0 引言
自动化立体仓库作为当代企业物流仓储的重要组成部分，是集当代仓储技术、通信技术、自动化控制技术、计算机管理技术于一体的产物，能够提高作业效率、降低物料存储成本、提高企业管理水平，从而提高经济效益。零部件自动化立体仓库主要存放生产车间半成品物料、成品物料、标准配件等。自动化立体仓库控制与管理系统能够实现物料的自动出入库、物料信息存储及管理，并与ERP系统相连接，从而实现集团对各公司物料的统一管理与调配，提高了对仓库物料管理的自动化水平。本文介绍零部件仓库控制与管理系统优化设计与实现方法。
1 系统结构
零部件自动化立体仓库控制与管理系统主要由堆垛机控制系统、输送机控制系统、仓库管理系统（WMS）、监控系统组成。上位机WMS对整个库房的物料信息进行存储和管理并形成可视化界面，WMS与ERP通过以 太网连接，将接收到的ERP下发的 任务经过二次分配后发送给PLC控制系统去执行。采用PLC控制堆垛机系统和输送系统的自动运行，实现堆垛机的精准定位、物料的自动存取。输送机PLC S7317-2DP作为系统主站，堆垛机PLC S7 314C-2DP为从站，主从站之间采用Prifibus-DP接口连接，通过红外通信器DDLS 200实现主从站之间数据通信。每台堆垛机、输送系统分别配置本地触摸屏实现进行联机、本机、手动三级控制。监控系统显示堆垛机、输送机等设备的通信状态、运行参数，并以视频的形式展示载货台的实时动作情况，使用户可远程了解设备的实时运行情况。系统结构如图1所示。
2 控制系统设计
堆垛机是自动化立体仓库的核心设备，通过在X、Y、Z轴的三维精准定位及其工艺程序，实现自动存取物料的功能；主要由行走、升降、货叉三个驱动机构外加安全检测元件完成作业要求。走行/升降采用双闭环矢量控制方式。
2.1双闭环控制实现堆垛机定位PLC通过通信接口将位置设定值 输入IMC卡，IMC卡通过运算将速度值传入变频器，变 频器将其同编码器的反馈转数作比较，调整输出的大小来控制电机的实际速度； IMC卡将条码扫描仪（激光测距仪）反馈的位移值和PLC设定值比较，控制电机的启停位置，实现双闭环矢量控制。
2.1.1行走回路走 行 回 路 采 用SEW电 机 作 拖 动，利 用 施 耐 德ATV71变频器和编码器来实现速度环控制。
变频器配有DP接口卡、编码器接口卡、SSI接口，DP接口连入PLC,通过编码器接口卡采集编码器数值，通 过SSI接口连接条码扫描仪以采集水平行走方向实时位移。
2.1.2升降回路堆垛机载货台在工艺过程中是频繁上下移动设备，安装有大量的安全检测传感器，传统设计中，这些传感器电信号通过多芯扁电缆直接连接至堆垛机控制柜PLC模块，载货台在上下移动的过程中，扁电缆易受损，一旦损坏，不易维修。
在本系统中，载货台所有检测元件通过西门子ET200S分站采集信号，并选用超柔通信电缆与PLC连接，既减少了接线又增强了系统的稳定性，同时便于维护。
2.2堆垛机控制系统主要检测元件在自动化立体仓库中，对物料的外形检测非常重要，包括高度、宽 度、坍 塌 等，凡 是 超 出 尺 寸 的 货物，都不能入库，以免造成碰撞事故。
传统设计中外形检测采用对射型光电开关，在设备调试和运行中发 现，光 电 开 关 在 此 处 使 用，存 在 一 定 局 限 性 和 弊端，致使设备运行时 超 高、超 宽、歪 斜 等 故 障 率 高。
本 系 统 中 采 用 倍 加 福LGS28光 栅 作 为 物 料 外 形 尺寸 检 测 元 件，在 需 要 检 测 的 截 面 两 边，分 别 安 装 光栅 的 发 射 和 接 收 端，并 设 置 报 警 值，若 货 物 轮 廓 超出截面，系统报警。
3系统软件设计
3.1仓库管理系统软件WMSWMS可对库房所有物料信息进行存储和管理，接收到ERP下发的出、入库任务后，将任务经过二次重组或分解后下发给PLC控制系统去执行。
该系统WMS基 于VC ++6.0 MFC工 程 开 发，WMS通 过OPC协议与PLC通信，实现上下位数据交互，实现系统用户权限管理、系统安全报警及库存预警管理、物料自动出入库管理、物料自动盘点管理、自动分配货位、物料信息存储、报表输出、调试模式操作数据记录等功能。
自动分配货位程序首先将入库的物料信息和库存物料信息对比，进行同类查询，若有相同物料已在库中，且存放托盘未装满，则分配该托盘货位给目标货位，直到此托盘装满为止；否则，按设定规则（物料存放区域、上轻下重、先入先出、同物异道等）分配新货位。
程序如下：
void CRKGL:On BUTTONFen Pei HW（）
{
// TODO: Add your control notification handlercode here
CString strwldm,strhw1,str,strin;//定义物料
/*同类查询，且库中托盘未满*/
CString SQL;
SQL.Format （“select * from huoweiinfo where
matecode = '%s'and full<10”,strwldm）；
m_Ado.Search（SQL）；
…
m_Ado.m_p Recordset ->Get Collect （_variant_t （_T （“
matecode”）））；
if （var Value.vt! =VT_NULL）
{
Wu Liaodaima = var Value.bstr Val;
var Value= m_Ado.m_p Recordset->
Get Collect（_variant_t（_T（“full”）））；
if （var Value.vt! =VT_NULL）
{
Huo Liang = var Value.bstr Val;
}
}
else
continue;
…
/*找出同类，将其分配给目标货位*/
str Text.Format（_T（“%s”）， str Huo Wei）；
…
/*未找到同类，按规则分配新货位*/
CString str Text = _T（“”）；
SQL.Format （“select * from huoweiinfo where
huowei between '%s'and '%s‘”,m_Astart,m_Astop）；
m_Ado.Search（SQL）；
…
}
3.2 PLC程序开发
系统中，输送 系 统PLC作 为 主 站，4个 堆 垛 机PLC作为从站，通过扩展通信模块CP342-5进行网 络Profibus-DP组态，实现主从站实时数据交互。堆垛机PLC将ET200S和有总线接口的第三方设备通过总线连接。采用模块化编程，按照功能划分，将程序编写在不同的功能块中，FB1为水平运行程序，FB2为升降运行程序，FB3为货叉运行程序，FC5为单机自动控制，FC6为联机自动，FC8为报警模块，设备运行时按照工艺顺序调用即可。
3.3触摸屏画面
触摸屏画面主要是为本地脱机操作设计，若上位机系统故障，可以在本地触摸屏进行仓库物料的出入库操作，有手动、半自动、自动、调试四种操作模式。触1、列、层实时位置，取/放货目标位置，堆垛机执行任务的阶段（如取货途中），以及堆垛机主要设备的状态及报警情况等。
4 物料入库工艺流程
物料入库流程的设计思路如图2所示。
5 结语
PLC程序、WMS程序已 经通过了实际设备测试，运行良好。
参考文献
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[5] 王飞飞。My SQL 数据库应用从入门到精通数据库[M].北京：中国铁道出版社，2014
