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中文图书分类号：TP311密级：公开UDC：620学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：宝烟嘴棒自动化存储物流系统设计与实现论文作者：王蕾领域：软件工程指导教师：彭甫阳李养乾论文提交日期:2013年12月 UDC：620学校代码：10005中文图书分类号：TP311学号：G2009225413密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（非全日制）题目：宝烟嘴棒自动化存储物流系统设计与实现英文题目：THEDESIGNANDIMPLEMNTATIONOFFILTRTIONSTICKAUTTOMATICSTORAGELOGISTICSSYESTEMINBAOJICIGARETTEFACTORY论文作者：王蕾领域：软件工程研究方向：信息服务质量管理申请学位：工程硕士专业学位指导教师：彭甫阳李养乾所在单位：软件学院答辩日期：2013年12月授予学位单位：北京工业大学- 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：王蕾日期：2014年1月9日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：王蕾日期：2014年1月9日导师签名：彭甫阳日期：2014年1月9日- 摘要摘要伴随着计算机科学和自动化技术的发展，企业的竞争正逐步转化为整个供应链和精细化物流的竞争，物流管理也从简单的方式迅速向自动化管理演变。通过工业网络对设备和材料进行管理，解决了传统的物料存储落后的问题，实现了物料的自动化管理，从而达到了物流系统合理化的目的。系统广泛采用了工业以太网和TCP/IP网络协议以及数据库管理，实现了物流信息的收集、处理、传送、存储和分析及物流指令快速、准确的执行。为企业信息决策支持系统提供基础数据，为上级信息管理系统提供生产物流信息。本文以作者参与的宝烟嘴棒自动化存储物流系统为背景，对该系统的相关技术进行了研究。首先，介绍了自动化物流系统的研究背景和现状分析，以及与系统相关的应用技术。并简要介绍了工业以太网和MQ通信技术，以及SQLServer数据库。其次，在相关技术基础上分析了企业的现状，评估企业相关设备和人员，提出问题并且对问题进行分析，在此基础上对系统的构建提出更加合理的方案。接下来，对系统进行全面的需求分析，本系统也通过采用模块化设计思想，构建了系统的总体结构。进行系统总体设计时，将系统划分为三个模块，分别对信息管理、调度控制、设备执行各模块进行详细设计。最后，在进行系统测试时，逐步对系统的各个功能进行测试，避免了系统在功能上的漏洞。通过对系统的研究，并建立在宝烟电控系统的基础上，开发了嘴棒信息管理、嘴棒高架库的调度控制、堆垛机设备执行为一体的自动化管理系统。提高了企业的信息化和自动化的程度，减少了人员和设备的浪费，节约了企业的成本。为企业下一步实现信息集成管理打下了坚实的基础。关键词：物流系统；通信；自动化；模块化；-I- 北京工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofcomputerscienceandautomationtechnology,Enterprise'scompetitionisgraduallyintothesupplychainandtherefinedlogisticscompetition.Thelogisticsmanagementisquicklytowardsautomationmanagementevolved.Throughtheindustrialnetworkwascarriedoutontheequipmentandmaterialsmanagement.tosolvethetraditionalmaterialstoragebackwardproblem,realizeautomaticmanagementofmaterial,soastoachievethepurposeoftherationalizationoflogisticssystem.SystemusesaindustrialEthernetandTCP/IPnetworkprotocol,anddatabasemanagement。Realizethefastandaccuratelogisticsinstructionexecutionandlogisticsinformationcollection,processing,transmission,storageandanalysis.Providebasicdataforenterpriseinformationdecisionsupports.Provideproductionandlogisticsinformationmanagementinformationsystem.Inthispaper,Inordertoanautomatedstoragelogisticssystemasthebackground，Studytherelatedtechnologiesofthesystem.First,Introducestheresearchbackgroundandcurrentsituationanalysisofautomaticlogisticssystem,andSystemrelatedapplicationtechnology.IndustrialEthernetarebrieflyintroducedandtheMQcommunicationtechnologies,andSQLServerdatabase.Secondly,Basedontherelatedtechnology，analyzesthecurrentsituationofenterprise.Assessenterpriserelatedequipmentandpersonnel,andputsforwardproblemsandanalyzetheproblem.Onthebasisof,putforwardtheconstructionschemeofthesystem.Next,Demandforthesystemtoconductacomprehensiveanalysis.Byusingmodulardesignthought.Theoverallstructureofthesystemisconstructed.Foroverallsystemdesign,thesystemisdividedintothreemodules,respectively,toinformationmanagement,schedulecontrol,equipment,implementationofeachmoduledetaileddesign.Last,whencarriesonthesystemtest,eachsystemfunctiontest,toavoidthesystemonthefunctionofloopholes.Basedontheresearchofthesystem，Establishedonthebasisoftheelectriccontrolsystem，TodeveloptheInformationmanagement,schedulingcontrolofelevatedlibrary,Equipmenttoperformofstacker,Asoneoftheautomatedmanagementsystem.Increasethedegreeoftheenterpriseinformatizationandautomation,Reducethewasteofpersonnelandequipment,savethecostoftheenterprise.Fortheenterprisetorealizeinformationintegrationmanagementhaslaidasolidfoundation.KeyWords：Logisticssystem；communication；automatization；Modularization；-II- 目录目录摘要................................................................................................................................................IAbstract..........................................................................................................................................II第1章绪论............................................................................................................................11.1课题背景与研究意义...........................................................................................11.2国内外研究状况.....................................................................................................21.3主要研究内容.........................................................................................................31.4论文组织结构.........................................................................................................4第2章相关技术介绍.........................................................................................................52.1嘴棒物流系统的模型结构..................................................................................52.1.1系统模型结构.................................................................................................52.1.2信息管理层......................................................................................................62.1.3调度管理层......................................................................................................62.1.4设备执行层......................................................................................................62.2通信技术..................................................................................................................62.2.1MQ消息传递..................................................................................................62.2.2工业以太网......................................................................................................72.2.3WinCC组态软件...........................................................................................92.2.4SIMATICNET................................................................................................92.2.5PROFIBUS总线..........................................................................................102.3数据库管理............................................................................................................112.4本章小结................................................................................................................12第3章系统需求分析.......................................................................................................133.1宝烟信息系统现状..............................................................................................133.1.1组织结构........................................................................................................133.1.2系统目标........................................................................................................143.1.3总体要求........................................................................................................143.2系统业务需求分析..............................................................................................143.3系统功能需求分析..............................................................................................153.3.1信息管理子功能...........................................................................................153.3.2控制调度子功能...........................................................................................163.3.3设备执行子功能...........................................................................................183.4系统管理需求.......................................................................................................183.5系统与外部系统集成需求................................................................................20-I- 北京工业大学工程硕士专业学位论文3.5.1系统集成目的...............................................................................................203.5.2系统集成的要求...........................................................................................203.6本章小结................................................................................................................20第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计.........................................................214.1选择系统平台.......................................................................................................214.2总体设计.................................................................................................214.2.1总体结构设计..................................................................................214.2.2总体工艺流程设计..........................................................................224.3系统设计.................................................................................................244.3.1概述..................................................................................................244.3.2信息管理模块设计..........................................................................254.3.3调度控制模块设计..........................................................................294.3.4设备执行模块设计..........................................................................304.4电控系统设计.........................................................................................344.4.1设备控制层控制功能......................................................................344.4.2设备控制层电控设备配置原则......................................................354.4.3与外围设备的接口..........................................................................354.5数据存储设计.........................................................................................364.5.1概念模型设计..................................................................................364.5.2逻辑模型设计..................................................................................364.5.3物理模型设计..................................................................................374.6本章小结.................................................................................................37第5章宝烟嘴棒自动化物流存储系统的实现.................................................395.1系统开发环境和运行环境的实现.........................................................395.1.1开发环境实现..................................................................................395.1.2开发工具..........................................................................................395.2系统集成的实现.....................................................................................395.2.1网络集成..........................................................................................395.2.2数据管理..........................................................................................415.3系统的实现.............................................................................................425.3.1与MES系统数据接口的实现........................................................425.3.3调度管理..........................................................................................555.3.4设备运行..........................................................................................555.4本章小结.................................................................................................56-II- 目录第6章系统测试.................................................................................................576.1系统测试.................................................................................................576.1.1单元测试..........................................................................................576.1.2集成测试..........................................................................................586.1.3集成测试..........................................................................................586.2测试内容.................................................................................................586.3测试举例.................................................................................................596.3.1用户登录测试..................................................................................596.3.2基础信息查询测试..........................................................................606.3.3实（空）料盘组人工入库管理测试..............................................606.3.4料盘抽检出库管理测试..................................................................616.4测试结论.................................................................................................616.5本章小结.................................................................................................61结论..............................................................................................................................63参考文献................................................................................................................65致谢........................................................................................................................69-III- 第1章绪论第1章绪论1.1课题背景与研究意义伴随着计算机科学和物流自动化技术的全面发展，企业的竞争正逐步转化，现在的企业竞争已经主要集中在供应链和精细化物流的竞争，现代化的物流管理也从简单的方式迅速向自动化管理演变。企业管理领域中的新热点和具挑战性的课题已经转变为如何实现最佳的物流管理。建立物流系统的目的主要是实现了物流系统合理化。我国目前是世界上最大的烟草生产国。近几年，烟草行业以做精做强主业、企业联合重组、品牌规模扩张为主要内容的行业改革取得了明显成效。要想企业做大做强就必须要大力提高企业自身的生产制造能力，引用全球先进的设备和国内外优秀的管理理念，提高生产能力，进行技术改革。宝鸡卷烟厂顺应发展的需求，在省市领导的管理和支持下，对老厂区进行了异地技改，加大产能、提高技术。开展了多个技改项目，努力实现“优秀卷烟工厂”这一宏伟目标。在技改项目中大力投入人力、物力、财力，引进先进的信息化系统和国际一流企业的智能设备。针对优秀卷烟工厂的硬性指标，尤其在设备有效作业率方面极为重视。在卷包车间、动力车间、制丝车间、产品储运等开展设备更新和系统升级。宝鸡卷烟厂在2008年初就建立了成品卷烟高架库。在卷烟出库方面由穿梭车运输，代替了以往的人工搬运，库内卷烟按照省外、省内烟品种分类码放。并配有卷烟入库、出库自动打码系统，液晶大屏随时自动显示卷烟库存量。这为进行嘴棒物流系统的设计和开发奠定了坚实的基础。宝鸡卷烟厂卷包车间进行总体设计时，由于空间的限制，只能将卷接包生产设备设计在一楼平面，将嘴棒生产、发射设备设计在二楼平面，要是想实现将生产的嘴棒直接输送到卷接包生产设备上，就必须让嘴棒通过嘴棒发射设备，在经过发射管道发射到一楼各卷接机台上，这样就实现了自动化嘴棒发射。卷烟用嘴棒，由于它自身的工艺要求，根据添加的固化剂的不同导致嘴棒生产出来后必须经过要求的固化时间才能发射到机台上使用。这样就必须对生产出来的嘴棒进行固化存储。但是嘴棒的固化又需要较为严格的温湿度环境。一般采取的是人工掐棒进行装箱，等到固化时间达到工艺要求质量后，再人工拆箱、掐棒、装盘，为发射机提供可用的嘴棒。这样的工艺流程就造成了人员的浪费，并且也造成了原材料的浪费。这样的缺点是手工操作效率低，不能满足大批量的生产需求。因此，建立嘴棒物流系统，对深化企业信息化管理、维护企业的正常生-1- 北京工业大学工程硕士专业学位论文产具有长远的意义。1.2国内外研究状况1.2.1自动化物流简介自动化物流是现今新兴起步的管理理念，它通过工程技术等相关的概念对物流管理有了一个全面的规划，并且通过一些控制系统、物流设备等实现了对物流和信息流的的控制。它将运输、仓储、装卸、加工、整理、配送、信息处理等工作有机结合，形成企业内部完整的物流保障供应链，满足企业物流自动化、专业化、系统化、柔性化、信息化、智能化的需求。现在的自动化物流已经得到了广泛的应用，主要涉及人工智能、图象识别、计算机模拟仿真、网络技术、无线电通讯、红外通讯、激光定位、电磁导引、惯性导航、智能机器人等高科技领域。现代自动化物流系统主要包括：自动仓储系统、激光导引自动运输车系统、自动作业系统、自动输送系统、自动控制系统、计算机管控系统、集中监控摄像及多媒体远程服务诊断系统、自动报警灭火系统。1.2.2国内自动化物流的发展自上世纪八十年代开始，中国这三十年的经济发展走入了快车道，许多企业为了适应经济的发展开始对生产环节进行技术改造，但是企业主要还是忽视了物流及其装备的重要性，仅仅是购买一些货架，扩大仓库、增加运输车辆等基本设施，真正意义上的物流还是以人工为主要劳动力。企业仍然背负着巨大的成本，在竞争面前也显得力不从心。到了九十年代中后期，大规模大批量的生产模式已将市场从卖方经济转为买方经济，生产趋于个性化、集约化，许多企业开始加深对物流的认识及其价值的深度挖掘，自动化物流系统在国内各生产领域，尤其是一些行业龙头企业得到逐渐应用和发展，用以解决生产原料、辅料和零部件的自动供应，以及成品的自动配送等，通过流程再造使企业物料流动与转移更趋合理，生产效率更加提高。伴随着相关物流技术的兴起与发展，企业物流都向着高效、高可靠性、高度自动化方向发展，向计算机全面集成管理过渡。在以烟草、机电、医药、食品、军械等众多领域的众多企事业都争上物流项目，纷纷通过改进物流流程和管理，降低物流成本，提升竞争力。国家产业政策鼓励自动化物流系统产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对自动化物流系统行业的关注越来越密切，这使得自动化物流系统行业的发展需求增大。近几年全国烟草工业都在大力发展创新技术。自动化物流的好处在于节省人力投入、库存准确率提高、库位利用率提-2- 第1章绪论高、管理效率高。现代化企业不断的发展，以前旧的生产方式已经不能满足企业发展的需要，外部资源变得越来越紧张，企业受到了空间和时间的限制，就不得不寻求新的发展方向，有效利用空间来实现企业的利润最大化，自动化立体仓库、AGV等概念就被提出来了。自动化立体仓库是向上方空间的延伸，并不改变原有的空间大小，更有利于企业的发展。通过相适应的物流系统更加节省了人力、物力等资源，时的成本降低。海尔集团首席执行官张瑞敏就曾自豪地说，他参观过德国、日本一些最现代化的物流中心，与之相比，海尔的全自动化物流系统要更为先进。只不过，在社会化物流还没有发育完善的现实情况下，一些现代化设备和技术仅被少数大型制造企业和商业企业采用。采用托盘集装单元方式来保管物料的自动仓库，被国内企业较为广泛地采用。随着对物流对降低仓储成本的作用逐渐被认识，一些大企业发现自己有足够的能力建立物流自动化立体仓库系统（AutomatedStorage&RetrievalSystem），并且通过其取得了巨大成效。近两年来，建立自动化立体仓库开始成为大型制造企业和商业企业追求的新时尚。[1]1.3主要研究内容宝烟嘴棒自动化存储物流系统，它是构建在先进的工业控制网上，在计算机网络系统和强大的数据库环境下，实现了与企业的信息管理系统（主要是MES系统）的数据交换，并且能够完成对工业控制系统的实时控制，在嘴棒物流中占据了核心位置。宝烟嘴棒自动化存储物流系统结构以集成技术为核心，实现物流指令快速、准确的执行及物流信息的收集、处理、传送、存储和分析，并做出正确的决策以协调各业务环节，从而实现物料高效有序的流动和科学管理以满足作业计划的需要；同时，还通过对物资消耗、库存分析，及时、准确地了解某一段时间内的生产情况，为企业信息决策支持系统提供基础数据，为上级信息管理系统提供生产物流信息。研究内容主要从三方面着手：第一方面主要是实现物流管理。建立物流系统应用逻辑的支持平台，通过该平台提供系列标准立体仓库搬运管理策略。主要包括：位置管理，对嘴棒立体库的货位可以进行实时监控，反映嘴棒货位信息，查询实货位和空货位的情况。物料管理：可以查询存入高架库的各货位上嘴棒的物料信息，包括嘴棒型号、生产日期、生产机台号等信息。库存管理：统计高架库中嘴棒的库存情况，可以提供-3- 北京工业大学工程硕士专业学位论文有效数据决策生产计划。任务管理：进行任务管理，对各任务进行监控，可以增加、删除、修改任务。第二个方面主要是信息调度管理。主要包括：任务下达管理，主要是将生成的嘴棒物流执行任务分解到各个设备运行段，通过设备运行段控制器对于任务所下的定义下达相符合的控制指令。第三个方面主要是与企业信息管理系统的集成管理，主要是实现与宝鸡烟厂MES系统的接口。主要用以实现：获取相关信息，从宝鸡卷烟厂的企业信息管理系统（主要是指MES系统）中获取物料基础信息、生产调度计划、生产计划等信息。上传所需的信息，为企业信息管理系统（主要是指MES系统）提供了实时库存管理、生产计划执行信息、库位信息等信息。1.4论文组织结构第1章介绍了本文的课题背景与研究意义，自动化存储物流系统国内外研究现状，研究的主要内容。第2章介绍了自动化存储物流系统的相关技术分析，包括：系统的网络概述、嘴棒信息管理系统、数据在系统中的存储。第3章介绍了宝烟嘴棒自动化存储物流系统的需求分析，各系统功能需求。第4章介绍了宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计，系统平台的选择、总体架构设计、电控设计、数据存储设计。第5章介绍了宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现，阐述了该系统开发所用的工具和运行环境、包括了各个子系统的集成、系统实现所遇到的问题。第6章介绍了系统调试，系统调试的目的和意义、整个系统的功能调试、测试过程、系统测试结论。结论：对本文所做工作的总结，为今后相关工作指明了方向，整体的归纳总结，并对下一步的工作进行展望。-4- 第2章相关技术介绍第2章相关技术介绍为了充分理解宝烟嘴棒自动化存储物流系统的模型及基本概念，本章节首先介绍了宝烟嘴棒自动化存储物流系统的模型结构，在此结构上分析了相关的通信技术、数据在系统的存储技术以及网络技术，奠定了坚实的技术基础，为今后的设计和实施提供保障。。通过本章的介绍，从总体上对宝烟嘴棒自动化存储物流系统的基本概念和开发设计该系统有一个概括性的了解。2.1嘴棒物流系统的模型结构2.1.1系统模型结构宝烟嘴棒自动化存储物流系统是一个综合现代化通信、技术及和自动控制技术的全分布式计算机监控系统，采用C/S架构，设置和设计遵循实用性、继承性、可扩展性、先进性、专业性、开发性、安全性和经济性的原则。实现对公用工程和各个系统的自动化控制和远程监控，提高各系统的自动化程度，提高各子系统运行的可靠性，减少人力资源；实现以控制、监控、管理、统计与一体的宝烟嘴棒自动化存储物流系统，并为下一步在全厂范围内实现计算机信息集成管理打好基础。嘴棒自动化存储物流系统体系结构分为信息管理层、调度控制层和设备执行层。通过消息传递、接口设计、通信协议等将这三个层连接起来，实现嘴棒自动化存储物流管理。如下图2-1所示：图2-1系统模型Figure2-1systemmodel-5- 北京工业大学工程硕士专业学位论文2.1.2信息管理层信息管理层主要实现物流系统的管理功能。同时，还是衔接自动化物流系统与MES系统的接口层。信息管理层采用SIMATICNET工业以太网，通过工业标准数据通路即使存取到多个图形工作站（可支持多达25个）。它通过MQ消息传递实现与MIS系统的信息传递，将实时的数据传递给MIS系统以支持全面的数据管理。2.1.3调度管理层调度控制层是连接信息管理层和设备控制层的纽带。调度控制层采用SIMATICNET工业以太网，提供个系统之间的高速信息通信。通过WINCC组态软件将信息管理层和控制调度层进行连接，实现数据的通信。2.1.4设备执行层设备执行层是集成了各种执行设备的工业控制网和专用控制系统。实现设备与调度管理的有效连接。可以实时监测设备执行情况，及时反馈设备信息。通过对网络结构的分析可以将宝烟嘴棒自动化存储物流系统划分为3个子系统。分别是物料管理子系统、调度控制子系统、设备执行子系统。2.2通信技术2.2.1MQ消息传递MQ提供了一个具有工业标准，安全、可靠的消息传输系统，用来控制和管理一个集成的应用。MQ基本由一个消息传输体系和一套应用程序接口组成。（1）队列管理器在MQ系统中，队列管理器是最上层的一个概念，它可以为我们提供基于队列的消息服务。（2）消息在MQ中，首先我们定义消息。它是应用程序交由MQ传输的数据，消息有两部分组成：消息描述符(MessageDiscription或MessageHeader)，描述消息的特征，如：消息的优先级、生命周期、消息Id等；消息体(MessageBody)，即用户数据部分。在MQ中，消息分为两种类型，非永久性(non-persistent)消息，它是存储在内存中的，它是为了提高性能而设计的，当系统掉电或MQ队列管理器重新启动时，将不可恢复。永久性(persistent)消息，它是存储-6- 第2章相关技术介绍在硬盘上，并且纪录数据日志的，它具有高可靠性，在网络和系统发生故障等情况下都能确保消息不丢、不重。（3）队列队列是消息的安全存放地，队列存储消息直到它被应用程序处理。在MQ中，队列的类型有很多种，其中主要包括：本地队列、远程队列、模板队列、动态队列、别名队列等。（4）通道通道是MQ系统中队列管理器之间传递消息的管道，它是建立在物理的网络连接之上的一个逻辑概念。在MQ中，主要有三大类通道类型，即消息通道，MQI通道和Cluster通道。消息通道是用于在MQ的服务器和服务器之间传输消息的，需要强调指出的是，该通道是单向的，消息通道分为发送(sender),接收(receive),请求者(requestor),服务者(server)等不同类型，供用户在不同情况下使用。MQI通道是MQClient和MQServer之间通讯和传输消息用的，与消息通道不同是MQI通道的传输是双向的。群集(Cluster)通道是位于同一个MQ群集内部的队列管理器之间通讯使用的。[3]2.2.2工业以太网工业以太网它是基于IEEE802.3(Ethernet)的强大单元网络。SIMATICNET就是利用了工业以太网，为我们提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。当今的企业和办公领域广泛的应用者企业内部互联网(Intranet)，外部互联网(Extranet)，以及国际互联网(lnternet)，使得我们的办公更加便捷，但是现在的技术还可以将这些新型实用技术应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网(FastEthemet，符合IEEE802.3u的标准)也已成功运行多年。(1)工业以太网的构成一个典型的工业以太网络环境，通常具有以下三类网络器件：·网络部件·连接部件。它主要包括：·FC快速连接插座-7- 北京工业大学工程硕士专业学位论文·ELS(工业以太网电气交换机)·ESM(工业以太网电气交换机)·SM(工业以太网光纤交换机)·MCTPlI(工业以太网光纤电气转换模块)·通信介质：普通双绞线，工业屏蔽双绞线和光纤SIMATICPLC控制器上的工业以太网通讯外理器。用于将SIMATICPLC连接到工业以太网。PG/PC上的工业以太网通讯外理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。(2)工业以太网重要性能为了应用于严酷的工业环境，确保工业应用的安全可靠，SIMATICNET为以太网技术补充了不少重要的性能：·工业以太网技术上与IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP通讯协议·10/100M自适应传输速率·冗余24VDC供电·简单的机柜导轨安装·方便的构成星型、线型和环型拓扑结构·高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为0.3秒·用于严酷环境的网络元件，通过EMC测试·通过带有RJ45技术、工业级的Sub-D连接技术和安装专用屏蔽电缆的FastConnect连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进行·简单高效的信号装置不断地监视网络元件·符合SNMP(简单的网络管理协议)·可使用基于web的网络管理·使用VB/VC或组态软件即可监控管理网络-8- 第2章相关技术介绍(3)以太网有以下优点：·以太网有很高的的数据传输速率(目前已达到100Mb/s)，能够为用户实现足够的带宽；·由于具有相同的通信协议，Ethemet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技术)世界；·以太网支持在同一总线上可以执行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架；·在整个网络中，运用了交互式和开放的数据存取技术；·沿用多年，已为众多的技术人员所熟悉，市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；·允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。现在的以太网技术已经能够使用智能集线器来解决以太网存在的不确定性和实时性能欠佳的问题，并且在对优先权的引入以及双工的布线的问题上，也基本上得到了解决。2.2.3WinCC组态软件WinCC是SIMATICPCS7过程控制系统及其它西门子控制系统中的人机界面组件。WinCC是基于Microsoft的32位操作系统软件（WindowsNT4.0，Windows2000和Windows2000XP）。WinCC能为各种工业领域提供完备的监控与数据采集(SCADA)功能，涵盖单用户系统直到支持冗余服务器和远程Web客户机解决方案的多用户系统。WinCC是跨公司垂直集成交换信息的基础，它采用了工厂智能，可以实现更大程度的生产过程的透明性。WinCC的可扩充性：基于客户机/服务器系统，基于各行业和特定技术的扩展功能。WinCC的开放性：可以集成SQL数据库；并且具有强大的标准接口（如OLE,ACtiveX,OPC等）；开放的API程序接口用于对WinCC功能和数据库的存取；可以使用通用的脚本语言；在实际应用中针对所有主要PLC通讯接口程序。2.2.4SIMATICNETSimaticNet是一个开放、高效的工业通讯网络体系。SimaticNet相当于一个OPC，它起连接上位机与下位机的作用。可以通过SimaticNet集成到整个自动化通用领域,通过OPC可以与任何支持OPC通讯的产品进行数据交换。-9- 北京工业大学工程硕士专业学位论文SimaticNet主要由3部分组成。IndustrialEthernet工业以太网；Profibus现场总线；A-SInterface前端总线。SimaticNet可以应用于大部分的工业自动化领域，实现将现场分散的设备、控制器、计算机的全系统集成。SimaticNet使用屏蔽双绞线和光纤传输作为通信介质。在SimaticNet中，支持大量的协议通讯，通过这些协议通信，例如S7协议、FDL协议、PG/OP等等，可以访问PLC的数据，在SimaticNet中，提供了基于这些协议访问的授权。在访问PLC时，需要通过SimaticNet配置PCSatation，然后通过OPCServer或者APPlication接口。如果通过WinCC进行生产线监控时，其中集成了SimaticNet提供的协议，所以不需要配置PCSatation。2.2.5PROFIBUS总线PROFIBUS是一种国际化、开放式．不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud—12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化，流程工业自动化和楼宇．交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS它是一种现场总线技术，在工厂里主要是对自动化车间级进行监控和对现场设备层数据通信与控制。最重要的是它可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP(DecentralizedPeriphery).PROFIBUS-PA(ProcessAutomation).PROFIBUS-FMS（FieldbusMessageSpecification)。主要使用主从方式，通常周期性地与传动装置进行数据交换。(1)PROFIBUS-DP:是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA倍号传输。(2)PORFIBUS-PA:专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。(3)PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络，是一个令牌结构，实时多主网络。(4)PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。-10- 第2章相关技术介绍(5)与其它现场总线系统相比，PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想，已在10多万成功应用中得以实现。(6)PROFIBUS协议结构是根据IS07498国际标准，以开放式系统互联网络（OpenSystemInterconnection-OSI）作为参考模型的。该模型共有七层。①PROFIBUS-DP:定义了第一，二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。②PROFIBUS-FMS:定义了第一，二，七层，应用层包括现场总线信息规范(FieldbusMessageSpecification-FMS)和低层接口(LowerLayerInterface-LLI)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。③PROFIBUS-PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。2.3数据库管理在宝烟嘴棒自动化存储物流系统中使用了MicrosoftSQLServer数据库。这是一个非常成熟稳定的数据库。可以可靠的对信息数据进行存储，提高数据的可靠性。MicrosoftSQLServer是由微软公司研制和发布的分布式关系型数据库，可以支持企业、部门以及个人等各种用户完成信息系统、电子商务、决策支持、商业智能等工作。MicrosoftSQLServer是一种基于关系模型的DBMS。数据库管理系统(DatabaseManagementSystem，简称为DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新以及各种数据库控制等。DBMS总是基于某种数据模型，这些模型可以分为层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。[5]MicrosoftSQLServer主要的服务有：（1）报表服务。MicrosoftSQLServer2008系统提供的报表服务不仅是一个报表设计工具，而且是一个完整的报表平台，可以创建报表、保存报表定义、提供安全的报表访问、以多种不同的输出方式呈现报表、制定报表交付进度表以及支持部署报表，并且具备编程能力和扩展能力。（2）集成服务。MicrosoftSQLServer2008系统提供的集成服务(SQLServerIntegrationServices，简称为SSIS)可以较好地解决异构数据问题和数据仓库加载问题。-11- 北京工业大学工程硕士专业学位论文（3）分析服务。MicrosoftSQLServer2008系统提供的分析服务主要解决把过去大量的业务数据存储到数据仓库中，并创建数据仓库；在数据仓库中执行多维分析，从数据仓库中挖掘出更多的知识。2.4本章小结本章节通过分析了系统的模型结构，在对系统的认识上有了一个概括的了解。又通过对宝烟嘴棒自动化存储物流系统的相关技术进行了介绍，在知识储备上有了提高，为今后的系统设计和实现奠定了逻辑技术基础。-12- 第3章系统需求分析第3章系统需求分析第二章中主要介绍了系统的网络结构和相关技术，对于宝烟嘴棒自动化存储物流系统我们从整体上有了了解，在今后相关的工作中打下了逻辑和技术基础。在本章节主要根据宝烟嘴棒自动化存储物流系统的需求进行分析，充分掌握系统的主要需求，剔除冗余，为今后的系统设计和实施提供指导。3.1宝烟信息系统现状宝鸡卷烟厂是一个具有60年历史的老牌企业，开展信息化工作的时间比较短，通过近十年的信息化建设，企业管理现代化水平逐步有所提高。先后在企业实施了生产制造执行系统（MES）、用友财务管理系统、办公自动化管理系统（OA）和企业资源计划系统（ERP）等。伴随着宝烟易地技改项目的实施，在全厂范围内全面开展信息化工作，通过建立新的信息系统，可以更加有效的提高企业的竞争力，实现全面的、科学的管理。对于企业来说，近几年的目标就是成为一个现代化的卷烟制造工厂，企业引进了先进的技术和设备，建立了多条高速、集成自动化的生产流水线，进一步提高了企业对外界的反应能力，变被动为主动。宝鸡卷烟厂在卷包车间实施了卷接包数采集中控制系统，在制丝车间实现了制丝集中控制系统，在动力车间实现了动力能源监控系统，并根据现代物流的发展，针对烟叶、成品和辅料高架库实施了物流集中控制系统。在各车间开展的信息化建设中都是采用了现代化的管理思想和管理模式，利用烟草行业的大背景和丰厚的资源，可以全方面的展开工作，结合了相关行业的优秀信息化力量，使得信息化建设和信息系统的开发成为一种可能。3.1.1组织结构宝鸡卷烟厂的组织结构由各个部门组成，根据技改要求，针对卷包车间的嘴棒开展进行信息化管理工作，由信息中心提供技术支持，对嘴棒立体库进行自动化存储的系统设计。用以完成卷包车间嘴棒生产，实现数据的交换、嘴棒物料的管理和设备的调度控制。组织结构图如下图3-1所示：-13- 北京工业大学工程硕士专业学位论文宝鸡卷烟厂信息中心生产计划科产品储运科财务科行政科技术设计运输销售仓库供应生产车间成品库辅料库原料库动力车间制丝车间卷包车间库嘴棒立体库图3-1组织机构图Fig3-1organizationchart3.1.2系统目标宝烟嘴棒自动化存储物流系统目标：采用C/S架构，通过SQLSERVER数据库对物料信息进行管理。将物料管理子系统、调度控制子系统、设备执行子系统进行集成，进而实现了嘴棒物流指令能够快速、准确的执行并且能过做到对物流信息进行相关的收集、处理、传送和分析等工作，继而支持企业管理者做出正确的决策，并且能够协调各个业务环节，科学实现了物料高效、有序的管理。3.1.3总体要求系统采用模块化设计，将系统进行模块划分实现对嘴棒物流的自动化管理，提高系统的自动化程度。实现嘴棒信息管理、嘴棒高架库的调度控制、堆垛机设备执行为一体的自动化管理系统。并且能够提供稳定的网络。3.2系统业务需求分析（1）清晰的业务流程在对业务进行需求分析之前，我们首先要了解整个业务的流程。通过流程图来展现业务的进展，使使用者能够清晰的了解到各个环节和功能。（2）明确各个业务流程的功能需求-14- 第3章系统需求分析对于各个业务流程来说，首先就要明确它的需求。确定该流程能实现什么功能。（3）配置各岗位的权限对于相关的岗位要求明确划分各岗位的职责，给与相关的管理权限。便于今后日常管理和责任划分，明确责任人。3.3系统功能需求分析3.3.1信息管理子功能信息管理子功能，是自动化物流系统的核心功能之一，根据信息中心要求，该子功能要实现两个子功能，与MES系统进行数据交换、对存储的嘴棒物料进行管理。在系统中使用ERP思想实现物流管理，它将任务管理、配盘管理、收货管理、物料管理、位置管理、库存管理等子模块组合而成，相对应的提供了一系列相关的标准搬运管理策略。物料管理支持多种仓库业务的仓库管理。（1）与MES系统进行数据交换通过接口模块实现与宝鸡烟厂MES系统的接口。接口交换的主要数据包括：从MES系统中获取嘴棒物料的基础信息以及相关的生产计划等。为MES系统提供嘴棒库库存数据信息以及收发存数据信息，划执行信息等。数据交换如图3-2所示：与MES系统的数据交换嘴棒静态数据是否获取MES数据上传MES数据结束图3-2与MES数据交换流程图Fig3-2flowchartwithMEStoexchangedata-15- 北京工业大学工程硕士专业学位论文（2）对存储的嘴棒物料进行管理1用户权限通过分析实际的生产情况和所要实现的管理要求，物料管理子系统的要求实现用户权限角色管理，在将来的使用中，区分用户，将管理和操作人员进行甄别，避免误操作带来的数据混乱。2多种存储策略针对物料的生产信息配合实际需要，在存储时就要考虑到物料的先进先出用以保证嘴棒的工艺指标、存放需要分区存放、物料位置就近入库可以实现对物料的分区管理、相关物料的均匀存放实现库位整齐美观、遇到特殊情况执行任务紧急优先。3全面支持条形码技术及RFID技术嘴棒的存储都是使用托盘装载，从外观上很难分别嘴棒的型号，对于嘴棒的识别就要通过在托盘上贴条码加以区别，所以该子系统要求全面支持条形码技术及RFID技术，用以实现物料的批次管理和全程跟踪。4预警信息嘴棒的工艺要求是极其严格的，固化时间、存储数量、存储时间等信息极为重要。根据生产工艺的要求在管理嘴棒信息时要提供嘴棒物料短缺、超库位、放置时间过长等报告，对嘴棒的保质期管理起到预警提。5信息的查询管理的目的是为了更好的实现决策，所以在实际使用中要提供物流系统物流任务分类统计报告。提供各类信息查询：作业任务执行、设备运行状态、库存库位信息、库位闲置状态信息、嘴棒物料属性信息、生产计划信息、嘴棒入出库信息等与嘴棒相关的基础信息的查询。以便于今后系统的维护并能够提供详细操作记录日志。3.3.2控制调度子功能对于系统的使用者来说，要求实现对设备的操作和控制，就要求系统能够提供相应的功能。控制调度管理子功能，主要是将生成的物流执行任务分解到设备各个运行段，然后通过设备运行段控制器的定义下达相对应的控制指令。请求信息控制实现了对控制器的实时信息采集，根据控制设备的指令完成情况和功能定义转化成为物料出入库请求任务并得以执行。该子系统采用面向对象的方法设计集成了物流系统中设备执行层所有的控制器的底层通信接口（输送线控制器、堆垛机控制器等），并且集成了物流系统中调度控制层的调度控制接口，真正的实现物流调度控制层与设备执行层的全面集成。控制调度包括三个子流程：获取嘴棒基础信息、下达指令任务、设备执行。调度控制流程图3-3如下：-16- 第3章系统需求分析嘴棒基础信息获取信息下达指令息设备执行结束图3-3调度控制流程图Fig3-3shedulingcontrolflowchart该子系统还提供开放的调度控制接口（TCP/IP通讯），可以供第三方控制对象的集成。功能需求：1物流路径、段及控制管理。要求将嘴棒的出入库任务分段执行，根据系统定义的设备运输段、嘴棒物流路径、设备调度参数、设备属性、任务的优先级动态地调度物料的运送管理。2平衡路径任务，优化作业。根据嘴棒高架库的容积和堆垛机的运行线路，制定出相关的调度策略，以减少等待时间，剔除冗余提高设备有效作业率。在这里主要的调度策略应当遵守优先级原则、最短路径、平衡负载、阻塞就近等相关的前提。3实时通过监控设备对所要监控的物料流动情况进行监控，明确物料的状态和所在的位置。在此基础上提供两种调度控制模式，分别是离线仿真和在线运行。4集成物流系统控制设备接口。通过工业以太网、SimaticNet、总线技术，将物流系统与设备进行有效的连接。5提供详细的操作记录。操作记录可以有效的针对有误的物料信息进行更改，维护数据的可靠性-17- 北京工业大学工程硕士专业学位论文3.3.3设备执行子功能设备执行管理子系统通过工业以太网实现设备输送控制和堆垛机控制。物流系统的主要设备采用了具有国际先进水平的一轨双巷道堆垛机，提高了宝鸡卷烟厂嘴棒自动化物流系统的技术水平，保证了嘴棒物流系统的安全稳定运行。通过输送设备和堆垛机设备能够实现嘴棒出/入库管理，对剩余嘴棒进行返库，并且实现嘴棒空托盘的出/入库的输送，对输送设备的状态进行检测、报警及单机控制操作。功能需求1现场终端操作和远程操作。能够灵活实现对设备的控制，根据实际发生问题情况可以有选择的进行现场操作和远程操作。2报告、记录设备故障：这里主要包括物流系统的网络通讯故障、生产设备执行故障以及各电器部位的故障。并能够提供嘴棒物流实时在线仿真界面，在第一时间对设备故障进行报警，为及时排除故障提供先决的条件3支持在线、自动、手动三种操作方式。通过设计不同的设备运行状态，能够便于处理问题，使使用者能够更加方便的操作、维护和保养。采取相应的安全保护。堆垛机在运行过程中使用的是高压电，并且堆垛机的运行速度达到了40km/h，这样将存在着安全隐患，所以要采取相应的安全保护。设计急停保护，保障操作人员的人身安全。3.4系统管理需求在系统运行时，有不同的使用者会对系统有不同的需求，这样就要对系统用户进行权限管理，根据系统的数据的录入和提取要进行变动，保证在生产中不会因为角色的不同而造成数据的混乱，保证系统顺利和有效的进行。因此，在系统管理中我们要实现角色管理和权限管理。（1）角色管理嘴棒系统平台不是一个开放的系统平台，要求特定的人员才能对此系统进行操作和管理，分配相关的角色。系统中主要角色如下表3-1示：-18- Ɩ"ŲIJ₧←"Ēö8ʰ4IJj̵̶%>H5-"!+@=2-8;3>.>;2-.goÆ˲̵̶¬̵̶̕ΩdĹĎɏIJȑȒũɍ̱IJj⊬ȓȑȒåIJj®Џ¹ðƽìǗǘ¹ðųũɍ̱µ@Aĥ…ęċtuÀƐxyJLųũɍ̱µ@Aĥ…ęċtuJLǚxyȊyųũɍ̱⊬ȓIJȊyÏıØƎ¹ðNOµØƎjaσµʟѵ&-KſåʠƮǚŌōÉōʑ¹ðØƎg̵̶͉jŌōÄ8ʰ;ØƎ¹ðL1?"#J65-;692.65;3>.2!U 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第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计通过前面两个章节的介绍，从逻辑和技术上对宝烟嘴棒自动化存储物流系统有了更直观的认识。在本章节里，基于前期的知识储备，针对现有的环境和设备，将对该系统进行设计。嘴棒物流系统主要是根据现代化物流系统设计的原则，经过缜密的分析，全方面的对系统进行了总体设计，根据功能划分系统的各个功能模块，再逐一对各功能进行设计，并且对系统的数据库进行了设计。4.1选择系统平台自动化物流系统系统采用西门子公司带PROFIBUS-DP接口的S7系列中PLC产品作为物流系统的过程控制主站，它是将分布在现场的智能设备与各种分布式I/O从站进行连接，通过PROFIBUS总线，并实现数字信息交换（如数据采集、[12]参数设定等）及过程控制。设计通信方式采用了西门子公司的SIMATICS7OPC，使得通信更加稳定。开发和执行环境采用.net框架，使得Internet上的各应用程序之间，可以使用Web服务进行沟通。建立电控与物流系统信息交互区：上位机将所有需要向PLC下达的信息写入此区，当PLC收到后，上位机才能写入下一条，每次通讯都需要一个上位机写入序号和PLC处理标志。4.2总体设计4.2.1总体结构设计通过分析，将系统分为三层结构，如下图4-1所示：MES系统信息管理层调度控制层设备执行层设备1设备2……图4-1系统层次结构Figure4-1systemlevelstructure-21- 北京工业大学工程硕士专业学位论文（１）信息管理层信息管理采用10M/100Mbps自适应以太网。采用C/S（客户机和服务器）结构。将任务合理分配到Client端和Server端来实现。网络交换机（1台）：上联企业信息系统的网络规划及布线。数据库服务器（双机热备）：RAID5阵列，保证数据安全。（２）调度控制层调度控制采用100M工业以太网。工业以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高等优点，能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成管控一体化的全开放网络。配置光电交换模块OSM和光纤工业以太网交换机SCALANCE,这样大大提高了网络配置的灵活性，提高了抗干扰能力，保障了网络的可靠性。（３）设备执行层在这一层考虑以PROFIBUS-DP为选择，在系统的前端连接控制器、触摸屏、变频器、启动器等设备，数据通讯速率达到12M波特率，从而保证了系统数据采集的准确性和实时性。堆垛机调度计算机（1台）：通过PROFIBUS-DP连接堆垛机，调度4台堆垛机协同工作。人工处理终端（2台）：人工处理计算机1台，抽检计算机1台。4.2.2总体工艺流程设计设计参数1)工作时间年平均工作时间：251天/年；每天工作时间：入库15小时/天（年产量100万箱/年）；年产量100万箱/年以上时，可增加入库时间；出库15小时/天。2)年产量按100万大箱设计。3)固化时间根据工艺要求，添加甘油酯后的嘴棒需等待大于8小时固化时间后，才能正常使用。-22- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计4)设备数量a)成型机组：13台ZL22A（KDF2）：一期10台，预留3台。b)发射机组：6台。c)堆垛机：4台。5)高架库库容货架排数：1排；货架列数：61列；货架层数：9层；总货位数：549个货位；设备如下图4-2所示：发发发发发发射射射射射射人工机机机机机机站台嘴棒高架库人工成成成成成成成成成成站台型型型型型型型型型型机机机机机机机机机机图4-2设备平面图Figure4-2Equipmentlayoutdiagram流程描述：嘴棒成型流程：嘴棒用辅料通过KDF2成型机组完成加工制造，形成不同规格的嘴棒，通过装盘机，将嘴棒封装。嘴棒输送流程：分装好的嘴棒利用装盘机满料输送机（卸盘机满料输送机）形成物料组，并向嘴棒高架库提出入库（出库）申请。嘴棒存储流程：嘴棒高架库接收到入库（出库）申请后，通过堆垛机将物料组存入（取出）嘴棒高架库。-23- 北京工业大学工程硕士专业学位论文嘴棒发射流程：通过卸盘机将物料组，传输到发射机，即可以实现嘴棒发射。根据流程描述，绘制出嘴棒工艺流程图，如下图4-3所示：图4-3工艺流程图Figure4-3processflowdiagram存储单元设计根据生产实际需要，将高架库存储物料分为：嘴棒空料盘组，100mm长嘴棒：15盘/组；嘴棒实料盘组，120mm长嘴棒：13盘/组。注：料盘组重量小于100kg4.3系统设计4.3.1概述宝烟嘴棒自动化存储系统提供嘴棒生产的物料管理、库存管理，为嘴棒管理决策提供了基础数据。调度上实现嘴棒自动化的存储、调度，节省了企业的人力资源。宝烟嘴棒自动化存储系统采用模块化设计，包括嘴棒信息管理功能、高架库-24- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计调度控制功能、堆垛机设备执行功能模块。系统结构图如图4-4所示：宝烟嘴棒自动化存储系统系统信调设息度备管控执理制行物库接权手单在入出返料位口限动机线库库库管管设设控自控执执执理理计计制动制行行行图4-4系统结构图Fig4-4systemstructurediagram4.3.2信息管理模块设计（１）物料管理功能设计物料管理，主要针对是物料的牌号、规格、生产时间、库存数量等基础信息。设计此功能模块时主要考虑的是数据表设计。基础数据接口详细内容：表4-1班别代码表Table4-1teamcodetable序号字段名称字段中文名称类型1SHIFTCLASSCODE班别代码VARCHAR2(80)2SHIFTCLASSNAME班别名称VARCHAR2(20)3REMARK备注VARCHAR2(254)4RECORDSTATUS记录状态INTEGER基础数据表：-25- 北京工业大学工程硕士专业学位论文表4-2基础数据表Table4-2underlyingtable序号表中文名称表名称传递方向对应标准接口1班别代码表PBSHIFTCLASSCODEMESZBGJ班别代码表.xml2班时代码表PBCLASSTIMECODEMESZBGJ班时代码表.xml3部门工作日历PBORGWORKCALENDAMESZBGJ部门工作日历R明细表明细表.xml4计量单位表PBMEASUREUNITERP计量单位MES,MESZBGJ表.xml5物料表PBMATERIALERP物料表.xmlMES,MESZBGJ6物料分类编码PBMATERIALTYPEERP物料分类编MES,MESZBGJ码.xml7组织结构代码PBORGERP组织结构代码MES,MESZBGJ表表.xml表4-3班时代码表Table4-3shiftcodetable序号字段名称字段中文名称类型1CLASSTIMECODE班时代码VARCHAR2(80)2CLASSTIMENAME班时名称VARCHAR2(20)3REMARK备注VARCHAR2(254)4RECORDSTATUS记录状态INTEGER-26- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计表4-4工作日历明细表Table4-4WorkingCalendarparticularsheet序号字段名称字段中文名称类型1PUBORGCODE组织结构编码VARCHAR2(80)2WORKDATE工作日期VARCHAR2(10)3CLASSTIMECODE班时代码VARCHAR2(80)4SHIFTCLASSCODE班别代码VARCHAR2(80)5CLASSTIMESTARTTIME班时起始时间VARCHAR2(20)6CLASSTIMEENDTIME班时结束时间VARCHAR2(20)7FACTMINUTES实际时长分钟INTEGER8ISONDUTY是否上班INTEGER9RECORDSTATUS记录状态INTEGER10EXCEPTION_SIGN例外标志INTEGER表4-5计量单位表Table4-5measuringunittable序号字段名称字段中文名称类型1PUBMEASUREUNITCODE企业内编码VARCHAR2(80)2MEASUREUNITNAME计量单位名称VARCHAR2(80)3ISINTERNATIONALUNIT是否国标单位VARCHAR2(40)4ISUSED是否启用VARCHAR2(254)5REMARK备注VARCHAR2(254)6RECORDSTATUS记录状态INTEGER-27- 北京工业大学工程硕士专业学位论文表4-6物料表Table4-6materiallist序号字段名称字段中文名称类型1PUBMATERIALCODE企业物料编码VARCHAR2(80)2PUBMATERIALTYPECODE企业物料分类编码VARCHAR2(80)3PUBMEASUREUNITCODE计量单位编码VARCHAR2(80)4MATERIALNAME物料名称VARCHAR2(254)5MATERIALSIMPLENAME物料简称VARCHAR2(40)6REMARK备注VARCHAR2(254)7RECORDSTATUS记录状态INTEGER表4-7物料分类编码表Table4-7Materialclassificationandcodingtable序号字段名称字段中文名称类型1PUBMATERIALTYPECODE企业物料分类表编码VARCHAR2(80)2MATERIALTYPENAME物料分类名称VARCHAR2(80)3REMARK备注VARCHAR2(254)4RECORDSTATUS记录状态INTEGER表4-8组织结构代码表Table4-8organizationstructurecodetable序号字段名称字段中文名称类型1PUBORGCODE企业组织结构编码VARCHAR2(80)2ORGNAME组织结构名称VARCHAR2(80)3ISUSED是否启用INTEGER4REMARK备注VARCHAR2(254)-28- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计（２）高架库库位管理功能设计嘴棒库业务工作台：计划的下达，库里位置详细图，库存数量，换班。1出入库品牌下达：对成型、发射、人工的计划下达。其中物料编号为手动下达，计划号为自动下达。2位置布局：对嘴棒高架库进行分区，分为1，2，3，4区（1区1-9列，2区11-29列，3区30-48列，4区50-64列），是否有货的直观为：有货为有字绿色，无货为有字无色，没有信息为无字无色。3库存统计查询：库中现有的各类存储数量，可打印。收发货单据：主要用于单据查询按物料统计：用于发射，成型出入库查询（实盘）按班次统计：用于每班的发射，成型出入库查询按送领料区域统计：用于每个成型，发射机产量的查询库存统计：库里现有物品的类别总数，收发存4换班：进行换班（班次和班别）。（３）与MES接口设计采用IBM公司的MQ中间件与MES系统集成。接口交换的主要数据包括：1.从MES系统获取物料等基础信息以及生产计划等。2.为MES系统提供库存数据信息、收发存数据信息、计划执行信息等。（４）用户权限设计角色：Admin01（系统管理员）操作嘴棒所有的业务Checker（抽检人员）只能操作嘴棒抽检以及退库返库业务4.3.3调度控制模块设计本模块采用WinCC组态软件，对设备进行全程监控。控制方式设计（１）手动方式在手动方式下，操作人员要对各电机进行相关的正、反转启动／停止操作。操作人员手动操作的实现需要通过安装在现场控制箱上的操作按钮，该方式一般只在调试和故障时使用。-29- 北京工业大学工程硕士专业学位论文（２）单机自动方式单机自动是管理调度计算机与输送系统通信出现故障，无法与输送系统PLC间进行数据通信时采用的一种有限自动作业方式。该方式下，只需在输送控制系统操作员终端的自动部分输入入库或出库站台的平面号，整个输送系统便可完成输送作业。（３）在线联机控制方式管理计算机自动分配入出库货位地址，通过调度计算机发出作业命令，输送系统PLC接到命令后控制各单机先后运行完成入出库作业，同时进行托盘货物位置跟踪和信息传递，并将运行过程及工作状态返回调度计算机，通过动态仿真实时显[20]示。4.3.4设备执行模块设计主要设计的内容是堆垛机执行嘴棒的出入库任务，将任务进行分解，在设备上逐步执行，以实现自动化管理。（１）嘴棒实盘的入库控制上位调度计算机把要下达的计划下达到电控虚拟站台，电控根据此信息写入电子标签，电子标签信息包括：品牌，班次，年，月，日，时，分，写完后进行读校验，只有当写入和读出的信息一致时电控才计数码盘，实料盘成组后（13/15组），向上位计算机申请入库，堆跺机取完货后报完成，调度计算机清除入库站台信息。上位计算机从控制系统获取每个成型机生成的计划，计划任务下达到电控虚拟站台，其中任务信息主要包括：任务号、托盘条码为牌号、托盘类型为物料的盘数、目标地址统一为零。电控系统根据此信息写入电子标签信息和码盘。电控将码好的料盘组送到实料盘入库申请站台，向上位计算机系统申请入库。其中申请信息如下图4-5所示：-30- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计图4-5实盘的入库控制流程图Figure4-5trayfulwarehousingcontrolflowgraph（２）嘴棒空盘的出库控制电控在出库申请虚拟站台向计算机调度系统申请要料，计算机系统产生出库命令并下达给堆跺机系统，堆跺机把料盘放到出库站台后报放货完成，电控开始输送任务，电控根据上位下达的品牌，与电子标签读出信息相比较，如果相同则继续输送，不同则停机报警等待人工处理。如下图4-6所示：-31- 北京工业大学工程硕士专业学位论文图4-6实盘的出库控制流程图Figure4-6trayfuloutboundcontrolflowgraph（３）空料盘组补充出库电控在料盘申请虚拟站台上向上位申请空料盘，计算机调度系统下达指令给堆跺机，堆跺机卸货完成后，调度计算机把料盘信息写到空料盘出库站台上，电控控制料盘供应生产。如下图4-7所示：-32- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计图4-7空料盘组补充出库流程图Figure4-7emptyreeloutboundcontrolflowgraph（４）空料盘组返库当空料盘够13个一组或15个一组时，电控在空料盘返库站台上申请入库，调度计算机下达入库指令给堆跺机，堆跺机取走后上位调度把站台信息清零。流程图4-8如下：-33- 北京工业大学工程硕士专业学位论文图4-8空料盘组返库流程图Figure4-8emptyreelwarehousingcontrolflowgraph4.4电控系统设计电控系统涉及整个自动化物流系统的全过程，在整个自动化物流系统中起着承上启下的重要作用。本系统设计采用的控制网络是德国西门子公司的Profibus现场总线；主控器件采用西门子公司的带Profibus-DP接口的S7－400系列产品；Profibus站的分布式I/O选用德国西门子公司ET200S现场I/O系列模块。由于高架立库出入库区的设备每一条道相对集中,而每一条道又独立的完成相应的功能，为了提高系统的效率，将现场设备按道进行划分，每道设一个现场电器控制箱，在电控箱内采用德国西门子公司的IP20防护等级的电机启动器，并且配置一个现场总线子站用以支持完成设备的全部控制。这样按道进行划分控制的优点在于：如果某一道由于电器故障或机械故障而需停机或断电进行维修，完全不会影响其它任何一道的正常运行，因而提高了系统的可靠性和工作效率。4.4.1设备控制层控制功能设备控制层的功能设计主要考虑了设备的实时运行的情况，可以将设备分为手动控制、在线控制和现场控制三个功能模块。运用成熟的PROFIBUS总线控制方式；完善的机上布线方式，确保设备端器件布置美观、协调，大大减少现场布线时间。控制系统划分为动力控制、I/O信号和智能设备三部分，使各控制单元的功能更为单纯，故障定位更为简便，有效地提高了系统的可靠性和稳定性。充-34- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计分考虑进一步扩展空间，各设备作为控制系统的一个组成部分，与整个控制系统既有信息传输（总线传输）又相对独立，设备的增减对控制系统而言只存在极少电缆（一根总线电缆）和控制程序的少量修改。手动控制：电控系统提供了一套针对每一条巷道单独进行手动操作的电控系统，在设备的每一条通道上装一个信号柱指示本通道的各种状态，通过信号柱的现实来提示操作人员设备的实时状态。在线控制：在在线控制时，电控系统通过上位计算机下达的命令，实现了各设备输送的自动控制，最终能够对物料流和数据流的自动传输。现场操作员终端：利用远程控制，在现场的终端与远程服务器相连接，用于监视在嘴棒工艺流程段中的设备状况、嘴棒物流信息及生产设备故障指示等，便于系统的调试和维护。4.4.2设备控制层电控设备配置原则分布式控制箱和分布式控制节点安装配置原则：1.集中原则，控制箱最好安装在所控制设备范围的中间位置；2.可视性原则，控制箱安装的位置最好能看到全部所控设备，以便于操作、维修和调试；3.安全性原则，控制箱安装的位置最好是干燥、温低、静止的位置。4.4.3与外围设备的接口（1）与装盘机的接口：每一套装盘机组与其接口处的输送机通过硬件I/O信号连锁，具体连锁协议如下：装盘机发出指令，向输送机提出要“空盘”指令，输送机接导指令后，完成输送“空盘”的任务。输送机向装盘机发出指令，表示目前状态高架库可以进“实盘”，装盘机将“实盘”装满后，给输送机，完成进“实盘”任务。与卸盘机的接口：每一套卸盘机组与其接口处的输送机通过硬件I/O信号连锁，具体连锁协议如下：卸盘机发出指令，向输送机提出要“实盘”指令，输送机接导指令后，完成输送“实盘”的任务。输送机向卸盘机发出指令，表示目前状态高架库可以进“空盘”，装盘机将“空盘”装满后，给输送机，完成进“空盘”任务。-35- 北京工业大学工程硕士专业学位论文（2）与堆垛机的接口：考虑到通过OPC通讯响应较慢，而本系统中输送机系统和堆垛机的联锁信号较多，为提高系统效率，采用四位光通讯进行通讯。4.5数据存储设计PLC从各个采集点采集数据，逻辑上传给调度系统，调度系统整理数据，吧不同的数据串巷管理系统的SQLServer数据库的不同表中，SQLServer数据库再一次对数据进行处理，将数据用关系数据库的模型以表的形式存贮在数据库中。为了使数据不至于因SQLServer服务器的故障而丢失，这里采用了磁盘阵列的技术，实现数据的备份。4.5.1概念模型设计将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计。概念数据模型是面向用户、面向现实世界的数据模型。它是整个数据库设计的关键。[24]概念结构设计的方法有：（１）自顶向下首先对全局概念结构的框架进行定义然后再逐步细化。（２）自底向上首先对各局部应用的概念结构进行定义然后再将它们集成起来，最终得到全局概念结构。（３）逐步扩张首先对最重要的核心概念结构进行定义然后再向外扩充。4.5.2逻辑模型设计逻辑模型是着重用逻辑的过程或主要的业务来描述对象系统，描述系统要“做什么”，或者说具有哪些功能。逻辑建模是数据仓库实施中的重要一环，因为它能直接反映出业务部门的需求，同时对系统的物理实施有着重要的指导作用，它的作用在于可以通过实体和关系勾勒出企业的数据蓝图。逻辑数据模型的目标是尽可能详细的描述数据，但并不考虑数据在物理上如何来实现。关系数据库的范式（１）第一范式（1NF）在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，关系数据库前提条件就是要满足第一范式（1NF）。数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。如果出现重复的-36- 第4章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的设计属性，就可能需要定义一个新的实体，新的实体由重复的属性构成，新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式（1NF）中表的每一行只包含一个实例的信息。（２）第二范式（2NF）在第一范式（1NF）的基础上建立起来的，要求数据库表中的每个实例或行必须可以被唯一地区分。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的唯一标识。第二范式（2NF）要求实体的属性完全依赖于主关键字。（３）第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。4.5.3物理模型设计物理模型设计所做的工作是根据信息系统的容量，复杂度，项目资源以及数据仓库项目自身的软件生命周期确定数据仓库系统的软硬件配置，数据仓库分层设计模式，数据的存储结构，确定索引策略，确定数据存放位置，确定存储分配。4.6本章小结本章建立在需求分析的基础上，对系统进行了网络设计、工艺流程设计以及各功能的设计。在具体的设计方案中已经诠释了系统的设计方法，基本上达到了设计要求。-37- 北京工业大学工程硕士专业学位论文-38- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现通过对宝烟嘴棒自动化存储物流系统的需求分析和系统设计，系统基本展现在我们的面前。本章主要是将相关技术运用到项目开发中去，通过实例分析，为实现高效、灵活的系统在实践中的应用提出了解决方案。5.1系统开发环境和运行环境的实现5.1.1开发环境实现客户端环境：（１）操作员站应用服务器为IBM3500塔式服务器。安装运行版软件，通过与服务器交换实施数据，完成监控、操作和各种管理功能。Windows2003Server企业版本标准环境。（２）现场站使用现场工控机（人工处理终端2台），通过工业以太网与服务器进行交换实施数据，完成监控、操作和各种管理功能。Windows2003Server企业版本标准环境。服务器端环境：（１）服务器选用分布式数据服务软件，数据源为各系统的S7-300主控制器上传递数据。通过PROFINET与各主控PLC通讯，汇总各系统过程控制数据，形成统一的实时数据库。5.1.2开发工具本系统采用Wincc组态软件技术为整个生产过程中的监控提供技术基础。本系统的自控程序开发均采用SIEMENS公司开发的STEP7V5.3PLC编程软件。5.2系统集成的实现5.2.1网络集成物流系统设备及网络布置说明：(1)中控室-39- 北京工业大学工程硕士专业学位论文网络交换机（1台）：上联企业信息系统的网络规划及布线等相关工作由用户统一考虑；UPS（1台）：中控室所有设备的后备电源；数据库服务器（双机热备）：RAID5阵列，保证数据安全；应用服务器（1台）：本机上的RAID1阵列，系统高可用，运行WMS、WCS服务端，运行TIMMS.INF软件；管理计算机（1台）：运行物料管理系统；调度计算机（1台）：运行调度管理系统；堆垛机调度计算机（1台）：通过Profibus连接堆垛机，调度4台堆垛机协同工作；网络打印机（1台）：用于打印各类报表；(2)现场人工处理终端（2台）：人工处理计算机1台，抽检计算机1台，运行调度管理系统。网络拓扑结构如图5-1所示：图5-1网络拓扑图Figure5-1Networktopology应用服务器配置：-40- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现表5-1应用服务器配置表Table5-1applicationserverconfigurationtable软件名称功能备注WMS主服务仓库数据管理系统IP：10.155.93.135TDCS界面管理服务仓库设备调度系统IP：10.155.93.135事件服务WMS与TDCS之间的通道IP：10.155.93.135TestInterface服务WMS与MES的接口IP：10.155.93.1355.2.2数据管理根据系统的需求，基于开放的硬件平台，提供开放的软件系统，实现高性能、高可靠性、高可用性及高可维护性的集成系统这些原则，设计了一套数据库采用SQLSERVER的技术方案：服务器系统的高可用性系统具备高安全性，提供完整的、灵活的安全管理机制；易管理性；可伸缩性；快照隔离（SI）标准为服务器提供可升级性；提供一个分布式的、异步应用框架；具备可扩展的高性能；能够在多个平台、应用程序和设备之间共享数据，更易于连接内部和外部系统；是一种Internet/Intranet与C/S方式灵活结合的解决方案。物流系统的数据交换过程如下图5-2所示：-41- 北京工业大学工程硕士专业学位论文…………（PLC）上位物流系统显示接收/传送客户端SQLServer数据库…备份写取…显示磁盘阵列其他系统…图5-2物流系统的数据交换Figure5-2dataexchangeoflogisticssystemSQLServer是一个非常全面的数据库平台,它提供了更安全可靠的存储功能，用以支持关系型数据和结构化数据。创建用于存储数据的表和用于查看、管理和保护数据安全的数据库对象（如索引、视图和存储过程）。可以支持使用存储和管理许多数据类型。5.3系统的实现5.3.1与MES系统数据接口的实现（1）系统与MES系统的基本数据班别代码表.xmlMESPBSHIFTCLASSCODE002007-06-2718:04:07-42- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现部门工作日历明细表.xmlMES-43- 北京工业大学工程硕士专业学位论文PBORGWORKCALENDAR002011-06-2718:04:07-44- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现计量单位表.xmlMESPBMEASUREUNIT0-45- 北京工业大学工程硕士专业学位论文02007-06-2718:04:07-46- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现物料表.xmlMESPBMATERIAL002007-06-2718:04:07-47- 北京工业大学工程硕士专业学位论文物料分类编码.xmlMESPBMATERIALTYPE002007-06-2718:04:07组织结构代码表.xmlMESPBORG-49- 北京工业大学工程硕士专业学位论文002007-06-2718:04:07-50- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现（2）系统与MES系统的动态信息嘴棒高架出入库记录.xmlZBGJCXINOUTROOM002007-06-2718:04:07-52- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现嘴棒高架库存记录.xmlZBGJCXROOM002007-06-2718:04:07-53- 北京工业大学工程硕士专业学位论文5.3.2物料管理（１）单品种物料维护包括物料增加和物料修改（２）物料查询（３）位置冻结位置指的是库位（如2列3层）（４）库存类型转换库存类型说明：-54- 第5章宝烟嘴棒自动化存储物流系统的实现“库存”指的是物料、空盘（如P30-100，P30-120，120，100等）“正常”（N）指的是固化过的物料（放入库中8小时的）可正常发射“待检”（Q）指的是没固化过的物料，不可发射“冻结库存”(S)被认为是有问题的库存物料，没有转化成正常库存不得发射，只能从人工站台抽检。抽检如果合格看时间够不够固化时间如不够转化成‘待检’状态，如够固化时间转化成‘正常’（待检状态够了8小时固化时间系统自动转化成正常状态，冻结库存必须通过人工更改。（５）库位修改5.3.3调度管理嘴棒调度系统主界面界面上面分为中间设备区、设备控制区和控制单元区，中间设备区包括输送机和堆垛机，下面是设备控制和控制单元区，点击控制可以打开相应的设备控制窗口对嘴棒物流设备进行控制，控制单元主要描述了对应设备控制的通讯状态。输送设备信息显示窗口主要显示输送设备信息，可以重新获取设备信息，也可以让该窗口自动刷新设备信息。堆垛机信息窗口可以重新获取堆机信息，也可以让该窗口自动刷新信息。如果堆垛机上有任务信息，‘清除’按钮可以直接清除服务端内存中所记录的堆垛机任务信息。PLC控制单元CPU信息窗口该信息窗口主要显示单击PLC控制单元所属页面中所有PLC的CPU信息，可以对某个CPU禁用，禁用后被禁用CPU下的所有输送设备将不再执行任何上位下达的搬运指令，也不向上位系统上报任何状态。5.3.4设备运行仿真显示画面向用户提供了嘴棒库中的出入库站台、四台堆垛机、及货架的平面图元的直观描述，通过仿真显示画面，用户可了解站台相对货架的位置及编号（该编号为设备控制编号）、堆垛机运行的动态画面，实时了解堆垛机运行所处的位置及状态。仿真显示画面颜色表示说明蓝色表示堆垛机待命（可接收任务）状态-55- 北京工业大学工程硕士专业学位论文绿色表示堆垛机当前正在移动或执行某一任务黄色表示堆垛机调度离线红色表示堆垛机当前有故障运行控制用于把堆垛机从当前位置运行到目标列和目标层。1号，3号堆垛机运行的目标列范围：1～582号，4号堆垛机运行的目标列范围：7～64。层为：1~9在输入列号、层号后按启动按钮，堆垛机将启动并运行到目标列层停止。如在运行路径上有堆垛机挡道，将把挡道堆垛机赶到目标列+6的位置。对于要让道又无法让道的运行，将提示堆垛机不具备运行条件。（1）入库控制入库控制用于手动向堆垛机下达入库任务，在某些入库任务要求及时响应时，操作人员可通过入库控制向堆垛机下达入库任务。在输入任务号、取货站台号、放货排号、放货列号、层号后按启动按钮，堆垛机将启动并到取货站台，取托盘组到升降台上，并把托盘组送到放货货架位置上。期间会上物料管理系统上报任务取放货状态，并置任务完成标记。如在运行路径上有堆垛机挡道，将把挡道堆垛机赶到目标列+6的位置。（2）出库控制出库控制用于手动向堆垛机下达出库任务，在某些出库任务要求及时响应时，操作人员可通过出库控制向堆垛机下达任务。在输入任务号、取货排号、取货列号、取货层号、放货站台号后按启动按钮，堆垛机将启动并到货架取货位置取托盘组到升降台上，并把托盘组送到出库站台位置上。期间会上物料管理系统上报任务取放货状态，并置任务完成标记。如在运行路径上有堆垛机挡道，将把挡道堆垛机赶到目标列+6的位置。5.4本章小结本章节介绍了系统运行的软、硬件环境，通过系统设计，实现了自动化存储的过程。基于网络和数据库，分别实现了信息管理层与调度控制层、调度控制层与设备执行层的集成、并实现了信息管理与MES的接口，为上层提供基础的生产数据。针对系统遇到的问题，在提高系统的可靠性和系统性能分析方面进行优化，保证了系统可靠、高效、稳定的运行。-56- 第6章系统测试第6章系统测试任何一个系统在其开发过程中，都要进行对软件的调试与运行。开发出的系统只有经过反复的调试和测试，确定系统具有可靠性和安全性之后，才能投入到实际的应用中。而测试的目的是在系统投入使用之前尽可能地发现系统在设计过程中潜在的错误。对于一个系统或软件的测试一般来说都要经过单元测试和综合测试两部分的测试。通过测试发现错误之后必须马上诊断并加以改正，使开发出[13]的系统能够顺利、正确地运行。软件测试的目的是为了更好找出系统存在的缺陷，找出系统设计和开发过程的漏洞，及时通过改错把缺陷修复，提高系统的整体质量。6.1系统测试宝烟嘴棒自动化存储物流系统通过前期的一段试运行，基本满足了业务部门的需求。为了能更好在今后的生产中使用，需要对系统进行一次全面的系统测试，及时发现系统的问题和漏洞，并能够通过改错把缺陷修复，完善系统，是系统性能更稳定。6.1.1单元测试单元测试。是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。单元测试是在该系统的开发过程中要进行的较低级别的测试，可以将软件的独立单元与其他程序部分隔离后进行测试。在单元测试过程中，我们主要进行了以下工作：（1）模块功能测试通过模块功能测试，测试每个具体模块的特性和可操作行为，以确定它们是否满足系统设计需求，能否保障用户正常使用和工作的顺利开展。通过系统的各个功能测试，我们确保了系统能够按要求运行，并且系统的特性和功能都能够保证符合用户的需求。（2）表单测试表单是指系统中需要输入和选择信息的文本框、列表框等，实现用户和操作界面的交互，当用户给应用系统提交某些信息时，就要用到表单操作，如用户的注册、信息修改、登录、查询等。（3）数据库测试在该系统中，作为系统的核心的数据库起着重要的作用，数据库提供了嘴棒信息管理系统的管理、运行、查询和实现用户对数据存储的请求等的空间。我们-57- 北京工业大学工程硕士专业学位论文针对数据库一般出现的数据输出错误和一致性错误进行了相关测试。6.1.2集成测试集成测试。也叫组装测试或联合测试。在单元测试的基础上，将系统的模块按照设计要求组装成为一个个子系统或系统，进行测试。先对一个个模块进行测试，在集成各个模块在进行测试。6.1.3集成测试系统测试。系统测试是针对整个物流系统进行的测试，目的是验证物流系统是否满足了用户需求，找出与需求不相符的地方，进一步完善该系统的完整性。[37]典型的系统测试包括恢复测试、安全测试、压力测试。6.2测试内容测试过程进行了功能测试，设计系统的数据维护、业务逻辑、流程控制、响应速度、信息编码、交互界面、查询统计及其数据完整性、系统安全性、稳定性、实用性、易用性等功能和性能的综合测试，是对系统的全面检验。测试各功能模块是否与业务需求相符，（１）嘴棒库物流信息管理的功能。具体见功能测试表表6-1管理功能测试表Table6-1Managementfunctiontesting测试项目设计要求基础信息的查询、维护和管理功能实现宝鸡卷烟厂自动化物流系统基本信息的查询、维护（基本信息为：嘴棒、位置、托盘信息等）系统任务信息的查询、维护管理功实现系统任务信息的查询、维护能库存类型转换实托盘入库是库存类型为待检（Q）,如无人工干预，到达固化时间自动转换为正常N,如果发现某批物料存在问题，人工将库存类型转换为冻结（S）收发货、库存统计功能实现嘴棒收发货、库存的统计、导出、打印（２）嘴棒库物流调度的功能。-58- 第6章系统测试表6-2调度功能测试表Table6-2controlfunctiontesting测试项目设计要求综合调度功能实现调度功能的综合集成，作业任务的分解，作业任务的综合维护输送作业调度功能实现作业任务下达输送设备，实施与输送设备的监控堆垛机调度管理功能实现计算机系统与堆垛机系统通信，正确地按协议下达指令、接收或读取作业信息。嘴棒实料盘入库管理功能下达入库信息，产生入库任务嘴棒实料盘出库管理功能下达出库信息，产生出库任务空料盘组补充出库嘴棒生产入库时系统自动产生空料盘组出库任务空料盘组自动返库嘴棒生产出库时系统自动产生空料盘组入库任务货位间搬移产生移库任务（３）与MES接口的功能。表6-3接口功能测试表Table6-3interfacefunctiontesting测试项目设计要求正确给MES反馈数据正确发送MES适时库存以及出入库数据等各种数据6.3测试举例根据系统的功能进行测试，设计测试内容比较多，选取有代表性的几个功能加以介绍。6.3.1用户登录测试用户登录测试测试1：输入正确的用户名和密码。结果：成功登陆，进入系统主界面。测试2：输入错误的用户名。-59- 北京工业大学工程硕士专业学位论文结果：提示用户不存在。测试3：输入错误的密码。结果：提示密码错误。6.3.2基础信息查询测试测试1：输入界面有符合条件组合的数据结果：（1）物料单品查询如实如下图6-1所示：图6-1单品查询Figure6-1Singleproductinquiries（2）位置查询如实如下图6-2所示：图6-2位置查询Figure6-2principleinquiries（3）嘴棒库统计如实如下图6-3所示：图6-3统计查询Figure6-3Statisticalinquiries测试2：输入界面错误的数据结果：界面显示无该相关数据6.3.3实（空）料盘组人工入库管理测试测试1：选择要入库的嘴棒或空盘及其额定数量并单击上架按钮。结果：系统会自动产生一条上架的任务，并将任务下达给调度系统。堆垛机将货物取走，并且放入货位。-60- 第6章系统测试测试2：选择要入库的嘴棒或空盘及超额定数量并单击上架按钮。结果：系统不会生成相关任务。6.3.4料盘抽检出库管理测试测试1：打开位置冻结业务或托盘抽检下架业务，选中要出库的托盘，单击抽检按钮。结果：WMS系统会自动产生一条上架的任务，并将任务下达给TDCS系统，TDCS系统将信息写入电控，并将任务下达给堆垛机系统（OTS），返库后堆垛机将货物取走，并且放入货位。测试2：打开位置冻结业务或托盘抽检下架业务，未指定相关出库的托盘，单击抽检按钮。结果：系统不会生成相关任务。6.4测试结论项目测试组对宝烟嘴棒自动化存储系统测试小组提交的测试案例、结果、报告进行了详细的审查；并进行了实例抽查，抽查结果为系统测试工作全面、真实、有效。因此，系统测试结果为合格。6.5本章小结本系统通过了功能测试，在数据维护、业务逻辑、流程控制、响应速度、信息编码、交互界面、查询统计及其数据完整性、系统安全性、稳定性、实用性、易用性等功能和性能方面得到了充分的验证，测试过程真实有效，测试结果合格，系统符合用户要求。-61- 北京工业大学工程硕士专业学位论文-62- 结论结论本论文主要在宝烟电控系统和信息化建设的基础上，结合实际嘴棒物流需求，通过对物料进行信息管理，实时调度控制和应用层的设备执行，实现了宝烟嘴棒自动化存储的应用。在此次项目设计和实施的过程中本人所承担的工作主要有：对于物流系统的需求分析和对车间嘴棒的基本信息的采集、对于本系统的网络结构的分析和设计、参与了部分的电控系统的设计和实施以及系统测试。主要研究的工作如下：（1）根据宝烟嘴棒生产和管理的实际情况，对物流系统的需求和功能进行了详细的分析。以需求为指导，划分了该系统的功能模块，分析了系统的工作流程。建立了物流系统应用逻辑的支持平台，通过该平台提供了一系列的标准立体仓库搬运管理策略。并且与企业信息管理系统的集成管理。实现了从企业信息管理系统获取物料基础信息、生产计划、生产调度计划等信息。为企业信息管理系统提供了实时库存、库位信息、计划执行信息等信息。（2）分析了嘴棒自动化存储系统的网络结构，结合该系统的网络设置和网络建设的相关技术，进一步总结出了嘴棒自动化存储物流系统在网络设计方面行之有效的方法。（3）结合嘴棒生产工艺的实际情况，绘制了嘴棒工艺流程图。根据该图的描述，对系统进行了模块化的划分，形成了该系统的模块结构。（4）完成了宝烟嘴棒自动化存储系统的模块功能的实现，分部对系统的需求得到了实现，采用了一系列的方法和技术手段对该系统进行改进和优化，从而在整体上提高了物流系统的性能。（5）根据该系统的逐步完成，总结得出了一整套物流系统设计、开发、实现的方法，为企业今后的相关项目开发提供了模型。宝烟嘴棒自动化存储系统实现了对公用工程和各个系统的自动化控制和远程监控，提高各系统的自动化程度，提高各子系统运行的可靠性，减少人力资源；实现以控制、监控、管理、统计与一体的宝烟嘴棒自动化存储物流系统，并为下一步在全厂范围内实现计算机信息集成管理打好基础。该系统的开发，为今后的相关项目工作提供了借鉴。随着系统的实施和应用，将来系统所要解决的新问题会越来越多，现行系统可能满足不了更高一步的需求。我们只有在今后的研究中不断的改进，将物流系统设计的更加科学，更能更加完善，才能在企业不断的发展中，更好的为企业-63- 北京工业大学工程硕士专业学位论文服务，创造企业的财富。-64- 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