某大型企业需要建立一座由12台堆垛机、18744个货位构成的物料存取机构和133台输送机、34台升降机构成的库前处理系统所组成的自动化立体仓库。其特点为:库容量大、出入库频率高、库前处理工艺复杂、设备数量众多。这种由众多设备构成的自动化立体仓库，所需要解决的主要问题一是系统的稳定性，二是出入库效率。项目在设计方案时主要考虑以下几个问题:安装调试方便(以缩短安装调试周期)、库前处理系统必须做到设备操控简洁、控制运行稳定可靠。控制系统需要具有设备故障自诊断能力与故障现场保护能力。

一 控制硬件架构的设计

根据预设的系统要求，我们大胆地采用了AS-interface总线作为检测信号与控制信号的底层传输总线。

AS-I(Actuator-Sensor-Interface)是执行器一传感器一接口的英文缩写，它是一种用在控制器(主站)和传感器/执行器(从站)之间双向交换信息的总线网络，它属于现场总线(Fieldbus)下面底层的监控网络系统。一个AS-i总线系统通过它主站中的网关可以和与PLC、网关或上层现场总线(Profibus、Interbus、DeviceNet、CAN、Modbus、Modbus+、CCLink、Ethernet)相连。AS-i主站可以作为上层现场总线的一个节点服务器，在它的下面又可以挂接一批 AS-i从站。AS-i总线主要运用于具有开关量特征的传感器和执行器系统,传感器可以是各种原理的位置接近开关以及温度、压力、流量、液位开关等。执行器可以是各种开关阀门，电/气转换器以及声、光报警器，也可以是继电器、接触器、按钮等低压开关电器。当然，AS-i总线也可以连接模拟量设备，必须注意的是在连接主站和从站的两芯电缆上除传输信号外，同时还提供工作电源。其网络拓扑结构灵活(线型、树型、总线型、星型等)，数据传输速率在167Kbit/s，系统安装调试扩展简单，带有故障预警功能，维护、诊断简单迅速，停机时间短。

每个AS-总线长度为300米，从站数为31个，每个从站可连接4个输入和4个输出。在这个方案中，我们采用了双AS-i总线，把系统从电器上一分为二，保证了电器安装调试的方便，也为控制软件实现设备故障自诊断功能打好了硬件基础。

二、控制软件架构的设计

自动化立体仓库设备的控制系统，经历电气控制、电气程序化控制、数字程序控制等几个时期。目前对于立体仓库的库前处理系统，一般采用输送机、传输小车、放货台等方式进行处理。对于由输送机构成的库前处理系统而言，会随着用户的要求，其规模、排列方式都会有很大的差异。因此在设计其机械结构时，就需要考虑输送机控制系统的复杂度与控制实现的难度。除此之外，在现场安装调试时因为其系统是为用户定制的新的系统，在检测信号的特征、控制信号的特征以及工作流程上都是特殊的。目前大多数厂商采取的控制系统，由程序代码勾画设备工作流程，其控制复杂度与系统规模息息相关，这种程序结构不但调试难度大，就其运行可靠度、稳定度而言，将随调试人员的技术能力与心理素质的不同而有很大的差异。

为了企业的高标准需求，达到系统预设计要求，我们依托AS-i硬件基础设计了一种适合由输送机群构成的立体仓库库前处理系统的控制技术，以克服现有技术的在设计调试时的瓶颈问题，降低设计复杂度，提高调试效率，稳定运行可靠度，提高整体输送机群的工作性能。本技术通过对输送机系统进行树星数据结构处理后，产生的由设备检测信号、设备控制信号、输送机拓扑结构数据、物料运行路径数据所构成的数据群。由一个通用的数据引擎对数据群进行处理后，再由执行控制单元控制调度单个输送机个体的控制结构。实现了输送机控制与数据引擎、执行控制单元无关性的控制技术。

建立输送机的逻辑模型，使输送机可以在逻辑上进行控制，即逻辑模型的输送机同实际物理类型的输送机有相同的功能。在检测信号的处理上，逻辑模型以一种完美型输送机结构设计，即到货检测、有货检测、换速检测、等待检测等功能都具备的输送机模型。在控制信号的处理上，同样采用一种完美型输送机结构设计。完成之后，把物理输送机输入信号与控制输出信号同逻辑输送机相应功能的数据连接起来，构成一个输送机控制实体。同时，用相同的办法，构建升降机的控制实体。

首先，对输送机结构进行分层处理，本控制技术可以对多达200层的输送机结构进行控制。其次对输送机物理拓扑结构进行分类，目前输送机的组合结构一般有直线型、直角型、丁子型、十字型，后三种类型的结构在进行传输时还需要升降机配合工作。由此就产生了由四种控制工艺所组成的数据引擎。在控制引擎中通过对设定路径分析，拓扑结构分析得出货物在输送机上传输路径的组合结构，调用相应的控制工艺进行处理。

其次，建立输送机、升降机的拓扑结构描述数据，以及输送机与升降机的耦合机构描述数据。

最后，设定输送机可能出现的运行路径数据。

至此，我们就可以控制货物沿输送机的逻辑路径在物理输送机上进行搬运处理。在输送机系统的设计时，就不需要考虑输送机可能出现的控制复杂度。在调试时，只要把物理输送机输入信号与控制输出信号同逻辑输送机相应功能的数据连接起来，构成一个输送机控制实体以及根据实际情况，建立输送机群的拓扑结构数据与物科搬运路径数据，就可以完成对输送机的调试工作。

在输送机群的数据模型确立后，为了使系统协调工作，需要有路由功能模块、路径解析模块、工艺生成模块以及设备监控模块、设备调度模块、过程控制模块等组成的一个公用的数据处理引擎，完成输送机群的协调工作。

这种控制技术是一种数字路径优化技术，通过托盘条码将管理系统的物料搬运同设备数字化调度绑定到一起，由设备监控模块，监视物料运行状态，成功地实现了设备故障自诊断与故障现场保护，为库前处理系统的稳定可靠地运行打下了坚实的基础。

三、现场应用的状况

首先，AS-i总线用简单经济的方式将二进制的执行器和传感器连接起来。因为所有的信号处理的采集点同处理单元的距离很近，电器安装调试工作异常方便;安全、故障隐患降至最低。

其次，经现场对数字引擎再优化处理，使得该系统可以实现任何复杂工艺的库前处理系统的设计、安装、调试工作。经过将近两年多的运行考验，系统稳定性与可靠性得到了验证。

目前，该技术已经成功应用于多家大型企业的自动化冷冻立体仓库与自动化立体仓库中。