基于组态软件自动化立体仓库管理系统的开发

来源:用户上传      作者:鹿有杰 任有志 胡涛

　　摘要：为了解决自动化立体仓库在出、入库货物时信息处理和系统响应用时较长的问题，采用组态软件结合Access数据库并以PLC为控制器的方式，开发了一套自动立体仓库信息管理系统。依托三维力控组态软件平台设计了管理系统系统操作界面，Access数据库作为数据存储工具，PLC作为核心控制器，实现了出入库货物信息的自动录入、已入库货物的信息化查询、自动监控管理货仓状态、准确快速找到合适仓位。运行结果表明：使用组态软件结合Access数据库和PLC的方法与同类系统相比，完成一次出、入库平均用时较短，运输效率提升20%左右。该系统可以有效的减少信息处理和系统响应的时间同时使立体仓库管理和\行起来更加便捷、快速、稳定，满足当今对立体仓库智能化的要求，最终对提高工业综合智能化具有一定的参考价值。
　　关键字：管理信息系统立体仓库数据库信息化PLC
　　中图分类号：TP-273文献标识码：A文章编号：1672-3791（2022）08（b）-0000-00
　　第四次工业革命之后，智能化成为各个领域努力的方向和追求的目标，工业领域尤为明显，智能化制造车间的建造就是重要体现之一。智能化车间不仅可以避免因人为因素带来的误差，还是现代装备制造业提高产品质量和生产效率的重要途径，而自动化立体仓库是智能化制造车间任务连接的重要的组成部分和关键环节。
　　自动化立体仓库管理系统是体现立体仓库“智能化”的重要环节之一。在传统的立体仓库中每当有货物存入或者取出时，需要库管员手动记录货物以及仓位的相关信息，然后再进行出入库操作，这极大的增加了因人为因素导致的失误，同时也增加工人的工作量;在同类的立体仓库管理系统中，大部分采用C#作为开发平台，这导致系统的研发周期长、开发过程复杂同时对开发人员有较高的要求[1]。基于这种情况，研究选用三维力控组态软件结合微软自带的Access数据库并以PLC为控制器的方式，设计开发全新的自动化立体仓库信息管理系统，经过模拟仿真证明，该系统可以实现出入库货物信息的输入、查询、监控等功能，减少了工人劳动强度，有效提高了货物运输效率。
　　1自动化立体仓库系统的构成
　　如图1所示，实验用的立体仓库模型由左右两排货架组成，每排货架是十列八行，货架之间是堆垛机的巷道，堆垛机在巷道上可在X、Y、Z三个方向上自由移动，实现对货架上任意仓位的存取操作。货物的输入端和输出端由AGV无人自动导引小车实现，机械臂作为连接无人小车和堆垛机的桥梁，将待出库的货物送到AGV小车上，同时将待入库的货物从小车上运输到堆垛机上。
　　1.2管理系统的组织结构
　　仓库信息管理系统作为系统的核心部分，应该具备以下基本功能，即系统信息、出入库操作、查询管理、信息统计、帮助。系统信息功能主要是对整个管理系统基本信息的管理，包括登录系统人员的信息管理以及在货物进行入库操作之前，提前输入货物的名称、重量、材料等相关信息的管理等;出入库操作主要的功能是为货物选择最优的存储方案，实现该功能需配合PLC完成，系统收到入库申请时，作为控制器的PLC进行快速运算，规划出最佳的路线方案，堆垛机依据方案对货物进行出入库操作;查询功能主要是为库管员提供查询工具，可以实现对每个仓位的存储状态的监控，也可以查询具体某个货仓已存储货物的所有信息;信息统计功能主要是将货物的出入库的信息自动生成日志信息供库管员随时调用查看，同时作为管理系统自学习的数据资料;帮助的功能主要是关于该管理系统的基本介绍[2]。主要的组织结构图如图2所示。
　　1.3管理系统总体设计
　　北京三维力控公司开发的Forcecontrolv7.1组态软件操作简单、功能强大，内置很多组件、控件，可实现与外部数据的连接和交换，还有很多模型可供选择，所以信息管理系统拟采用该软件开发人机交互界面，要求界面既可以作为控制器的上位机又可以实现立体仓库信息的管理。
　　自动化立体仓库的仓位多，每个需要被存储的货物又有若干属性信息，还需要对登录信息、货物信息、出入库记录等信息进行汇总、统计[3]。这就要求管理系统需要快速处理成千上万条信息，如果单使用组态软件存储这些信息，需要占用大量的中间变量，导致信息存储和查询的速度变慢。微软办公软件自带的Access数据库作为专业的数据处理软件，可以实现对数量庞大货物信息的快速处理工作，通过在组态软件中编写程序的方法，可以实现对Access数据库的访问、修改，满足使用要求。
　　立体仓库信息管理系统还需要与控制器配合实现对堆垛机的运动控制。PLC最为工业中最常用的控制器，具有功能丰富的集中、通讯能力极强、成本较低的特点，并且可按照用户编写的逻辑程序执行相应的动作，所以选择使用西门子200SmartPLC作为控制器。
　　2管理系统实现的关键问题
　　2.1管理系统监控组态设计
　　系统监控部分主要实现的功能是首次运行系统对数据库的创建、打开，并将数据库的状态反馈给系统;提供给用户待入库货物信息的输入对话框以及对已入库货物信息检索的输出显示框;在手动模式下，设置了供管理人员对数据库内信息进行插入、删除等操作以及手动对货物进行入库、出库操作的按钮;可以时时监控每一个货位的存储状态;接收管理系统发送的命令和反馈信息并直接控制下位机完成动作[4]。
　　采用Forcecontrolv7.1组态软件开发监控系统。软件提供了丰富的组件，可以与多种数据库进行链接访问，支持多种通讯协议，可与西门子、欧姆龙等多种控制器进行数据交换，并且软件中的也提供了C语言脚本编辑器，供开发人员完成复杂控制要求。

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