近年来，随着我国航空运输业的发展，各地机 场航空客运量呈迅猛上升趋势，从而对旅客食品的 生产和存储效率提出了新的要求。目前，作为解决 这一问题的措施，许多新建或扩建的大型机场均相 应地建立了专门的食品配餐楼,立体仓库。在此背景 下，笔者开发了国内某新建国际机场航空食品配餐 楼的自动化立体仓库管理与监控系统。该系统将立 体仓库日常出入库管理与设备控制融为一体，与设 备层连接采用当前流行的工业以太网通信，极大地 提高了指令执行速度和系统的实时性，从而提高了立体仓库的工作效率。
《1 系统组成》
1 系统组成
《1.1 硬件组成》
1.1 硬件组成
自动化立体仓库管理与监控系统由监控机服务 器、收/发货工作站计算机、10/100 M工业以太网 卡、网络交换器、UPS不间断电源和打印机组成。 监控机服务器通过100 Mb/s高速以太网与上级配 餐楼生产管理系统服务器连接，经由网络交换器通 过10 Mb/s工业以太网与收/发货工作站计算机、 下位各设备PLC连接，系统配置如图1所示。
《图1》
图1 自动化立体仓库管理与监控系统配置图
Fig. 1 Configuration of the management and monitoring system of automatic tridimensional warehouse
《1.2 软件配置》
1.2 软件配置
系统操作平台为Microsoft Windows 2000,使 用Microsoft Visual C + + 6.0作为开发工具，数据 库使用 Microsoft SQL Server 7.0。
《2 系统工作原理》
2 系统工作原理
《2.1 系统工作方式》
2.1 系统工作方式
立体仓库日常的收/发货处理工作一般是在货 物收发室进行的，在整个系统正常工作时，由收发 货操作员在收/发货工作站计算机办理收发货手续、 制定出入库单、生成任务，并向监控机发出执行任 务申请；在监控机与工作站计算机通信出现故障 时，上述工作可由操作员在监控机上进行。
系统工作分在线和离线两种模式。在在线模式 下，监控机将任务分解成的作业指令发送到设备 PLC,监控机将对作业指令执行情况和设备工作情 况进行监控和显示；在离线模式下，监控机不发送 指令，并失去对设备PLC的监控。在正常情况下， 系统工作应处于在线模式；在设备发生故障、监控 机无法发送指令时，操作员在巷道堆垛机地面控制 触摸屏上改变该巷道工作模式，使之在离线模式下 完成作业指令。
《2.2 监控机与收发货工作站计算机的通信》
2.2 监控机与收发货工作站计算机的通信
上位监控机与收发货工作站计算机之间的数据 通信包括指令任务数据通信和数据库数据连接。
指令任务数据通信是通过运用Visual C ++语 言强大的MFC Winsock网络编程技术实现的。上 位监控机监控程序启动时，在特定端口开启网络侦 听，在与工作站计算机正常连接后，监控机进入任 务等待状态，并在接受到工作站发出的任务请求 后，将任务分解为作业指令发送到下位各设备。通 信协议为TCP/IP协议。
数据库数据连接是利用SQL Server 7.0优异的 网络连接性能在数据库层实时进行的，即工作站计算机与监控机服务器使用同一数据库。
《2.3 监控机与下位设备PLC的通信》
2.3 监控机与下位设备PLC的通信
下位设备采用三菱Q系列PLC,使用 OJ71E71以太网通信模块直接实现PLC的以太网 连接⑴。上位监控机与下位PLC之间的数据通信 通过编程实现。为了简化上位监控计算机与PLC 的通信编程，在监控程序中使用了三菱提供的PC 与PLC通信组件MX Componentso该组件将监控 机与PLC通信功能函数封装在一个ActiveX控件 中，极大地方便了 VC程序的编写。
该部分的通信使用三菱MELSEC通信协议， 以及自动打开的UDP端口。
《3 系统功能特点》
3 系统功能特点
自动化立体仓库管理与监控系统作为自动化立体仓库的管理控制平台,实现了日常仓库管理与出人仓库控制的有机结合。图2为该软件系统功能模块示意图。
《图2》
图2 软件系统功能模块图
Fig.2 Modeules of the software system
出人库作业控制模块和出人库操作模块是该系统的核心功能模块,操作员一舱在出人库操作模块进行货物出人库登记、货物出人库任务生成和指令发送;出人库作业控制模块具有空货物托盘出人库指令生戚、对作业指令的控制操作以及对作业指令执行情况和设备工作情况的实时监视等重要功能。
该系统具有以下主要特点:
1) 高度实时性的多任务监控 监控机与设备PLC之间采用传输速率达到10Mb/s的以太网通信,保证系统设备工作状态和指令执行情况能够实时地受到监控,提高了系统的可靠性。而且由于采用多线程编程技术,可以使监控软件系统同时对三个巷道的设备进行指令发送和监控操作。
2) 功能强大的仓库日常管理 该系统集成了大量常用的仓管功能模块,操作员可在本系统进行货物日常出人库单的生成、保存等操作,在月底进行仓库的库存盘点操作,对一段时间内的出人库总量进行统计,以及一系列的查询、系统管理操作等。同时,系统设立了货物库存量报警和货物保质期报警子模块,以提醒操作员进行相关操作。
3) 安全的数据管理 在每次退出操作时系统自动进行数据备份操作,也允许操作员随时进行数据备份,以防系统数据受到破坏。该系统还提供系统数据导出功能,有些数据需长期保存以进行相关的查询和审核,这样操作员可执行数据导出操作,将数据导出并保存到存储设备中(如磁带机等)。
4) 强大的网络通信功能 通过工业以太网通信,系统可以实时接收上级生产管理系统下发的任务计划,接收工作站计算机的作业任务请求,并通过网络进行整个系统的时间统一化校准。
5) 直观的货位状态图形星示 立体仓库各货架货位状态、货物托盘状态及货物信息在该系统中可以在货位直观图模块中用图形方式形象地显示出来,使操作员对整个仓库的存储情况一目了然。
《4 系统软件设计》
4 系统软件设计
系统软件采用VisualC++语言编写,充分发挥其封装性好的特点,使用模块化编程技术,力求操作界面简洁、直观,保证具有良好的可操作性和可维护性[2,3]。为实现本系统的多任务操作,系统软件采用多线程编程技术。阿主线程外,设置三个子线程。主线程负责接收处理消息循环,实现对仓库的日常管理和与上级服务器及工作站计算机之间的通信。三个子线程则实时发送作业指令,循环接收并处理三个巷道下位设备的信息数据。系统流程图如图3所示。
5 结语
机场食品配餐楼立体仓库管理与控制系统作为某新建国际机场工程项目的配套工程,已完成了实验室调试和现场设备联机调试。系统投人使用后,运行稳定可靠,监控数据准确,能够满足用户要求。该系统充分运用当前工业物流信息监控领域内的新技术,采用标准的系统设计方法,是对实现工业交通物流管理自动化的一次很好的实践和发展。
《图3》
图3 系统流程图
Fig.3 Flowchart of the software system
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