基于CC—Link總線工廠智能倉儲監(jiān)控系統(tǒng)的設計

儲琴

摘 要：為了提高工廠的自動化和智能化水平，工廠倉儲系統(tǒng)作為其中一個重要環(huán)節(jié)，其自動化和智能化水平迫切有待提高。文中針對某工廠倉儲系統(tǒng)的管理要求，基于CC-Link現(xiàn)場總線通訊技術，主要實現(xiàn)了該工廠倉儲系統(tǒng)的貨物分揀和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設計。通過該系統(tǒng)，操作人員可實現(xiàn)遠程發(fā)送貨物的分揀命令和環(huán)境溫濕度命令設置，并實時監(jiān)控貨物自動分揀、自動存儲和倉儲環(huán)境，提高工廠倉儲系統(tǒng)的自動化和智能化水平，進而提高工廠的管理效率。

關鍵詞：智能倉系統(tǒng)；CC-Link總線；貨物分揀；環(huán)境監(jiān)測

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）11-00-02

0 引 言

《國家十二五規(guī)劃》提出改造提升制造業(yè)，推動重點產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整。工廠的自動化和智能化水平提升正是我國制造業(yè)提升和轉型的一個重要方面。為提高工廠自動化和智能化水平，工廠倉儲系統(tǒng)作為其中一個重要環(huán)節(jié)，其自動化和智能化水平迫切有待提高。傳統(tǒng)的工廠倉庫管理系統(tǒng)主要采用人工記錄單據(jù)的方式，這種方式不但費時費力，還容易造成人為損失，而且勞動力成本高。隨著企業(yè)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)品結構越來越復雜，且市場競爭對倉庫流動性管理的要求也日益提高，因此，倉庫智能化管理的研究具有很高的價值。

本文針對某工廠倉儲系統(tǒng)的管理要求，基于CC-Link現(xiàn)場總線通訊技術，主要實現(xiàn)該工廠倉儲系統(tǒng)的貨物分揀和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設計。通過該系統(tǒng)，操作人員可實現(xiàn)遠程發(fā)送貨物分揀命令和環(huán)境溫濕度設置命令，并實時監(jiān)控貨物自動分揀、自動存儲和倉儲環(huán)境，提高工廠倉儲系統(tǒng)的自動化和智能化水平，提高工廠效率。

1 監(jiān)控系統(tǒng)整體設計

為能實時方便地監(jiān)控倉儲系統(tǒng)貨物的分類和環(huán)境溫濕度變化情況，本文設計了一套貨物分揀和溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。貨物分揀和溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)通過CC-Link總線的方式與上位機控制系統(tǒng)進行通信。由于采用CC-Link總線通信技術，因而避免了繁冗的系統(tǒng)接線，降低了系統(tǒng)故障率，提高了系統(tǒng)工作效率。系統(tǒng)整體機構如圖1所示。

圖1中，該監(jiān)控系統(tǒng)由一個主站和兩個從站構成。主站由主站模塊FX2N-16CCL-M和主單元FX2N-16M組成，從站分別由從站模塊FX2N-32CCL和從站單元FX2N-32M組成。主從站之間通過CC-Link主從站模塊進行通信。上位機監(jiān)控系統(tǒng)通過主站向從站發(fā)送貨物分揀命令和環(huán)境設置信息，接受從站實際貨物分揀和環(huán)境情況信息。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)整體結構圖

（1）貨物分揀從站：將貨物進行分類和存儲，提高效率和空間利用率。貨物分揀的速度和質(zhì)量直接影響到整個倉儲系統(tǒng)的效率和服務水平。

（2）環(huán)境監(jiān)測從站：監(jiān)控倉庫的溫濕度和煙霧報警系統(tǒng)。

2 CC-Link現(xiàn)場總線特點及通信方式

CC-Link是控制與通信鏈路系統(tǒng)（Control&Communication Link）的簡稱，可以同時高速處理控制的信息數(shù)據(jù)，是三菱電機于1996年推出的開放式現(xiàn)場總線。該總線數(shù)據(jù)容量大，通信速度可多級選擇，是一個復合、開放、適用性強的網(wǎng)絡系統(tǒng)，能夠適應從較高級的管理網(wǎng)絡到較低層的傳感器層網(wǎng)絡的不同范圍。一般情況下，CC-Link網(wǎng)絡可由1個主站和64個從站組成，整個系統(tǒng)通過屏蔽雙絞線連接。CC-Link具有高速的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達到10 Mb/s，其底層通信協(xié)議遵循RS 485[1，2]。

CC-Link總線提供循環(huán)傳輸和瞬時傳輸兩種通信方式，一般情況下，CC-Link主要采用循環(huán)傳輸?shù)姆绞竭M行通信。主站按照從站站號依次輪詢從站，從站給予響應。無論是主站訪問從站還是從站響應主站，都是按照站號進行，從而避免由通信沖突造成的系統(tǒng)癱瘓[3，4]。

3 監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計

3.1 貨物分揀從站

貨物分揀從站的主要任務是接收主站發(fā)來的分類指令，對貨物進行分類并存儲，并實時向主站反饋分類情況，即按照分類指令要求所存儲的不同類別的貨物數(shù)量。以貨物顏色和材質(zhì)分類要求為例，從站的主要工作包括：當系統(tǒng)上電之后，按下開始按鈕，PLC控制程序啟動傳送帶工作，當顏色傳感器檢測出貨物為白色，金屬傳感器檢測出貨物為金屬材質(zhì)時，反饋信號送給PLC對貨物進行準確定位，程序控制氣動閥1動作將該貨物推進物料槽1中；當檢測出的貨物為白色非金屬時，氣動閥3動作將貨物推進物料槽3中；當檢測出的貨物為黑色金屬時，氣動閥2動作將貨物推進物料槽2中；當檢測出的貨物為黑色非金屬時，氣動閥4動作將貨物推進物料槽4中。該分揀系統(tǒng)中，不同顏色和材質(zhì)的貨物定位主要是通過控制程序記憶傳感器的狀態(tài)，從而確定貨物定位的地點以及從初始位置到定位地點的距離。通過多次測試計算出該分揀系統(tǒng)的脈沖單量，根據(jù)定位距離和脈沖當量計算出電機轉動的圈數(shù)，并通過旋轉編碼器測出電機旋轉的圈數(shù)與設定值進行比較，最終實現(xiàn)貨物的精確定位。分揀從站的結構如圖2所示。

圖2 分揀從站結構圖

3.2 環(huán)境監(jiān)控從站

環(huán)境監(jiān)控從站的主要任務是接受主站發(fā)來的環(huán)境要求指令，按照該指令調(diào)節(jié)中央空調(diào)的制冷、制熱模式及送風量，實時監(jiān)測倉儲溫濕度并發(fā)送給主站。若出現(xiàn)環(huán)境緊急情況，能夠實現(xiàn)聲光燈報警、開啟急救設備，并傳送至主站。環(huán)境監(jiān)控從站的結構如圖3所示。

圖3 環(huán)境監(jiān)控從站結構圖

4 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

4.1 通訊程序設計

CC-Link網(wǎng)絡初始化程序如圖4所示。主要是對網(wǎng)絡進行參數(shù)設置。包括對整個CC-Link現(xiàn)場網(wǎng)絡進行統(tǒng)一規(guī)劃，確定各單元的設備類型、網(wǎng)絡單元數(shù)、各單元所占的站數(shù)，以及各站的特性。

主站PLC部分控制程序如圖5所示，讀取主站模塊FX2N-16CCL-M模塊中的溫濕度值、煙霧報警器狀態(tài)值并顯示，讀取分揀從站分類情況并顯示。

圖4 CC-Link通信初始化程序 圖5 主站PLC部分控制程序

環(huán)境監(jiān)控從站、分揀從站部分控制程序如圖6所示，環(huán)境監(jiān)控從站PLC將溫濕度值和報警狀態(tài)值寫入從站模塊FX2N-32CCL中，分揀從站將分揀情況寫入從站模塊FX2N-32CCL中。

圖6 從站部分控制程序

4.2 監(jiān)控界面設計

本監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)級監(jiān)控軟件組態(tài)王設計監(jiān)控界面。系統(tǒng)的監(jiān)控界面包括圖7所示的主站監(jiān)控界面和圖8所示的從站監(jiān)控界面兩部分。主站監(jiān)控界面主要包括貨物分揀的情況顯示、環(huán)境溫濕度和煙霧報警的狀態(tài)顯示；從站主要實時顯示貨物分揀的流程、環(huán)境溫濕度等各個監(jiān)控點情況，供工作人員遠程監(jiān)控。

圖7 主站監(jiān)控界面

圖8 從站監(jiān)控界面

5 結 語

基于CC-Link總線的智能倉儲監(jiān)控系統(tǒng)，使用戶在中央控制室能實時監(jiān)控倉儲中貨物分揀和環(huán)境溫度的變化情況，一方面實現(xiàn)了直接監(jiān)控，免去工作者手工分類、人工抄錄等工作，提高了倉儲系統(tǒng)的自動化程度和水平，加快工廠自動化和智能化實現(xiàn)的進程；另一方面基于總線的通信方式，使得控制系統(tǒng)接線大大減少，降低控制成本和排故風險，提高控制效益。

參考文獻

[1]日本三菱電氣株式會社.CC- Link 技術手冊 [Z].2001.

[2]陳啟軍，覃強，余有靈.CC-LINK控制與通信總線原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2007.

[3]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用 [M].北京：清華大學出版社，1999.

[4]徐曉燕，嚴海磊.基于CC-Link的鍋爐風機控制系統(tǒng)設計[J].計算機測量與控制，2010，18（8）：1780-1782.