WCS是倉庫控制系統(tǒng)(Warehouse Control System) 的縮寫，是介于WMS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)之間的一層管理控制系統(tǒng)，可以有效協(xié)調(diào)各種物流設(shè)備如輸送機(jī)、堆垛機(jī)、穿梭車以及機(jī)器人、分揀機(jī)、電子標(biāo)簽、AGV等物流設(shè)備之間的運(yùn)行，主要通過任務(wù)引擎和消息引擎，優(yōu)化分解任務(wù)、分析執(zhí)行路徑，為上層系統(tǒng)的調(diào)度指令提供執(zhí)行保障和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對各種設(shè)備系統(tǒng)接口的集成、統(tǒng)一調(diào)度和監(jiān)控。
WCS系統(tǒng)的組成
通信模塊：包括與上層系統(tǒng)通信的接口、與下層設(shè)備和子系統(tǒng)的通信方式。
數(shù)據(jù)庫模塊：存儲(chǔ)任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)規(guī)則、運(yùn)行日志等。
任務(wù)引擎：決定 WCS 的運(yùn)行方式。
WCS的架構(gòu)

WCS系統(tǒng)的整體架構(gòu)采用四層結(jié)構(gòu)自上至下進(jìn)行構(gòu)建，分別為應(yīng)用層、服務(wù)層、功能層和數(shù)據(jù)層。

應(yīng)用層：應(yīng)用層負(fù)責(zé)用戶界面的呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)信息的顯示，以及部分控制功能的入口，不對業(yè)務(wù)邏輯或數(shù)據(jù)操作進(jìn)行處理。應(yīng)用層主要針對UI進(jìn)行設(shè)計(jì)和客戶端開發(fā)，實(shí)現(xiàn)用戶和業(yè)務(wù)流程及后端數(shù)據(jù)的接入及交互。

服務(wù)層：與設(shè)備的通訊需要搭建PLC通訊服務(wù)，完成PLC狀態(tài)信息的讀取和操作指令的寫入；數(shù)據(jù)庫訪問服務(wù)完成系統(tǒng)內(nèi)部管理和控制信息的記錄及讀??；可視化看板的實(shí)現(xiàn)需要具備資源文件讀寫和加載服務(wù)；WCS與外部上層管理系統(tǒng)（WMS、ERP、MOM、MES 等）或控制系統(tǒng)（PDA、RFID、PAD、LED等）進(jìn)行信息交互和指令下達(dá)，通過外部系統(tǒng)接口完成服務(wù)。

在任務(wù)分解的過程中，結(jié)合自身設(shè)備和現(xiàn)場物流環(huán)境的特點(diǎn)，將堆垛機(jī)、傳輸線、AGV的任務(wù)作為一個(gè)完整任務(wù)的三個(gè)獨(dú)立單元，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行組合和協(xié)調(diào)。在設(shè)備調(diào)試和用戶后期使用過程中，對WCS系統(tǒng)功能和性能展開了測試與分析，通過用戶真實(shí)使用環(huán)境下的實(shí)際操作和編寫測試用例方式相結(jié)合進(jìn)行測試，針對用戶體驗(yàn)進(jìn)行了部分優(yōu)化和調(diào)整。服務(wù)層針對PLC信息獲取的服務(wù)以PLC通訊服務(wù)作為基礎(chǔ)，針對具體功能流程服務(wù)進(jìn)行自主開發(fā)，包括PLC通訊、路徑規(guī)劃、任務(wù)生成和分解、入庫單據(jù)服務(wù)、庫位存儲(chǔ)服務(wù)、電子標(biāo)簽服務(wù)等功能。將上述功能進(jìn)行整合并形成通用功能服務(wù)，整體層次以功能流程為基本單位，針對具體業(yè)務(wù)進(jìn)行開發(fā)。該過程需要使用服務(wù)的通信組件，使每個(gè)服務(wù)將自己提供給其他服務(wù)使用。

功能層：結(jié)合具體的業(yè)務(wù)邏輯，針對特定的設(shè)備任務(wù)進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)對訪問服務(wù)調(diào)用的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行處理，完成數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)。該層主要完成核心業(yè)務(wù)功能，同時(shí)將設(shè)備控制動(dòng)作進(jìn)行串聯(lián)，完成設(shè)備與軟件功能的交互，針對不同的功能需求進(jìn)行邏輯處理和指令響應(yīng)。根據(jù)客戶的需求和設(shè)備的動(dòng)作流程，按照設(shè)備的每個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)和功能單元進(jìn)行模塊劃分，控制輸送線和堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)的模塊為內(nèi)部傳輸模塊；控制外形檢測、稱重的部分為檢測模塊；控制AGV的模塊為搬運(yùn)模塊。

數(shù)據(jù)層：針對PLC狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，創(chuàng)建持久化的數(shù)據(jù)模型，供服務(wù)訪問和功能調(diào)用。針對數(shù)據(jù)庫對象實(shí)體進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，完成編程對象和數(shù)據(jù)庫表之間的映射。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問與操作的接口，包括數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和資源文件的存儲(chǔ)等。數(shù)據(jù)庫采用SQL Server搭建，并利用Redis進(jìn)行緩存和遠(yuǎn)程字典服務(wù)。針對兩種數(shù)據(jù)庫的操作進(jìn)行通用化封裝，形成數(shù)據(jù)庫操作組件，供各個(gè)功能模塊進(jìn)行調(diào)用。WCS功能

實(shí)時(shí)通訊：WCS與WMS實(shí)時(shí)通訊，進(jìn)行信息交互。 

實(shí)時(shí)控制：WCS系統(tǒng)與自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 
設(shè)備監(jiān)控：WCS系統(tǒng)獲取自動(dòng)化設(shè)備的反饋信息，獲取任務(wù)執(zhí)行情況以及自動(dòng)化設(shè)備的狀態(tài)。 
故障預(yù)警：WCS及時(shí)獲取物流設(shè)備的故障預(yù)警狀態(tài)，在系統(tǒng)界面進(jìn)行預(yù)警。
WCS功能模塊

WCS實(shí)現(xiàn)倉庫的出入庫、調(diào)撥、庫存轉(zhuǎn)移和庫存盤點(diǎn)等日常業(yè)務(wù)都能夠穩(wěn)定、高效地進(jìn)行，并能夠應(yīng)對多用戶協(xié)同使用和任務(wù)交叉排序的情況，促進(jìn)了客戶的信息化建設(shè)和智能生產(chǎn)。

系統(tǒng)管理：包括用戶角色創(chuàng)建及賬號密碼管理，角色權(quán)限分配及配置，系統(tǒng)出入庫操作日志記錄及查詢，設(shè)備報(bào)警記錄瀏覽及檢索，針對出入庫頻次、 料箱使用頻次、設(shè)備報(bào)警頻次等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)圖表。

基礎(chǔ)管理：包括用戶管理、角色管理、權(quán)限管理。用戶管理對系統(tǒng)用戶的基本信息進(jìn)行增、刪、改、查，超級管理員賬戶可對普通操作用戶進(jìn)行管理，普通操作用戶可對自己的密碼進(jìn)行修改。角色管理可使管理員對普通用戶的角色進(jìn)行劃分和分配，如管理員、操作員、審計(jì)員等。權(quán)限管理結(jié)合角色管理進(jìn)行用戶行為的限制和歸類，如托盤的使用權(quán)限分配、操作功能入口的可進(jìn)入限制等。

庫位管理：是對當(dāng)前自動(dòng)化立體倉庫所有庫位進(jìn)行序列化生成和管理，對其他設(shè)備外部的平庫貨架、虛擬貨區(qū)進(jìn)行定義和劃分，釆用統(tǒng)一的編碼規(guī)則進(jìn)行界定和標(biāo)識(shí)。在推薦入庫貨位時(shí)，根據(jù)每個(gè)貨位的狀態(tài)和位置，可以配合AGV及堆垛機(jī)完成路線優(yōu)化。結(jié)合用戶權(quán)限，可針對庫位進(jìn)行用戶分配、狀態(tài)變化，通過“禁用”和“啟用”功能來規(guī)定某貨位是否能放置托盤，通過“凍結(jié)”和“解凍”功能來規(guī)定某托盤是否能用于出入庫操作。

設(shè)備監(jiān)控模塊：包括整體布局俯視動(dòng)態(tài)圖，堆垛機(jī)水平移動(dòng)實(shí)時(shí)位置監(jiān)控，提升機(jī)實(shí)時(shí)高度顯示，控制模式顯示，倉庫存儲(chǔ)空間分布，料箱或托盤狀態(tài)，以及部分關(guān)鍵PLC狀態(tài)點(diǎn)顯示。設(shè)備監(jiān)控實(shí)現(xiàn)針對當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列的顯示、所有硬件設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的顯示、用戶操作軌跡的實(shí)時(shí)顯示、物流設(shè)備整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可視化。得益于本設(shè)計(jì)架構(gòu)的良好兼容性，在整體可視化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式選擇時(shí)，既可采用二維也可采用三維的方式進(jìn)行開發(fā)。由于本項(xiàng)目涉及的堆垛機(jī)較多，且堆垛機(jī)兼顧巷道較多，故采用二維俯視圖的方式進(jìn)行展示，用戶可觀測到每個(gè)硬件設(shè)備的實(shí)時(shí)位置和移動(dòng)速度。手動(dòng)出入庫任務(wù)的發(fā)起，對巷道進(jìn)行封鎖，控制輸送機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，對設(shè)備報(bào)警進(jìn)總體恢復(fù)。

參數(shù)設(shè)置模塊：包括貨位初始化及禁用操作，料箱或托盤的初始化及凍結(jié)操作，PLC通訊必要參數(shù)配置和數(shù)據(jù)庫服務(wù)必要參數(shù)設(shè)置等。

任務(wù)調(diào)度模塊：對上游系統(tǒng)發(fā)送的自動(dòng)出入庫任務(wù)及自身發(fā)起的手動(dòng)出入庫任務(wù)生成隊(duì)列，并按照插入優(yōu)先級進(jìn)行排序，如設(shè)備發(fā)生報(bào)警，可對隊(duì)列進(jìn)行刷新和清空等操作。任務(wù)管理包括任務(wù)的生成、插入、排序、刪除、轉(zhuǎn)化等。根據(jù)任務(wù)操作類型的不同和涉及的硬件設(shè)備不同，進(jìn)行整體任務(wù)的串聯(lián)和調(diào)度。在每一條任務(wù)生成時(shí)，對當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行序列化，并在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中最新任務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行追加，生成流水號與當(dāng)前任務(wù)綁定，從而保證任務(wù)的唯一性。如遇到出庫任務(wù)為內(nèi)側(cè)料箱，需要將外側(cè)料箱首先進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)，則生成一條轉(zhuǎn)儲(chǔ)類型的子任務(wù)，同當(dāng)前父任務(wù)一同插入任務(wù)隊(duì)列，隊(duì)列中所有任務(wù)根據(jù)優(yōu)先級進(jìn)行排序。AGV管理分為AGV調(diào)度、工作站管理、接駁點(diǎn)管理等。通過WEB API方式進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位部署、AGV配置、搬運(yùn)任務(wù)生成與調(diào)度、整體日志管理等功能。

系統(tǒng)接口模塊：WCS可根據(jù)實(shí)際需求接入掃描槍、RFID、PDA等眾多周邊設(shè)備，接口對接方式眾多，支持市面主流的數(shù)據(jù)對接方式，例如：WebServices數(shù)據(jù)庫中間表、SOCKET、REST、HTTP協(xié)議等，并可根據(jù)客戶實(shí)際需求完成數(shù)據(jù)及功能接口的定制開發(fā)。