏輯從上層經(jīng)過中間層的協(xié)議打包轉(zhuǎn)化成直接的特殊設備控制指令發(fā)到具體的物流設備中，物流設備的狀態(tài)則從反 方向傳到上層。 通過對每種設備的抽象分層后。各層的功能相對獨立。整個系統(tǒng)的耦合性大大降低，只要滿足一定的接口規(guī)范。就可以在WCS中單獨更換某一層，而不會對其 他正常運行的功能產(chǎn)生影響。例如，根據(jù)項目的實際情況需要把設備通訊層從TCP連接換成串口方式，或由于物流設備的更新，設備通訊協(xié)議出現(xiàn)了變化。此時只 需更換設備通訊層即可。 路徑管理 在自動倉儲系統(tǒng)的流程控制中。除了信息流程控制外

10、，還有很重要的實物搬運流程控制，這就是常說的路徑管理。在談到路徑管理或路徑優(yōu)化時，可能最先想到 各種最短路徑的算法，比如經(jīng)典的Dijkstra算法等。WCS的路徑管理也是建立在類似的算法基礎之上，但在實際應用時還需要結(jié)合自動倉儲系統(tǒng)物流設備 的特點做一些額外的考慮。 在自動倉儲系統(tǒng)中，某些關鍵設備對路徑的影響很大。甚至會影響到流程的正常執(zhí)行，如堆垛機一旦出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)的出入庫業(yè)務將受到很大影響。所以，WCS在執(zhí)行正常的最優(yōu)路徑搜索算法前，首先要考慮的就是設備是否可用。 其次。實物的流動肯定需要占據(jù)一定的物理位置。而物流系統(tǒng)中某臺設備的容量又是有限的，如果只是考慮路徑最優(yōu)，則大量物料都將會流向

11、某個關鍵節(jié)點，就 會引起在關鍵節(jié)點入口排隊和前置節(jié)點的阻塞問題，導致達不到系統(tǒng)的最大通過率，從而影響整個物流系統(tǒng)的效率。因此。WCS需要考慮設備的一些固有屬性和運 行特點來修正相應的搜索策略。 總之，在自動化物流系統(tǒng)中應用最優(yōu)路徑算法前，需要根據(jù)項目的需求作一定的調(diào)整，即WCS要注意到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓撲圖是根據(jù)設備的狀態(tài)隨時可能發(fā)生變化的，這樣才能滿足實際的業(yè)務或者設備運行的特點。 總之，在自動倉儲系統(tǒng)中應用WCS，除了要考慮軟件或其他技術方面的原因，選擇合適的控制策略對整個系統(tǒng)運行的效率、安全性和穩(wěn)定性都有很大影響。從 非技術、非策略的方面考慮，在實際項目的實施過程中，實施人員或WCS開發(fā)團隊應向最終用戶清晰、完整地傳達WCS的特點和操作要領，這樣才能使WCS真 正運行在一個可維護的、穩(wěn)定的環(huán)境中，真正最大限度地發(fā)揮WCS在自動倉儲系統(tǒng)中的功能。WCS