弁言
做为模范的主动化物流仓储做战之一，主动化平面堆栈在各行业中的袭用越来越普遍，它替代了保守的平面堆栈和货架,经过充足欺诈空间高度，增进了不异占大地积上的可用储备空间;经过堆垛机和货叉的神速挪动，实行了由物到人的便利存取;经过配套音信治理系统，抬高了库房及物料治理的做事效率和音信化程度。主动化平面堆栈的主体由货架、堆垛机、运输机及操纵管制系统构成，可引入AGV小车完竣托盘或料箱的流转及搬运职责,抬高了一切系统的主动化程度，能同时完竣物料的存取及音信储备本能。这此中，操纵管制系统要紧由堆栈管制系统(WCS)和WMS构成，在主动化平面堆栈系统中起着主宰性的影响。
WCS是堆栈管制系统(WarehouseControlSys-tem)的缩写。WCS是介于WMS系统和可编程管制器(PLC)系统之间的一层治理管制系统。它与WMS系统举办音信交互，采纳WMS系统发来的指令，举办空间计较和职责优先级调配以后,将其发送给PLC系统，进而启动主动化平面堆栈及运输做战触发相应的呆板举动。它也许将PLC系统的状况及数据实时收罗并反响在软件界面上，便欺诈户举办手动操纵及监控做战的实时状况。WCS时常由WCS效劳器、WCS管制做事站两部份构成气效劳器负责与WMS或其余系统的音信交互,同时负责维持背景数据库。管制做事站做为主动化平面堆栈的焦点管制系统，负责向干系呆板做战发送实行指令及获得做战的实时状况,并实时上报至效劳端。
WCS体制架构
WCS系统的整个架构采纳四层布局自上至下举办扶植,别离为:袭用层、效劳层、本能层和数据层，如图1所示。图1：WCS体制架构
袭用层:系统袭用的前端形状，可遵循客户须要举办不同平台的搭建。袭用层负责用户界面的显现和数据音信的显示，以及部份管制本能的进口，错误交易逻辑或数据操纵举办办理。
效劳层:与做战的通信须要搭建PLC通信效劳，完竣PLC状况音信的读取和操纵指令的写入;数据库拜会效劳完竣系统内部治理和管制音信的纪录及读取;可视化结果的实行须要具备资本文献读写和加载效劳；WCS与外部上游治理系统（WMS、ERP、SAP、MES等）或管制系统（PDA.RFID、PAD、LED等）举办音信交互和指令下达，经过外部系统接口完竣效劳。
本能层:分离详细的交易逻辑，针对特定的做战职责举办操纵，负责对拜会效劳挪用的数据模子举办办理，完竣数据的治理和袭用工能的实行。
数据层:针对PLC状况点举办数据收罗,缔造长久化的数据模子，供效劳拜会和本能挪用。针对数据库目标实体举办储备和治理，完竣编程目标和数据库表之间的映照。
经过该架构的计较，使得软件系统布局的区分更为明白，在保证本能模块自力完全的同时低沉了耦合度;有助于开垦团队合营合营，增进合营开垦和资本同享，办理了协同开垦过程中的争持题目;抬高了各本能模块的可复用性，使得开垦成本和后期维持成本都大大低沉。
WCS本能实行WCS的焦点本能模块如图2所示。
职责调动模块:对上游系统发送的主动收支库职责及自己倡导的手动收支库职责生成队伍，并遵循插入优先级举办排序，如做战产生报警，可对队伍举办改革和清空等操纵。
手动管制模块:包含手动岀入库职责的倡导，对巷道举办封闭，管制运输机举办挪动,对做战报警举办整体复原。
做战监控模块:包含整个布局鸟瞰动态图，堆垛机程度挪动实时地方监控,提高机实时高度显示，管制形状显示，挪动做战的速率、加快率、功耗、运转时长、电流值,储备空间散布，料箱或托盘状况,以及部份关键PLC状况点显示。
参数扶植模块:包含货位初始化及禁用操纵，料箱或托盘的初始化及凝结操纵,PLC通信须要参数扶植和数据库效劳须要参数扶植等。
系统治理模块:包含用户脚色缔造及账号暗码治理,脚色权力分派及扶植，系统收支库操纵日记纪录及盘查，做战报警纪录阅读及检索，针对收支库频率、料箱哄骗频率、做战报警频率等数据的统计图表.
图2：WCS本能模块系统过程计较WCS可遵循理论须要接入扫描枪、RFID、PDA等繁多周边做战,接口对接方法繁多，应包含绝大部份市道合流的数据对接方法,譬喻,WEBSERVICES数据库核心表、SOCKET报文、REST、HTTP协定等，并可遵循客户理论须要完竣数据及本能接口的定制开垦。底下以与WMS对接为例举办表明,WCS效劳探测到数据表中纪录产生改变，遵循操纵范例辨认收支库操纵范例，遵循料箱号和取货标语举办做战举动指令发送,遵循职责状况举办功课前提改变。收支库过程如图3所示。
图3WCS与WMS对接过程
项目案例
(1)项目简介：
客户为烟台某集橡胶油封、PTFE油封、聚氨酯高压油封等产物的研发、缔造于一体的专科化公司。经过为其供应双储备位的主动化平面堆栈做战,并在项目中袭用本文计较的WCS,对其总计多种规格的系列产物举办管控，包含减振器油封、带动机油封、气门油封、传动系统油封、车桥油封、转向系统油封、轴承油封、液压缸油封等的原材料、半成品和成品。该项目WCS计较与实行,使堆栈的岀入库、搧动、库存迁徙和库存清点等平日交易都也许褂讪、高效地举办，并也许应对多用户协同哄骗和职责穿插排序的情形，增进了客户的音信化扶植和智能临盆。
(2)手艺门径：
首先，以本文提议的架构搭建思绪做为整个计较的前提。其次，基于客户理论的交易特性举办须要懂得，对客户的理论本能需乞降交易过程举办了归纳归纳，完竣音信架构的搭建。尔后，在WCS系统整个的计较阶段别离对架构、本能和数据布局举办计较。干系于保守WCS系统,本项方针WCS在老例架构根底上介入了数据感知效劳，经过异步方法完竣PLC音信状况的获得。在经过定阅机制获得PLC状况的根底上，分离SQLDependency手艺实行职责的异步革新和优先级排序，进而完竣职责的拆分、调动和优化。在系统的实行阶段，采纳MVVM形状搭建系统根底框架,并基于OPCUA准则模子举办改变和建模，提高了通信接口的实时性和通用性。其余,为了模范一切物流系统内通盘硬件做战的通信格式和协定准则，采纳相对更轻易序列化和较为合流的JSON文献格式举办传输和交互。在职务分解的过程中，分离自己做战和现场物流处境的特性，将堆垛机、传输线、AGV的职责做为一个完全职责的三个自力单位，遵循理论情形举办组合和调解。在做战调试和用户后期哄骗过程中，对WCS系统本能和本能张开了测试与懂得，经过用户牢靠哄骗处境下的理论操纵和编写测试用例方法相分离举办测试，针对用户体会举办了部份优化和调动。
(3)架构计较：
袭用层:袭用层要紧针对UI举办计较和客户端开垦，实行用户和交易过程及后端数据的接入及交互。本项目采纳WPF举办客户端开垦，并欺诈其MVVM形状举办模块解耦。ViewModel层为View层和Model层的核心通报层，它将前端View层所需展现的数据从Model层中举办获得和转折,并完竣通报。同时,ViewModel层还也许针对前端用户指令和本能接口举办交易过程的封装。数据的革新、增进和省略等理论操纵则交由Model层来完竣，在完竣长久化操纵的同时，还可感知数据绑定视图的音信和状况改变,并在产生改变时告示View-Model层实行相应的操纵。
效劳层:针对PLC音信获得的效劳以PLC供应商供应的OPCUA效劳做为根底，针对详细本能过程效劳举办自立开垦，包含PLC通信、门径经营、职责生成和分解、入库票据效劳、库位储备效劳、电子标签效劳等本能。将上述本能举办整归并造成通用工能效劳,整个条理以本能过程为根底单位,针对详细交易举办开垦。该过程须要哄骗效劳的通信组件，使每个效劳将本身提供应其余效劳哄骗。
本能层:该层要紧完竣焦点交易本能，同时将做战管制举动举办串连，完竣做战与软件本能的交互,针对不同的本能须要举办逻辑办理和指令相应。遵循客户的需乞降做战的举动过程，遵循做战的每个自力结议和本能单位举办模块区分，管制运输线和堆垛机疏通的模块为内部传输模块;管制形状探测、称重的部份为探测模块;管制AGV的模块为搬运模块。
数据层:数据层是系统数据拜会与操纵的接口，包含数据库储备和资本文献的储备等。遵循客户请求，数据库采纳SQLServer注行搭建，并欺诈Redis举办缓存和长途字典效劳。针对两种数据库的操纵举办通用化封装,造成数据库操纵组件，供各个本能模块举办挪用。
(4)本能计较：
遵循系统的架构计较，将整个WCS系统区分为五大本能模块:根底治理、库位治理、职责调动、AGV治理、做战监控。
根底治理包含用户治理、脚色治理、权力治理。用户治理对系统用户的根底音信举办增、删、改、査,超等治理员账户可对时常操纵用户举办治理，时常操纵用户可对本身的暗码举办窜改。脚色治理也许使治理员对时常用户的脚色举办区分和分派,如治理员、操纵员、审计员等。权力治理分离脚色治理举办用户举动的束缚和归类，如托盘的哄骗权力分派、操纵本能进口的可加入束缚等。
库位治理是对现时主动化平面堆栈通盘库位举办序列化生成和治理，对其余做战外部的平库货架、假造货区举办界说和区分，釆用统一的编码准则举办界定和标帜。在引荐入库货位时,遵循每个货位的状况和地方，也许协助AGV及堆垛机完竣门径优化。分离用户权力，可针对库位举办用户分派、状况改变，经过“禁用”和“起用”本能来章程某货位能否能安顿托盘，经过“凝结”和“解冻”本能来章程某托盘能否能用于收支库操纵。
职责治理包含职责的生成、插入、排序、省略、转折等。遵循职责操纵范例的不同和触及的硬件做战不同，举办整个职责的串连和调动。在每一条职责生成时，对现时功夫举办序列化，并在现时数据库中最新职责的根底长举办追加，生成流水号与现时职责绑定，进而保证职责的惟一性。如碰到出库职责为内侧料箱，须要将外侧料箱首先举办转储,则生成一条转储范例的子职责，同现时父职责一齐插入职责队伍，队伍中通盘职责遵循优先级举办排序。其余，为了避让职责不料争持和死锁，为用户供应了人为追加和省略职责的本能按钮。
AGV治理分为AGV调动、AGV本质探测、做事站治理、充电站治理、通信站治理和接驳点治理等。经过WEBAPI方法举办通信，实行点位安排、AGV扶植、搬运职责生成与调动、交通管制、整个日记治理等本能。
做战监控实行针对现时职责队伍的显示、通盘硬件做战实时状况的显示、用户操纵轨迹的实时显示、物流做战整个疏通状况的可视化。收获于本计较架构的杰出兼容性，在整个可视化系统的实行方法取舍时，既可采纳二维也可采纳三维的方法举办开垦。由于本项目触及的堆垛机较多，且堆垛机统筹巷道较多,故采纳二维鸟瞰图的方法举办展现,用户可视察到每个硬件做战的实时地方和挪动速率。
结语本文讲解了主动化平面堆栈WCS的体制架议和焦点本能，探究了其系统过程，并以某客户项目为案例举办了计较思绪考证。文中表明的计较架议和搭建办法曾经在多个理论项目中托付客户并经过考证,对同类软件系统具备必定的参考意义。但是,本文中WCS在与PLC通信时采纳的是基于OPCUA的交互方法，依赖于PLC供应商供应的OPCUA效劳器扶植的效劳处境,定阅PLC的状况点最大数目为个,超越上限以后会浮现短功夫内断线无奈重连的情形。也许经过自立研发OPC效劳来办理这一题目，同时袭用效劳器冗余保护过程机制，扶植冗余状况机,对系统举办阻碍办理，抬高了系统的牢靠性。----好的文章，值得分享----
做家：郎新星康永新
做家单位：华夏电子科技团体公司第二协商所
起源：《物流手艺》
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