自动化立体仓库的发展离不开物流装备和物流软件这2个关键因素。自动化立体仓库系统软件通常由2部分组成:仓库管理系统 (WMS) 和仓库设备控制系统 (WCS) 。WMS涉及仓储系统的业务流程、业务规则, 及与整个大物流系统的各种信息接口, 这些信息接口使仓储子系统和整个物流环境有机地结合, 协调运作。

对于大型自动化立体仓库, WCS是1个3级的计算机管理与监控系统。其采用可编程序控制器 (PLC) 实现执行机构动作控制, 在监控计算机与各可编程控制器之间建立特殊的网络连接——现场总线, 组成分布式控制系统。自动化仓库的监控系统承担着自动仓库的中心控制工作, 是自动仓库控制系统的核心。一方面负责协调控制各套机构的操作作业, 完成整个自动化仓库运行状态的监控工作;另一方面通过计算机网络, 接受管理计算机发出的出入库操作任务单, 并及时返回出入库操作的任务完成情况报告。运行于管理计算机的管理系统软件完成库存控制与统计、出入库作业任务发布工作, 同时作为WMS系统的组成部分, 担负着与系统中央计算机的联网工作, 是自动化仓库与生产系统之间的纽带, 构成管理计算机——监控计算机——执行终端机PLC 的3级自动化仓库管理与监控系统。企业要将自动化仓库控制系统与企业生产管理的需求紧密联系起来, 必须建立两者之间信息平台, 而组态软件WinCC是构建这种联系的有效途径。

工控组态软件WinCC是集成的人机界面系统和监控管理系统, 是西门子公司过程自动化领域中的先进技术与微软公司强大软件功能相结合的产物。它包括图形设计器、报警记录、标记记录、报告设计器、全局脚本、控制中心、用户管理等功能, 具有高性能的过程耦合、快速的画面更新以及可靠的数据管理的特点。

对于大型自动化立体仓库项目, 开发控制程序和调试的时间是必须考虑的因素。但是出于可靠性的考虑, 须将控制系统的功能分离:下位机执行保护、控制和数据的采集, 脱离上位机也能独立对系统进行控制;上位机执行显示、操作、报警、储存等。采用西门子的PLC系列及Step 7软件实现上、下位机通讯。由于Step 7中定义的变量可以在WinCC中直接使用, 因而可大幅降低工程时间。

系统上位机采用工业用计算机, 配置为CORE2、1G内存、256G硬盘、21英寸显示器, 运行中文Windows XP专业版操作系统, 组态软件为WinCC6.1中文版, 通过CP5613通信卡 (MPI/Profibus) 与下位机通信;下位机采用S7-300系列中的CPU315-2DP, 共21块I/O卡。由于整个处理工艺的占地面积较大, 控制回路多, 为了避免铺设大量的控制线路, 采用西门子的ET200模块将部分I/O放置在距离中心控制室较远而控制点又较集中的地方, 利用西门子的Profibus-DP通信协议形成远程I/O。

本系统的设备较多, 不能将所有的功能都显示在1张画面中, 而是按照功能分级置于多张画面内, 分为当前作业、联机选择、数据库连接、召回故障处理功能, 使用鼠标按钮动作进行切换。用WinCC的脚本编程, 在按钮动作中调用它的内部函数实现功能切换。

(1) 组态1幅背景画面, 包括要显示的静态文本、Ole (例如时钟) 、图形切换按钮及退出按钮。

(2) 在背景画面中插入智能对象 (smart object) 中的画面窗口 (picture window) , 并且使其尺寸与其分级画面相同。

(3) 在相应的切换按钮的属性→事件→鼠标动作中编写如下C语言脚本代码:

#include"apdefap.h" void onclick (char *lpsz picturename, char *lpsz objectname, char *lpsz propertyname) {setpicturename ("背景画面", "画面窗口"} //"背景画面"为始终显示的静态背景的属性名, "画面窗口"为在背景画面中插入的画面窗口属性名//。

WinCC内部图库中集成了很多图形对象, 如电机、阀门等。对于自动化立体仓库, 为了使组态画面贴近实际, 能够更好地反应现场工况, 图库里的元素并不能满足要求。可以利用WinCC的画图工具绘制相应的图形元素, 并使用C脚本使其产生动画效果。

工业现场的安全极其重要, 发生故障时, 应能在第一时间以多种方式通知操作人员。现代微处理计算机的处理速度可以完全胜任同时处理图形、语音。而WinCC本身并不能产生语音的功能, 也不提供处理声音的函数。为解决该问题, 采用全局脚本中的C脚本添加全局动作, 定时访问故障标志。如果有故障标志即调用1个用VB编写的可执行文件, 使计算机发出蜂鸣声, 实现报警的功能。

WinCC采用面向对象的技术, 类似Visual Basic语言。对象的属性可以进行设定或编程以实现对该对象的动画及事件的触发, 内嵌的MS C语言减少了开发者的学习时间, 并增加其灵活性。如果熟悉Windows的SDK编程, WinCC中调用Windows系统的API函数完全可以实现VB、VC等高级语言所能实现的功能。WinCC是针对工业现场设计开发的, 在开发时间和易用性、稳定性上要优于VB和VC语言。

自动化立体仓库管理与控制系统是企业或公司计算机集成系统WMS的组成部分, 对底层自动化设备进行控制和管理。它是针对具体的自动化仓库的数据管理系统, 是较独立的子系统。基于Windows XP 操作系统的组态软件WinCC的功能、开放性和现代化程度使它成为构造企业控制和信息平台的理想选择。