CN1862422A

CN1862422A - 一种物流仓储仿真的控制系统

Info

Publication number: CN1862422A
Application number: CN 200610027573
Authority: CN
Inventors: 刘白钢; 沈行良
Original assignee: Shanghai University of Engineering Science
Current assignee: Shanghai University of Engineering Science
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2006-11-15

Abstract

本发明涉及系统仿真控制技术领域，应用于物流仓储仿真。该方法利用集散系统控制技术，将由实物模型仿真、PLC现场控制、上位计算机管理和数据库组成，PLC和上位计算机控制有较强的实用性，可以是采用具体应用系统组建。本方法解决了实物模型与控制系统结合，解决设计研发和教学的实验平台问题，是一套完整应用开发环境，尤其是针对控制和管理软件的设计和调试，对完成后的软件有较强的移植性。是优化设计、研究和教学的有力工具。

Description

一种物流仓储仿真的控制系统

技术领域：

本发明涉及系统仿真控制技术领域，特别是一种集散控制技术在物流仓储仿真中的应用。

背景技术：

随着现代服务业和企业发展，物流仓储已作为新兴产业，关系到经济社会的迅猛发展，由此带动着与之相配套物流设备的需求增长。它包含了机械设计、计算机科学、管理学和自动控制原理等学科的综合技术，对于设计结构、控制和管理的好坏，直接影响到场地周转率和企业效益的提高，通过科学的管理来挖掘最大运行潜能，而系统实施需投入资金巨大。因此，建立一个试验、分析、论证的软硬件平台，供专业人士的研究和学习。

物流仓储仿真的控制系统是提供上述平台，作为优化设计、研究和教学的有力工具。可进行各种方案的模拟运行，以评价所设计系统的科学性和合理性，进一步论证和完善设计方案，提高系统的控制和管理质量。采用物流仓储仿真与集散控制技术所构成系统具有以下特点：

(1)实物模型组成方式灵活。根据设计方案的要求，来配置实物结构模型，通过一组或多组实物结构模型的组合，仿真仓储中心的构架。

(2)用一台或多台可编程控制器(简称PLC)直接模拟现场控制，以控制货物的运动。根据指令的要求和物体当前位置，识别传感器信号作出相应动作，使货物到达指定的位置。

(3)控制系统采用集散控制的方案，由二级控制组成，即上下位机联动控制。上位机主要负责管理，下位机控制货物运动，其设计程序可作为实际系统的反映。

(4)在系统的实施过程中，借助于仿真系统对控制和管理的软件进行开发，与工程建设同时进行，以缩短研发周期，对发现的问题作及时调整。

(5)借助于仿真系统对投入使用的控制和管理的软件作改进和完善，而不影响到企业的正常工作，待基本完成后，投入调试，使对生产造成影响降至最低。

(6)在实体模型上仿真具有较强的真实性，无任何风险，对各种设计进行验证和分析，寻求最优的解决方案。

(7)为教学提供实习平台。

物流仓储仿真控制系统有如此之多实用优势，而目前某些仿真方案无上述优势。计算机的模拟仿真与实际使用差距较大。其主要原因在于缺乏实物仿真模型结构对象，使之无法与控制系统和管理系统有良好组合，而得不到真实需求的反映，难以为设计研发和教学创造有利环境。

发明内容：

本发明的目的是提供一种将集散控制技术与实物模型相结合物流仓储仿真方法。适用于对设计方案可行性论证。解决设计研发和教学的实践平台，提供完整的应用开发环境，尤其是针对控制和管理软件的设计和调试。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该系统应用集散控制技术，包括将实物仿真模型和可编程控制器控制货物的运动，并有上位计算机集中管理。

采用实物模型仿真物流仓储现场。

该实物模型方面包括仓储框架、微型直流电动机、传感器、传送带、位置开关。

实物模型可根据具体需要作一定单元组合，接近于现场构架仿真或实际设计仓储结构。

上位计算机可控制多台可编程控制器，可编程控制器控制多个控制回路单元，构成仿真仓储中心。

集散控制系统有PLC组成下位现场控制，PC计算机为上位管理，二者之间的信号通信是现场总线或以太网或Internet联接。

PLC设有操作控制台对现场直接控制和独立操作。或接受上位计算机的控制命令，自动地进行货物的移动。

上位计算机采用组态软件设计控制和管理程序，备有人机操作界面和数据库。

附图说明：

图1是本发明方法中仓储构架组建结构图。

图2是本发明方法中控制货物移动示意图。

图3是本发明方法中计算机控制系统组成框图。

具体实施方式：

本发明提供了一种物流仓储仿真的控制系统。它构成小型的仿真物流仓储控制现场，包含内容是物流仓储仿真实物模型和物流计算机集散控制系统，配备灵活的系统组建方式。物流控制系统分下位PLC控制系统和上位计算机管理系统，下位PLC控制系统是直接对物流现场进行控制。上位计算机记录货物的相关信息，对货物的仓储实行管理，并向下位PLC发出货物移动控制指令。针对上述要达到目的，设计主要分成仿真实物模型和集散控制系统，就实施方法作有关的介绍：

一、仿真实物模型

实物模型是仿真具体的仓储结构，模拟控制现场。它可以随模拟对象的内容而改变，组建成与之等效的仿真结构或构架(请参阅图1)，起着存储货物的作用。除了构架以外，还有控制货物移动的执行机构，请参阅图2本发明的控制货物移动示意图，本示意图以三层物流仓储结构为例说明。该结构包括水平移动电动机4通过传送带3控制货物水平方向移动，垂直移动电动机1控制货物垂直方向移动，有传感器5、位置开关2来识别移动货物的位置。执行动作时，PLC根据货物的当前位置，来协调控制动作的传递，以至货物到达指定位置。

在同一层面货物的水平移动，设计了传送带的分段传送方式，每段是个独立单元，货物到达某位置启动相应的传送带，局部地执行动作运行，以减小相互影响，货物存储的位置灵活，也减轻了电动装置的功率。由此增加了PLC的控制难度。如果要把货物存储到里端，传送带就一段一段地接力传送，当货物从一端传送到另一端后，传感器得到了货物已达到位置信号，启动下一段的传送带接力传递，待货物离开传感器后，位置信号消失，就关闭本段传送带，以此方法使货物达到指定位置。同样原理货物达到中间升降位置后，启动垂直电动机使货物上下移动到相关层，有位置开关来判别到达的层面。这样货物就可以移动到任何的仓储位置，也可以在仓储内部对货物的存储位置作调整，执行动作步骤有控制系统予以实现。

二、集散控制系统的设计

集散控制系统主要有上位计算机和PLC组成(请参阅图3)，二者之间的信号联系可以采用现场总线或以太网或Internet的方法。在控制层次上分为上下级，起着管理和现场控制作用。

1、PLC的工作原理

PLC是下位的控制器，与现场各种传感器、电动机、位置开关、执行机构等装置直接相连，进行控制。在系统中PLC是根据上位计算机的指令来处理，以执行动作为控制过程，至使货物移动。完成一个单一独立动作称为控制回路单元，如货物从传送带的一端移动到另一端的控制。在同一个PLC控制多个回路单元，回路单元之间配合工作组成执行动作过程，也就是货物的传递运动。如果货物传递过程中，控制回路单元涉及不同的PLC控制，PLC之间的配合动作有上位计算机协调处理工作。

每个PLC的控制范围按仓储区域进行组织，这样能把一组动作设计在同一PLC内完成，使控制动作配合默契，减小对其他系统的影响。

PLC执行每个回路单元动作，是根据货物当前位置和需要移动的方向，发出控制信号给电动机或电磁装置或液压装置来执行，通过传感器接收到信号判别是否已到达要求位置。完成了本次动作单元的执行，紧接着做下一个控制单元的动作，一系列控制回路单元动作执行组成了货物移动的传递或路径，PLC把完成后的状况返回给上位计算机。

PLC是现场直接的控制装置，为便于应急处理和设备维护，设计了现场操作控制台，手动控制操作各个电气装置执行动作或货物的搬移，方便现场调试和维修。显示设备的运行状态、信号指示、故障报警。操作控制台可设计为LCD触摸显示屏，使之更为直观操作。

2、上位计算机的设计

上位计算机主要包含管理控制程序和数据库的内容，通过用户操作界面存取货物、监视仓储状况，管理终端对进出存储货物按类别管理。

管理控制程序是对下位PLC发出货物的移动指令和仓储货物的管理，是基于网络数据库，集信息管理和工业监控于一体的专业性软件。采用组态软件设计编程，可视化的操作环境，反映货位信息、物料移动、设备的各种状态信息。图表化界面能及时提供管理信息，便于决策分析。

针对用户输入存取货物的信息，确定货物移动的起点和到达终点，选择通过合适路径，发出相应的指令给有关PLC，控制各个回路执行具体动作，把货物传递至指定的地点。

对于在货物移动过程中涉及到控制回路单元受不同PLC控制，上位计算机协调PLC之间动作配合。以PLC 1#和PLC 2#为例，上位计算机确定要经过的路径，按次序执行，先发出指令给PLC 1#，待PLC 1#执行完相应动作过程后，把结果信息返回给上位计算机，PLC 1#的工作结束。根据预先安排，上位计算机接着发出指令给PLC 2#工作。由此实现多PLC联动工作。

主要管理功能为库存货物分类统计，各类报表输出，出入库管理、计划分析、客户的供需信息。设计提供各类管理界面，根据类别条件的设定予以操作。

数据库用于记录货物的特征、仓储信号、货物统计管理、系统信息、故障信息，随内容需求而增减。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims

1、一种物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该方法应用集散控制系统技术，包括将实物仿真模型和可编程控制器控制货物的运动，并有上位计算机集中管理。

2、根据权利要求1所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：小型简易的实物模型，仿真实际的物流仓储现场。

3、根据权利要求2所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该实物模型内电气设备受可编程控制器控制，并根据上位计算机指令要求作出对货物的进出库的运动。

4、根据权利要求3所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该上位计算机根据需要，对可编程控制器发出运动指令，二者用计算机网络或现场总线连接。

5、根据权利要求4所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该上位计算机负责仓储管理和协调控制货物的流向。

6、根据权利要求2所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该小型简易的实物模型包括构架、微型直流电动机、传感器、传送带、位置开关。

7、根据权利要求2所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该实物模型可根据实际仿真的目的组合。

8、根据权利要求2或3或4所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：上位计算机可控制多台可编程控制器，可编程控制器控制多个控制回路单元，构成仿真仓储中心。

9、根据权利要求3所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该可编程控制器具有单独操作，以操作台或可视化触摸屏控制现场方式。

10、根据权利要求5所述的物流仓储仿真的控制系统，其特征在于：该上位计算机采用组态软件和数据库。