專利名稱：一種物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及系統(tǒng)仿真控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種集散控制技術(shù)在物流倉儲仿真中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和企業(yè)發(fā)展，物流倉儲已作為新興產(chǎn)業(yè)，關(guān)系到經(jīng)濟社會的迅猛發(fā)展，由此帶動著與之相配套物流設(shè)備的需求增長。它包含了機械設(shè)計、計算機科學(xué)、管理學(xué)和自動控制原理等學(xué)科的綜合技術(shù)，對于設(shè)計結(jié)構(gòu)、控制和管理的好壞，直接影響到場地周轉(zhuǎn)率和企業(yè)效益的提高，通過科學(xué)的管理來挖掘最大運行潛能，而系統(tǒng)實施需投入資金巨大。因此，建立一個試驗、分析、論證的軟硬件平臺，供專業(yè)人士的研究和學(xué)習(xí)。
物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)是提供上述平臺，作為優(yōu)化設(shè)計、研究和教學(xué)的有力工具?？蛇M行各種方案的模擬運行，以評價所設(shè)計系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性，進一步論證和完善設(shè)計方案，提高系統(tǒng)的控制和管理質(zhì)量。采用物流倉儲仿真與集散控制技術(shù)所構(gòu)成系統(tǒng)具有以下特點(1)實物模型組成方式靈活。根據(jù)設(shè)計方案的要求，來配置實物結(jié)構(gòu)模型，通過一組或多組實物結(jié)構(gòu)模型的組合，仿真?zhèn)}儲中心的構(gòu)架。
(2)用一臺或多臺可編程控制器(簡稱PLC)直接模擬現(xiàn)場控制，以控制貨物的運動。根據(jù)指令的要求和物體當(dāng)前位置，識別傳感器信號作出相應(yīng)動作，使貨物到達指定的位置。
(3)控制系統(tǒng)采用集散控制的方案，由二級控制組成，即上下位機聯(lián)動控制。上位機主要負責(zé)管理，下位機控制貨物運動，其設(shè)計程序可作為實際系統(tǒng)的反映。
(4)在系統(tǒng)的實施過程中，借助于仿真系統(tǒng)對控制和管理的軟件進行開發(fā)，與工程建設(shè)同時進行，以縮短研發(fā)周期，對發(fā)現(xiàn)的問題作及時調(diào)整。
(5)借助于仿真系統(tǒng)對投入使用的控制和管理的軟件作改進和完善，而不影響到企業(yè)的正常工作，待基本完成后，投入調(diào)試，使對生產(chǎn)造成影響降至最低。
(6)在實體模型上仿真具有較強的真實性，無任何風(fēng)險，對各種設(shè)計進行驗證和分析，尋求最優(yōu)的解決方案。
(7)為教學(xué)提供實習(xí)平臺。
物流倉儲仿真控制系統(tǒng)有如此之多實用優(yōu)勢，而目前某些仿真方案無上述優(yōu)勢。計算機的模擬仿真與實際使用差距較大。其主要原因在于缺乏實物仿真模型結(jié)構(gòu)對象，使之無法與控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)有良好組合，而得不到真實需求的反映，難以為設(shè)計研發(fā)和教學(xué)創(chuàng)造有利環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將集散控制技術(shù)與實物模型相結(jié)合物流倉儲仿真方法。適用于對設(shè)計方案可行性論證。解決設(shè)計研發(fā)和教學(xué)的實踐平臺，提供完整的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，尤其是針對控制和管理軟件的設(shè)計和調(diào)試。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)應(yīng)用集散控制技術(shù)，包括將實物仿真模型和可編程控制器控制貨物的運動，并有上位計算機集中管理。
采用實物模型仿真物流倉儲現(xiàn)場。
該實物模型方面包括倉儲框架、微型直流電動機、傳感器、傳送帶、位置開關(guān)。
實物模型可根據(jù)具體需要作一定單元組合，接近于現(xiàn)場構(gòu)架仿真或?qū)嶋H設(shè)計倉儲結(jié)構(gòu)。
上位計算機可控制多臺可編程控制器，可編程控制器控制多個控制回路單元，構(gòu)成仿真?zhèn)}儲中心。
集散控制系統(tǒng)有PLC組成下位現(xiàn)場控制，PC計算機為上位管理，二者之間的信號通信是現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)或Internet聯(lián)接。
PLC設(shè)有操作控制臺對現(xiàn)場直接控制和獨立操作?；蚪邮苌衔挥嬎銠C的控制命令，自動地進行貨物的移動。
上位計算機采用組態(tài)軟件設(shè)計控制和管理程序，備有人機操作界面和數(shù)據(jù)庫。


圖1是本發(fā)明方法中倉儲構(gòu)架組建結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明方法中控制貨物移動示意圖。
圖3是本發(fā)明方法中計算機控制系統(tǒng)組成框圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)。它構(gòu)成小型的仿真物流倉儲控制現(xiàn)場，包含內(nèi)容是物流倉儲仿真實物模型和物流計算機集散控制系統(tǒng)，配備靈活的系統(tǒng)組建方式。物流控制系統(tǒng)分下位PLC控制系統(tǒng)和上位計算機管理系統(tǒng)，下位PLC控制系統(tǒng)是直接對物流現(xiàn)場進行控制。上位計算機記錄貨物的相關(guān)信息，對貨物的倉儲實行管理，并向下位PLC發(fā)出貨物移動控制指令。針對上述要達到目的，設(shè)計主要分成仿真實物模型和集散控制系統(tǒng)，就實施方法作有關(guān)的介紹一、仿真實物模型實物模型是仿真具體的倉儲結(jié)構(gòu)，模擬控制現(xiàn)場。它可以隨模擬對象的內(nèi)容而改變，組建成與之等效的仿真結(jié)構(gòu)或構(gòu)架(請參閱圖1)，起著存儲貨物的作用。除了構(gòu)架以外，還有控制貨物移動的執(zhí)行機構(gòu)，請參閱圖2本發(fā)明的控制貨物移動示意圖，本示意圖以三層物流倉儲結(jié)構(gòu)為例說明。該結(jié)構(gòu)包括水平移動電動機4通過傳送帶3控制貨物水平方向移動，垂直移動電動機1控制貨物垂直方向移動，有傳感器5、位置開關(guān)2來識別移動貨物的位置。執(zhí)行動作時，PLC根據(jù)貨物的當(dāng)前位置，來協(xié)調(diào)控制動作的傳遞，以至貨物到達指定位置。
在同一層面貨物的水平移動，設(shè)計了傳送帶的分段傳送方式，每段是個獨立單元，貨物到達某位置啟動相應(yīng)的傳送帶，局部地執(zhí)行動作運行，以減小相互影響，貨物存儲的位置靈活，也減輕了電動裝置的功率。由此增加了PLC的控制難度。如果要把貨物存儲到里端，傳送帶就一段一段地接力傳送，當(dāng)貨物從一端傳送到另一端后，傳感器得到了貨物已達到位置信號，啟動下一段的傳送帶接力傳遞，待貨物離開傳感器后，位置信號消失，就關(guān)閉本段傳送帶，以此方法使貨物達到指定位置。同樣原理貨物達到中間升降位置后，啟動垂直電動機使貨物上下移動到相關(guān)層，有位置開關(guān)來判別到達的層面。這樣貨物就可以移動到任何的倉儲位置，也可以在倉儲內(nèi)部對貨物的存儲位置作調(diào)整，執(zhí)行動作步驟有控制系統(tǒng)予以實現(xiàn)。
二、集散控制系統(tǒng)的設(shè)計集散控制系統(tǒng)主要有上位計算機和PLC組成(請參閱圖3)，二者之間的信號聯(lián)系可以采用現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)或Internet的方法。在控制層次上分為上下級，起著管理和現(xiàn)場控制作用。
1、PLC的工作原理PLC是下位的控制器，與現(xiàn)場各種傳感器、電動機、位置開關(guān)、執(zhí)行機構(gòu)等裝置直接相連，進行控制。在系統(tǒng)中PLC是根據(jù)上位計算機的指令來處理，以執(zhí)行動作為控制過程，至使貨物移動。完成一個單一獨立動作稱為控制回路單元，如貨物從傳送帶的一端移動到另一端的控制。在同一個PLC控制多個回路單元，回路單元之間配合工作組成執(zhí)行動作過程，也就是貨物的傳遞運動。如果貨物傳遞過程中，控制回路單元涉及不同的PLC控制，PLC之間的配合動作有上位計算機協(xié)調(diào)處理工作。
每個PLC的控制范圍按倉儲區(qū)域進行組織，這樣能把一組動作設(shè)計在同一PLC內(nèi)完成，使控制動作配合默契，減小對其他系統(tǒng)的影響。
PLC執(zhí)行每個回路單元動作，是根據(jù)貨物當(dāng)前位置和需要移動的方向，發(fā)出控制信號給電動機或電磁裝置或液壓裝置來執(zhí)行，通過傳感器接收到信號判別是否已到達要求位置。完成了本次動作單元的執(zhí)行，緊接著做下一個控制單元的動作，一系列控制回路單元動作執(zhí)行組成了貨物移動的傳遞或路徑，PLC把完成后的狀況返回給上位計算機。
PLC是現(xiàn)場直接的控制裝置，為便于應(yīng)急處理和設(shè)備維護，設(shè)計了現(xiàn)場操作控制臺，手動控制操作各個電氣裝置執(zhí)行動作或貨物的搬移，方便現(xiàn)場調(diào)試和維修。顯示設(shè)備的運行狀態(tài)、信號指示、故障報警。操作控制臺可設(shè)計為LCD觸摸顯示屏，使之更為直觀操作。
2、上位計算機的設(shè)計上位計算機主要包含管理控制程序和數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，通過用戶操作界面存取貨物、監(jiān)視倉儲狀況，管理終端對進出存儲貨物按類別管理。
管理控制程序是對下位PLC發(fā)出貨物的移動指令和倉儲貨物的管理，是基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，集信息管理和工業(yè)監(jiān)控于一體的專業(yè)性軟件。采用組態(tài)軟件設(shè)計編程，可視化的操作環(huán)境，反映貨位信息、物料移動、設(shè)備的各種狀態(tài)信息。圖表化界面能及時提供管理信息，便于決策分析。
針對用戶輸入存取貨物的信息，確定貨物移動的起點和到達終點，選擇通過合適路徑，發(fā)出相應(yīng)的指令給有關(guān)PLC，控制各個回路執(zhí)行具體動作，把貨物傳遞至指定的地點。
對于在貨物移動過程中涉及到控制回路單元受不同PLC控制，上位計算機協(xié)調(diào)PLC之間動作配合。以PLC 1#和PLC 2#為例，上位計算機確定要經(jīng)過的路徑，按次序執(zhí)行，先發(fā)出指令給PLC 1#，待PLC 1#執(zhí)行完相應(yīng)動作過程后，把結(jié)果信息返回給上位計算機，PLC 1#的工作結(jié)束。根據(jù)預(yù)先安排，上位計算機接著發(fā)出指令給PLC 2#工作。由此實現(xiàn)多PLC聯(lián)動工作。
主要管理功能為庫存貨物分類統(tǒng)計，各類報表輸出，出入庫管理、計劃分析、客戶的供需信息。設(shè)計提供各類管理界面，根據(jù)類別條件的設(shè)定予以操作。
數(shù)據(jù)庫用于記錄貨物的特征、倉儲信號、貨物統(tǒng)計管理、系統(tǒng)信息、故障信息，隨內(nèi)容需求而增減。
綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該方法應(yīng)用集散控制系統(tǒng)技術(shù)，包括將實物仿真模型和可編程控制器控制貨物的運動，并有上位計算機集中管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于小型簡易的實物模型，仿真實際的物流倉儲現(xiàn)場。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該實物模型內(nèi)電氣設(shè)備受可編程控制器控制，并根據(jù)上位計算機指令要求作出對貨物的進出庫的運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該上位計算機根據(jù)需要，對可編程控制器發(fā)出運動指令，二者用計算機網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場總線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該上位計算機負責(zé)倉儲管理和協(xié)調(diào)控制貨物的流向。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該小型簡易的實物模型包括構(gòu)架、微型直流電動機、傳感器、傳送帶、位置開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該實物模型可根據(jù)實際仿真的目的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于上位計算機可控制多臺可編程控制器，可編程控制器控制多個控制回路單元，構(gòu)成仿真?zhèn)}儲中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該可編程控制器具有單獨操作，以操作臺或可視化觸摸屏控制現(xiàn)場方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，其特征在于該上位計算機采用組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及系統(tǒng)仿真控制技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于物流倉儲仿真。該方法利用集散系統(tǒng)控制技術(shù)，將由實物模型仿真、PLC現(xiàn)場控制、上位計算機管理和數(shù)據(jù)庫組成，PLC和上位計算機控制有較強的實用性，可以是采用具體應(yīng)用系統(tǒng)組建。本方法解決了實物模型與控制系統(tǒng)結(jié)合，解決設(shè)計研發(fā)和教學(xué)的實驗平臺問題，是一套完整應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，尤其是針對控制和管理軟件的設(shè)計和調(diào)試，對完成后的軟件有較強的移植性。是優(yōu)化設(shè)計、研究和教學(xué)的有力工具。
文檔編號G05B17/02GK1862422SQ20061002757
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者劉白鋼, 沈行良 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)