【WCS设计与维护】自动化物流设备控制系统（WCS）应用中的异常处理-爱佳物流咨询手册0507
时间：2003-03-09 来源：爱佳物流咨询 浏览量：
作者：田峰先生，爱佳物流工程设计&咨询
自动化物流控制系统一般由以下子系统构成：
物流信息管理系统（Warehouse Management System简称WMS，包括库存管理、入出库作业管理、报表管理、人员操作权限管理等等）、物流设备控制调度系统（Warehouse Control System简称WCS）、执行设备控制系统（如堆垛机、输送机、穿梭车、AGV小车等等）。
为达到此目的，系统出现异常时的快速有效处置就显得尤为重要。
系统出现异常时一般通过WCS系统处理，同时要结合WMS系统以保证系统信息资料的准确性、一致性。
一、物流设备控制调度系统简介
物流控制调度系统是基于物流信息管理系统与执行设备之间的一个层面，负责对物流信息管理系统指令任务的解析，调度执行设备将物料搬运单元货品沿规定路径送达目的位置，并将作业执行过程中及作业完成信息反馈给WMS系统。
物流控制调度系统软件的实现语言可以通过VB、C++、Delphi等语言实现，硬件可以通过工控机、PC、单片机或PLC等设备实现。
其中工控机是较广泛使用的工业控制设备，它具有可靠性高、适合工厂环境等特点，可以很好的集成一些数据采集卡、通讯卡、I/O卡等工业板卡。
物流控制调度系统，除了合理的分配系统指令任务外，及时处理系统运行过程中出现的异常也是其非常重要的功能。
异常处理可以是对设备的运行异常状态（如堆垛机走行编码错误、升降编码错误、走行定位错误，输送机运行超时异常等等）进行处理，也可以是对操作中因操作错误导致的资料异常（如空出、重入等）进行处理。有些异常系统可以自动处理，有些需要人工干预（这里人工干预主要是指在操作终端上及设备现场进行处理）。
二、系统出现异常时的常见提示形式
系统常见异常主要包括设备异常和资料异常，设备异常如堆垛机异常、输送机异常、自动小车等执行设备异常，资料异常主要是指人员操作错误影响的数据库资料异常，导致空出、重入等异常现象。
异常提示根据系统的结构、性质差异，有多种提示方式：系统输出警报（LED、报警灯和警音）、相应设备弹出提示栏、改变任务状态的颜色、异常代码的发送、图形显示等等。
系统输出警报形式（LED、报警灯和警音，如图2）：
即当设备异常时，设备本身的控制处理器通过通讯模块把异常信号发送到控制服务器，控制服务器收到信号后进行处理，然后输送到相应的显示设备。人员得知异常后，及时对异常设备进行处理。
相应设备弹出提示栏、改变任务状态的颜色(如图5、图6)：即当系统异常时，终端操作台或控制服务器弹出提示栏、改变任务状态的颜色。
图形显示（图4）：
先在控制程序内设置设备在各种运行状态的颜色（要求程序有设备状态图形显示功能），当系统异常时，终端操作台
或控制服务器根据异常种类显示相应的颜色或图形形状。
异常代码的发送（图3）：
控制系统按照某种方式与相应设备通讯，当设备异常时，控制系统收到异常代码时向相应人员发送异常报告，当人员收到信息后，及时对系统异常作出相应的处理。
三、系统异常的处理方式
1.系统自动处理异常。即当系统异常时，系统自动执行校正，然后通过某种方式把异常记录（输出报表或向相应管理员发送异常信息），操作管理人员可以根据异常信息及时对设备排定保养时间和对数据资料进行维护。
如A系统堆垛机货叉未在中心（仅限于累计误差导致的异常），堆垛机首先进行自动重复归原点校正，然后继续执行下一个任务。
A系统重入异常时，系统首先记录此异常货格，然后系统自动搜索下一空货格，执行入库动作。再把异常货格情况输出报表，提示相应人员定时处理（利用盘点或定时保养时处理）。
A系统空出异常时，根据需要有两种做法：一种是系统直接把此货格数据信息删除，标记为空货位，然后直接查找下一个满足要求的货格，执行出库动作；另一种是系统把此货格标记为异常货位，输出异常记录，待相应的人员定时处理（利用盘点或定时保养时处理）。
2.终端操作台上直接处理。当系统异常时，在终端操作台上弹出提示，然后在终端操作台上直接进行相应的处理，以恢复系统正常运行。
终端操作台通过物流系统局域网与控制服务器进行信息交换，及时把终端请求命令发送给控制服务器，控制服务器接到命令后直接或间接发送到执行设备进行相应的处理动作。
如B系统堆垛机走行编码错误（仅限于累计误差导致的异常），首先操作人员在操作台上进行异常复归，然后在操作台上执行走行归原点校正，动作完成后，再对之前的命令进行命令重传，完成设备的异常处理。避免了异常处理时的手动入库处理，同时避免了联系维修人员的时间浪费。
如B系统堆垛机入出库时通讯超时，通常是在货品输送的下一个环节，不在正常连线状态（如设备异常、手动状态等）。自动化执行设备动作之间的相互衔接时，都有其动作互锁措施（任务的传送、点通讯器、气油压挡板等）。此时操作人员应该及时判断此环节异常原因，并修复完成，使此环节设备在正常连线状态。然后在终端操作台上对通讯超时的工作任务进行命令重传，即可以修复系统的正常运行。
3.终端操作台上显示，信息管理服务器上处理。即当系统异常时，在终端操作台上弹出提示，然后在信息管理服务器上进行相应的处理，以恢复系统正常运行。
终端操作台通过物流系统局域网向信息管理服务器提交请求，信息管理服务器再与控制服务器进行信息交换，服务器接到命令后直接或间接发送到执行设备进行相应的处理动作。
如C系统重入故障时，操作人员通知信息管理人员，在信息管理服务器上作数据资料调整，然后复归设备异常，再对上一任务进行命令重传。
4.终端操作台上显示，控制服务器上处理。即当系统异常时，在终端操作台上弹出提示，然后在控制服务器上进行相应的处理，以恢复系统正常运行。
控制服务器通过协议，及时通过物流系统局域网把控制信息发送到每一终端操作台，而在终端操作台上及时更新各设备和执行任务显示状态。
如D系统输送系统检测到某一货品不符合规格或执行中人为操作错误，通过人员在操作服务器做相应的处理，系统做到及时退回，人员处理完成后，再重新执行输送。
5.仅控制服务器上显示和处理。即当系统异常时，只有在终端操作台上弹出提示和进行相应的处理，以恢复系统正常运行。
控制服务器直接与执行设备控制处理器进行信息交换，及时更新设备和执行任务状态。
如E系统无人小车发送控制异常时，操作人员在控制服务器查询设备异常，判断异常后及时对相关命令进行处理，以恢复系统正常运行。
四、系统异常信息在控制系统中的信息采集及发送
OPC协议：OPC 是工业软件中广泛采用的数据交换协议，许多数据采集设备都会提供实现OPC 数据存取规范的服务器，和上层软件交换数据。OPC软件界面基于Windows技术OLE(对象链接和嵌入)、COM(组件对象模块)和DCOM(分布式组件对象模块)。
总线方式：就是根据自动控制器的自身总线方式（如工业现场比较常用的Profibus总线），实现控制服务器与执行设备的信息交换，达到对执行设备的自动控制。
TCP/IP协议：1、在执行设备控制系统中安装一块通讯模组，通过控制处理器设其IP，然后通过TCP/IP协议与控制服务器进行信息发送和接受，实现物流命令的执行和反馈。
2、操作台通过在物流系统网络，利用TCP/IP协议与控制服务器进行信息发送和接受，实现物流命令的执行和反馈。
I/O卡控制：在控制服务器上安装I/O卡，执行设备的输入和输出部分信号直接接到I/O卡上，控制服务器直接通过这些I/O点和执行设备本身的自动控制程序，对设备的动作进行控制，达到自动控制接收现场信号的目的。
数据卡采集：在控制服务器上安装数据采集卡，数据采集卡与执行设备控制处理器相连，控制服务器通过数据采集卡实现信息的交换，达到对执行设备的自动控制。
串口通信：通过控制服务器本身的串口，按照规定的协议实现控制服务器与执行设备的通讯，大部分LED显示设备就是通过串口实现。
做好系统异常处理会减少系统发生异常时给使用带来不良影响，提高了设备的运行效率，减少安全事故的发生，使设备和人员的安全得到保证。
安全性提高：减少人员直接对设备的异常处理次数，避免人员在处理异常时带来的安全隐患。
有效利用人力资源：异常处理只需要对操作人员进行有效的操作培训，即可以完成大部分的设备异常处理，减少了大量专业维修人员的投入，合理的利用人力资源。
实时性：针对某些异常，操作人员只需通过操作台可以及时进行处理，避免了联系维修人员的大量时间浪费。
运行效率提高：及时的异常处理，可以有效地减少系统停机时间，提高系统的运行效率。
实践证明，物流自动化系统的异常处理是总体系统运行功能实现的关键保障；异常处理的系统设计和实施是总体系统集成的关键技术；科学、合理的系统设计与实施将极大的提高物流自动化系统的综合功效。
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