R-WCS物流设备控制系统说明书

在自动仓储系统复杂多变的应用环境中，WCS必须要保证高可靠性和

高效率。因此，WCS的规划十分重要。

仓储系统的发展离不开[wiki]物流[/wiki]装备和物流软件这两

个关键因素。通常，自动化仓储物流系统软件由两部分组成：[wiki]

仓库 [/wiki]管理系统(WMS)、仓库设备控制系统(WCS)。WMS不仅涉及仓储系统的业务流程、业务规则，还涉及与整个大物流系统的各种

信息接口，这些信息接口使仓储子系统和整个物流环境有机地结合

在一起。协调运作。

在自动仓储系统的规划中，首先要解决物流系统的整体流程规

划、功能规划等问题，以及为了满足流程或完成功能所需要配置的相

应硬件设备的选择问题；其次要解决物流软件的规划问题，包括WMS 和WCS。

自动仓储系统大致可分为三个层次，如图1所示，最上层是WMS，负责仓储业务逻辑的处理；最下层是具体的物流设备，如巷道堆垛机、AGV系统等；WCS位于WMS与物流设备之间的中间层，负责协调、调

度底层的各种物流设备，使底层物流设备可以执行仓储系统的业务流程，并且这个过程完全是按照程序预先设定的流程执行的。

调度控制软件的规划在自动仓储系统中是非常重要的部分。在一个复杂的、高可靠性的系统中，调度控制软件的重要性更加显著。

设备调度控制软件应满足的要求

设备控制是指一种用来协调、调度底层物流设备作业的机制。WCS 系统将负责控制实物的流动。如托盘的流动。高度自动化仓储系统中

的物流自动化控制系统一般要满足以下要求。

1 应安全、高效地调度、协调底层物流设备运行。当然，这个

要求在实际应用时可能会有些矛盾，如在调度一轨双车时(在同一个水平运行轨道上拥有两个可以交叉作业的穿梭小车，由于两个小车

作业区的交叉，所以需要WCS对其进行必要的调度)，如果追求安全就会应该让两个小车距离远一些。但如果追求高效，就要求两个小车只要不出现撞车就可以交叉作业；

2 设备控制系统应能够7×24小时全天候稳定运行，故障时间

应最小化，并且发生故障时可以很快恢复正常的执行状态；

3 高度自动化仓储系统虽然是先进和高效的方式，但资金投入

很大，有些投资者可能会选择分阶段投入，这也导致在项目中WCS软件也应该是一个分阶段实施的过程，因此要求WCS应建立在一个可以

灵活伸缩的架构之上；

4 目前在软件行业中新技术层出不穷，并且WCS位于承上启下的中间层。它的上层WMS或下层物流设备都可能会出现变化，所以WCS应有完善的兼容不同技术、不同系统的能力。

典型的应用场景

WCS的作用是协调、调度自动仓储系统中的各种物流设备，必然

要和这些设备建立某种通讯机制，因此首先要解决的就是WCS与底层物流设备的通讯问题，通讯需要某种方式的物理连接。

图2是一个比较典型的应用场景，从硬件网络的拓扑结构中显示出WCS在系统中的位置。按照物理的硬件连接方式，把物流设备大致分为如下几类。

1 物流设备A：可以通过多串口卡或5613卡等硬件卡直接连接上WCS；

2 物流设备B：通过标准的以太网和WCS相连，包括有线网络和无线网络；

3 物流设备C：通过信号转换器把自身的特殊信号转成标准以

太网信号后和WCS相连，如经常使用的串口联网设备(如MOXA及研华的串口设备)就可以转化串口信号和标准以太网信号；

4 物流设备D：是一类自身带有基于Pc的子调度系统的设备，如AGV或环形穿梭车等。WCS并不直接和这些设备相连，而是和它们的上位计算机通过以太网相连，命令下达或者设备状态的反馈都只

涉及物流设备D的上位计算机，而WCS并不关心设备控制子系统是如何与设备相连接的。

通讯接口就象两个人交谈，虽然他们之间的电话线连上了，但如

果一个人讲英文，另一个人讲中文，会导致他们交流很难或根本不可能交流。

此外，还需要进一步考虑WCS。与每种设备通讯接口的问题。这就是通常所说的协议。通讯协议是一种逻辑结构，主要包括如下关键点：

1 设备通讯协议：一般是由各个物流设备子系统提供。WCS遵守。协议中描述了物流设备的基本功能、怎样使用物流设备的公开的功能接口或要求WCS公开的接口。需要特别注意的是，设备通讯协

议是建立在标准通讯协议之上的，所以在WCS实现设备通讯协议时，需要考虑一些标准通讯协议的限定；

2 标准通讯协议：TCP、UDP等；

3 通讯硬件连接：以太网、红外光通讯、无线以太网、串口(422/485/232)等。

WCS在典型场景中的应用

同时控制多种设备

高度自动化的仓储系统一般都由多种物流设备组成，而且随着流程、需求的变化。设备控制会变得更加复杂，如有时需要跟踪设备控

制子系统中任务的当前执行情况，或单独查看物流设备B中的某个设备状态等。

这里需要明确的是，WCS通常并不直接控制物流设备的动作，而只是协调多种设备的工作。因为每一个设备都有自身的控制系统，在自动化系统中最常见的就是PLC，WCS只需要和PLC中的控制程序通讯即可。其次，如果系统中的每一个设备都可以自主地完成某个特定

流程，则WCS需要处理的工作量大大减少，并且整个系统的通讯量也将减小，从系统运行效率和可靠性上来看都是有利的。

自动仓储系统的很多设备在处理任务时是互不相关的，例如两台堆垛机通常没有任何相互影响的关系，所以为了高效地控制多种物流设备，从软件技术角度考虑，WCS应该是基于多线程或多进程的模式。每类设备或单台设备对应相应的控制线程或进程。WCS并行地控制这些设备，将会提高系统的处理效率。

新增或更新现有设备

随着物流装备的不断更新，不同的项目中完成相同功能的设备很可能是不一样的，这就要求WCS可以根据项目中选用的不同设备，按照基本一致的模式去调度、控制这些设备，从软件设计的角度就是常说的基于接口的编程，如图3所示。

从图3中看出，WCS对每种设备的控制大致归纳为两个层次：设备控制层、设备通讯层。这种划分相当于把设备的通用控制逻辑抽象到设备控制层中，而设备通讯层则只负责不同设备的连接。物流流

程的执行逻辑从上层经过中间层的协议打包转化成直接的特殊设备

控制指令发到具体的物流设备中，物流设备的状态则从反方向传到上层。