自动化立体仓库是现代化工厂物流系统的关键组成部分，其物流过程是一个复杂的动态过程。在立体仓库设计中，为了对众多的被选方案进行分析和比较，往往离不开建立一定的模型。一般来讲，模型要比实体系统简洁得多，它能够表达实体中的主要因素。因此，在进行系统设计之前建立一个立体仓库的实体模型，模拟和仿真实际系统的运行情况，能够准确地反映在未来有选择地改变各种参数时物流系统的运行效果，从而使规划与方案设计的实际效果更加清楚

 

　　　　　　　　　　　　　立体仓库物理模型的构成

    通用的按比例缩小的立体仓库的实体模型应能够模拟和仿真实际立体仓库系统的运行情况，并具有自动寻址功能。本文研究的实体模型由货架、堆垛机和控制系统组成，如图1所示。模型采用单元式货架，即货架沿仓库的宽度方向分为若干排，每2排货架为1组，其间有1条巷道，供堆垛机作业，在货架的同一端设立入库台和出库台。堆垛机是可以三维运动的单立柱巷道式堆垛机，它的主要用途是在高层货架巷道内的平行轨道上来回穿梭运行，将位于巷道口入库台的货物存入货格，或取出货格内的货物运送至巷道口出库台。堆垛机主要由升降机构、运行机构、货叉、伸缩机构、机架、电控等部分构成。为了保证运动的准确性，采用步进电机驱动，同步带和同步带轮传动。此物理模型具有以下特点：

    (1) 整机结构高而窄，模拟了目前企业大部分立体仓库的结构。

    (2) 堆垛机金属结构设计能够满足强度、刚度和精度要求。

   （3）堆垛机配有取物货叉。

    (4)  堆垛机的电力拖动系统能够同时满足快速、平稳和准确3方面的要求。

    (5)在电气控制上可以模拟、验证一系列联锁

和保护措施。

　　立体仓库的计算机控制系统通过向下位机（主要是PLC）发送控制指令，间接控制堆垛机和输送机械的动作。对立体仓库机械进行直接控制的PLC

 

　　1．货架2.轨道3．立柱4.托盘5．货叉6．小车底盘

　　由1个主站和几个从站PLC组成，分别对PLC间的通讯、堆垛机垂直平行运动和输送机械的传动进行控制

　　3堆垛机监控系统

    　此模型堆垛机监控系统具有以下主要功能：（1)实时响应出人库请求，自动存取货物。（2)自动管理库存账目、货格及站台。（3)实时监控、仿真堆垛机状态。（4)实时故障处理及分类、记载。

    　该模型采用上下位机主从控制结构，其中下位机（堆垛机的主控系统）采用西门子57200系列CPU224型PLC，主要目的是利用PLC的高可靠性、模块化结构及编程简单等特点，完成实时采集和控制任务；上位机为PC机，利用其良好的人机界面实现人机对话和监控功能，并进行一定的辅助决策。由于堆垛机常处于运动状态，位置不固定，为了能够实时反馈堆垛机的运行状态以便进行实时仿真，需要实时测得堆垛机的位置。目前一般的堆垛机监控系统进行实时仿真时，通常采用计数反馈方法，即当堆垛机开始运动时，就反馈给计算机1个信号，同时仿真模型也开始运动，当堆垛机经过1个计数时，反馈给计算机，动画模型就立即运动到计数位置处。此仿真不能实时反映堆垛机的运行情况，尤其是当堆垛机运动到2个计数之间而发生故障或当系统掉电时，不能反映出堆垛机的实际位置，并且堆垛机的继续运行会出现混乱而造成误操作，甚至造成更严重的后果。因此，本型采用激光测距方法，把由激光测距仪测得的堆垛机位置输人到PLC后，计算出堆垛机相对于从原点出发的列、层位置，回送给管理计算机，以便进行实时仿真、监控。

    　　堆垛机、PLC、管理计算机之间均直接采用电缆连接，通讯参数为：（1)波特率9 600 bps；（2)字长8; (3)无奇偶校验；(4)停止位20通过以上硬件配置，建立了计算机与堆垛机之间的全双工通讯通道。

　　为实时监控堆垛机，由堆垛机随时不停地发送当前的状态报告，控制计算机随时以事件驱动方式接收并实时处理。当堆垛机处于待机状态时，监控计算机下达任务报告，指挥堆垛机进行出入库操作。堆垛机任务完成后，计算机进行账目处理，并下达下1个任务。此模型监控系统可以实时仿真堆垛机状态，并可故障报警。同时，为了保证下达给堆垛机的操作指令正确无误，避免堆垛机误操作，软件中采取校验措施，保证了PLC与上位机之间的通讯及堆垛机执行任务的性，提高了作业可靠性。

                                        

　　4上下位机的实时通讯

    　　由于PLC与PC机的串行接口不同，模型采用西门子公司的RS232/RS485通讯电缆作为上下位机通讯转换器。RS485只需2根数据线TxD和RxD，既可以发送数据也可以接受数据，但通迅双方不能同时收发（即只能采用半双工制）。由于只有2根数据线而无硬件握手信号线，所以只能采用软件握手的通讯方式来保持数据传输的同步；为了保证通讯的安全性，把所发送的字节进行异或运算后连同要发送的有效数据一起发送，接收方接收后进行同样的处理，以对发送的数据进行校验。

 

　　4．1上位机与PLC的通讯

    　在WINDOWS环境下，利用VC十＋中的串行通讯控件MSComm开发串行通讯程序，MSComm通讯控件提供使用RS232开发串行通讯软件细则，它使用事件驱动或查询方式解决开发通讯软件中遇到的问题。本文开发的串行通讯程序可以由用户设定传输通讯端口及端口的相关参数，包括波特率、数据位、停止位、奇偶校验箱流量控制等，还具有发送和接收数据的双重功能。通讯界面主要由PLC的参数设定部分（包括启停方式、操作方式、存取方式、联动方式）和数据传输部分（包括货位号、任务完成情况等）组成。

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