中控提出的In Plant(Intelligent Plant）工廠自動化整體解決方案，其目的是促進(jìn)企業(yè)信息集成，實現(xiàn)集控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、經(jīng)營于一體的綜合自動化新模式，全面提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、信息化水平以及綜合競爭力。突破傳統(tǒng)自動化體系的層次概念，以統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一通信、統(tǒng)一平臺，有機整合、優(yōu)化各種獨立或分離的產(chǎn)品與技術(shù)，發(fā)揮其產(chǎn)品、技術(shù)體系的最大功能，從而產(chǎn)出最大的效益。

典型的智能倉儲物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，通常可以分為設(shè)備層、單機儀控層、系統(tǒng)監(jiān)控層、管理層4個層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了一個分布式的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)[2]。

設(shè)備層：智能物流系統(tǒng)設(shè)備層主要包括自動化搬運與輸送設(shè)備、自動化分揀設(shè)備、自動化倉儲設(shè)備及其他專機設(shè)備等。

單機儀控層：單機儀控層以PLC系統(tǒng)作為核心控制單元，HMI作為“人機接口”為控制系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行信息交換和人機交互。

系統(tǒng)監(jiān)控層：系統(tǒng)監(jiān)控層以倉庫控制系統(tǒng)（Warehouse Control System,WCS）作為核心監(jiān)控單元，介于倉庫管理系統(tǒng)（Warehouse Management System,WMS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System,MES）系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)之間的一層管理控制系統(tǒng)。向上層信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)和向下層控制系統(tǒng)下發(fā)控制指令。

管理層：管理層提供給生產(chǎn)和銷售中心、供應(yīng)鏈調(diào)度管理中心、產(chǎn)品研發(fā)中心、遠(yuǎn)程管理中心的用戶管理交互界面，同時通過與生產(chǎn)制造執(zhí)行層的對接，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的報表制作及數(shù)據(jù)查詢服務(wù)等?？蓪崿F(xiàn)銷售管理、訂單管理、客戶關(guān)系管理、供應(yīng)商關(guān)系管理、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品生命周期管理、人力資源管理、財務(wù)管理等業(yè)務(wù)的管理與維護(hù)[3]。

針對某工程塑料智能倉儲物流系統(tǒng)項目在自動包裝、自動稱重（復(fù)稱）、自動打碼貼標(biāo)、自動掃碼、自動碼垛、自動導(dǎo)引運輸車（Automated Guided Vehicle,AGV）自動入庫以及各軟件系統(tǒng)間進(jìn)行信息交互的應(yīng)用場景。由若干類型的輸送設(shè)備通過分流、合流節(jié)點等節(jié)點元素連接“物流源”“物流目的地”和服務(wù)臺構(gòu)成的績效系統(tǒng)。輸送的對象主要是托盤、箱包或其他有固定尺寸的單元貨物。為了滿足貨物輸送、整理歸類、包裝和分揀的需要[4]，進(jìn)行系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程規(guī)劃設(shè)計。

包裝作為工業(yè)生產(chǎn)過程中的最后一道工序，利用自動化的包裝設(shè)備根據(jù)物料形態(tài)、包裝工藝、質(zhì)量要求等，通過各類傳感器檢測將信號傳送至PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的程序邏輯控制各類驅(qū)動裝置和執(zhí)行機構(gòu)的進(jìn)行稱重計量、自動下料、自動取袋、自動裝料、自動封口等自動化控制。設(shè)備在自動運行過程中根據(jù)其工藝參數(shù)進(jìn)行實時的跟蹤檢測、閉環(huán)控制以及不合格自動標(biāo)記剔除并自動報警輸出。故自動包裝質(zhì)量與包裝效率直接與工藝參數(shù)、設(shè)備精度、控制系統(tǒng)的響應(yīng)速率和穩(wěn)定性能等息息相關(guān)。

包裝后的再次稱重只是為了復(fù)核包裝稱重計量的合格性，可利用在電子臺秤上加裝輸送設(shè)備的方式或在輸送設(shè)備的下方加裝稱重傳感器的方式實現(xiàn)靜態(tài)稱重或動態(tài)稱重，并可將稱重數(shù)據(jù)通過通信的方式上傳PLC系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)存儲以及二次利用。對于復(fù)稱不合格的產(chǎn)品需要有不合格剔除口進(jìn)行剔除，并且需要對不合格的產(chǎn)品信息進(jìn)行標(biāo)記并上送到上層軟件系統(tǒng)作為后續(xù)質(zhì)量追溯和問題排查的依據(jù)。

產(chǎn)品碼標(biāo)簽作為產(chǎn)品質(zhì)量追溯的信息載體，工業(yè)現(xiàn)場常采用自動打碼貼標(biāo)機完成此項任務(wù)。為保證打印條碼數(shù)據(jù)的有效性、完整性和可追溯性，故生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)、生產(chǎn)報工、編碼規(guī)則、數(shù)據(jù)傳遞等都需要在系統(tǒng)間進(jìn)行交互。生產(chǎn)線開始生產(chǎn)前MES系統(tǒng)將所生產(chǎn)產(chǎn)線的打印數(shù)據(jù)整體打包發(fā)送到打印軟件中，打印軟件需對打印數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將特定打印引擎的打印數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的打印引擎中，驅(qū)動其打印標(biāo)簽并剝離，待物料到位并對物料進(jìn)行壓料搟平處理后PLC系統(tǒng)向打碼貼標(biāo)機發(fā)送請求打印信號，貼標(biāo)機手臂吸住標(biāo)簽并對物料進(jìn)行貼標(biāo)處理，貼標(biāo)完成后上傳貼標(biāo)完成信號。

另外，在輸送設(shè)備上進(jìn)行自動打碼貼標(biāo)對來料產(chǎn)品所停位置的一致性要求較高，否則會影響打碼貼標(biāo)的質(zhì)量。其影響因素主要有控制系統(tǒng)的響應(yīng)速率和穩(wěn)定性以及機械設(shè)計的合理性等。

工業(yè)掃碼器具備條碼掃描和數(shù)字圖像采集功能，主要用于解決工業(yè)現(xiàn)場中的產(chǎn)品條碼自動檢測問題，判斷所打印條碼的正確性和唯一性及是否存在無碼、錯碼、重碼、打印不清晰無法識別等多種不良現(xiàn)象。并通過所讀取條碼信息和不同狀態(tài)來控制生產(chǎn)線的啟停和產(chǎn)品的分揀，從而實現(xiàn)產(chǎn)線的自動化、柔性化、信息化。本項目中通過2次掃碼的方式來識別條碼的正確性和唯一性以及控制產(chǎn)品的分揀。

一次掃碼稱重檢測不合格產(chǎn)品自動剔除報工：在自動化物流輸送設(shè)備上因一次掃碼或稱重不合格剔除產(chǎn)品時由WCS系統(tǒng)調(diào)用不良品傳輸接口將產(chǎn)品信息傳輸至MES系統(tǒng)。

二次掃碼及稱重檢測合格產(chǎn)品自動碼垛報工：產(chǎn)品在自動稱重和自動打碼貼標(biāo)合格后進(jìn)入自動碼垛工位進(jìn)行自動碼垛，在進(jìn)行自動碼垛前，需進(jìn)行二次掃碼對不同品規(guī)的產(chǎn)品進(jìn)行掃碼分揀。掃碼完成后機器人根據(jù)條碼信息進(jìn)行自動碼垛，同時將條碼信息實時上傳MES系統(tǒng)，當(dāng)機器人將產(chǎn)品放至托盤上時，由WCS系統(tǒng)調(diào)用條碼傳輸接口，將條碼信息傳輸至MES系統(tǒng)。

工業(yè)機器人作為智能倉儲物流系統(tǒng)中的重要組成部分，主要用于搬運和碼垛功能的實現(xiàn)。根據(jù)自動掃碼所獲取到的條碼信息進(jìn)行自動分揀碼垛，同時將所獲取到的條碼信息上傳WCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲。碼垛完成時，由WCS系統(tǒng)調(diào)用MES系統(tǒng)接口將碼垛完成信息及托盤產(chǎn)品條碼組合信息傳輸至MES系統(tǒng)，同時WCS系統(tǒng)調(diào)用WMS系統(tǒng)接口將碼垛完成信息傳輸至WMS系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)據(jù)此信息作為調(diào)度AGV接料的依據(jù)。

產(chǎn)線開始工作后，自動碼垛設(shè)備對其中一個空托開始碼垛成品袋包，碼垛完成后，WMS系統(tǒng)將“成品下線”任務(wù)呼叫信號給到AGV調(diào)度系統(tǒng)。調(diào)度AGV到任務(wù)起點取貨。AGV抵達(dá)任務(wù)起點叉取貨物，抵達(dá)任務(wù)終點叉卸貨物時都會將分段任務(wù)的信息反饋回WMS系統(tǒng)。

設(shè)備狀態(tài)信息由PLC系統(tǒng)進(jìn)行采集并上傳到WCS系統(tǒng)進(jìn)行實時仿真與綜合監(jiān)控，再由WCS系統(tǒng)調(diào)用MES系統(tǒng)接口進(jìn)行實時反饋，MES系統(tǒng)據(jù)此信息作為設(shè)備OEE計算的依據(jù)。

智能倉儲物流系統(tǒng)中，包含各類自動化設(shè)備（如自動包裝機、自動打碼貼標(biāo)機、自動化輸送設(shè)備、AGV、機器人、堆垛機等）和信息化軟件系統(tǒng)等數(shù)字化設(shè)備系統(tǒng)，應(yīng)能實現(xiàn)互聯(lián)互通。

此項目包括9條包裝碼垛生產(chǎn)線、AGV自動配送及各軟件系統(tǒng)對接需求，整個項目數(shù)據(jù)信息交互如圖2所示，通過需求的梳理測算I/O測點多達(dá)600余個，需要做信號交互和通信的設(shè)備數(shù)量40余套。結(jié)合系統(tǒng)響應(yīng)速度、存儲器容量以及分布式應(yīng)用加集中監(jiān)控的要求確定控制方案。PLC系統(tǒng)選用中控GCS平臺，分站控制采用GCS-G3控制系統(tǒng)，主站集中監(jiān)控采用GCS-G5控制系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)選用中控RTN軟件平臺。

GCS控制系統(tǒng)基于UCP統(tǒng)一控制協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，使產(chǎn)品適用于現(xiàn)場分散的場合，滿足了連續(xù)或半連續(xù)工業(yè)過程以及大型基礎(chǔ)設(shè)施場所的控制需求。GCS平臺在產(chǎn)品性能上，具有高速邏輯與聯(lián)鎖控制能力、豐富的高階函數(shù)運算和完整的控制策略[5]。

GCS控制系統(tǒng)融合了最新的現(xiàn)場總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可連接符合PROFIBUS、MODBUS RTU/TCP、HART和EPA等國際標(biāo)準(zhǔn)的各種智能設(shè)備和儀表，支持多種異構(gòu)系統(tǒng)的綜合集成。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是位于監(jiān)控層的專用軟件，負(fù)責(zé)對下集中管理和調(diào)度控制層，向上連接管理層，是企業(yè)生產(chǎn)信息化的重要組成部分。主要功能包括對倉儲物流設(shè)備的實時集中監(jiān)控功能和各系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)聯(lián)動功能兩大部分。一方面，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)豐富的驅(qū)動程序，可實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的各倉儲物流設(shè)備等進(jìn)行實時集中監(jiān)視和控制的基本功能；另一方面，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)完善的控制策略和通信服務(wù)程序，還可實現(xiàn)各相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備之間協(xié)調(diào)、系統(tǒng)間實時信息共享與信息展示等。為上層管理層系統(tǒng)提供執(zhí)行、保障和優(yōu)化途徑，實現(xiàn)智能倉儲物流系統(tǒng)的管控一體化。

項目建成后可根據(jù)MES系統(tǒng)下達(dá)生產(chǎn)工單，生產(chǎn)線根據(jù)工單進(jìn)行自動包裝、自動稱重（復(fù)稱）、自動打碼貼標(biāo)、自動掃碼、自動碼垛、AGV自動入庫，實現(xiàn)了減人增效，改善了勞動工人的生產(chǎn)環(huán)境，降低了勞動工人的勞動強度；生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集實時上報，綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實時仿真與展示，實現(xiàn)了倉儲物流各環(huán)節(jié)的信息化；通過Web Service接口對接MES系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享與智能化。

中控以其豐富的軟硬件系統(tǒng)平臺，完美契合了智能物流系統(tǒng)的各種應(yīng)用場景和需求，助力物流各環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化、柔性化、信息化、智能化生產(chǎn)和管理，提高物流系統(tǒng)智能化分析決策和自動化操作執(zhí)行能力，提升物流運作效率。助力用戶實現(xiàn)“減員、降本、增效、提質(zhì)、綠色環(huán)保、安全生產(chǎn)”的控制需求，為智能倉儲物流系統(tǒng)應(yīng)用提供全流程的解決方案。