開(kāi)放式控制解決方案助力實(shí)現跨系統通信

倍福為昆明船舶設備集團有限公司下屬的昆船智能實(shí)施的自動(dòng)化試驗、存儲立體倉庫項目在幫助他們提升系統效率的同時(shí)，還體現了智能制造特點(diǎn)。倍福開(kāi)放、緊湊的控制技術(shù)是該項目成功實(shí)施的關(guān)鍵。

昆船智能技術(shù)股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)昆船智能）隸屬于中國船舶集團下屬的昆明船舶設備集團有限公司?，F有職工1800余人，其中專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員1000余人，資產(chǎn)總額近30億元（人民幣）。公司主要業(yè)務(wù)包括倉儲及電子商務(wù)物流自動(dòng)化設備和系統的開(kāi)發(fā)、設計和系統集成。昆船智能是先進(jìn)制造業(yè)和現代服務(wù)業(yè)深度融合的新型企業(yè)，在中國自動(dòng)化物流系統行業(yè)確立了領(lǐng)導品牌地位，他們先后采用倍福技術(shù)開(kāi)發(fā)了滑靴式分揀設備、交叉帶分揀設備、多層穿梭車(chē)、環(huán)形穿梭車(chē)、AGV等設備。

昆船智能在承接自動(dòng)化試驗、存儲立體倉庫項目時(shí)，公司決定將其也用作現代物流倉庫的試驗場(chǎng)。新的總裝集配中心主要用于總裝車(chē)間設備零部件的倉儲配送，項目目標是實(shí)現產(chǎn)品零部件的規范化管理，提升信息化管理水平。昆船智能經(jīng)公司相關(guān)部門(mén)領(lǐng)導的商討，選擇倍福作為其控制系統供應商，以提高其自身電控產(chǎn)品平臺的豐富多樣性，同時(shí)探索類(lèi)似高級語(yǔ)言編程，以及基于PC平臺在整線(xiàn)控制上的性能。

系統架構及控制功能

在最終配置中，數據庫服務(wù)器和調度服務(wù)器處于系統架構高層，負責生產(chǎn)數據管理及與MES、ERP系統的交互、調度任務(wù)下發(fā)等。本地PLC控制器、堆垛機單元及其它系統處于平級控制。稱(chēng)重單元、輥道輸送系統、二維碼識別系統、外觀(guān)檢測系統、操作員終端作為本地PLC控制器的子系統，受本地控制器的控制。

系統功能分為出入庫控制、物料查詢(xún)、物料管理等單元。在入庫過(guò)程中，托盤(pán)通過(guò)叉車(chē)搬運到入口處，并放置到通過(guò)PLC控制的輥道輸送系統上。當輥道輸送系統移動(dòng)這些貨品時(shí)，系統會(huì )讀取托盤(pán)上含有貨品信息的二維碼，控制器將二維碼信息傳輸給下一個(gè)輥道。掃碼后的托盤(pán)首先進(jìn)入到外觀(guān)檢測區域進(jìn)行外觀(guān)體積的檢測，根據不同的體積進(jìn)入不同的輥道，然后，托盤(pán)移至地上衡進(jìn)行稱(chēng)重，這些體積重量信息被添加到托盤(pán)信息中，調度系統根據這些信息選擇合適的貨位來(lái)存放托盤(pán)。

此時(shí)，被稱(chēng)為堆垛機的入庫和出庫單元向輸送機端頭方向運行出來(lái)接貨，托盤(pán)往相應的端頭方向走，當雙方都到端頭后，本地PLC與堆垛機進(jìn)行握手通信，堆垛機根據調度系統的要求將貨物放到相應貨位。出庫過(guò)程相比較為簡(jiǎn)單，操作人員之只需根據訂單要求查詢(xún)物料，并激活托盤(pán)上的出庫物品，這些物品就會(huì )從貨架上自動(dòng)走到出口處等待提取。

基于PC的開(kāi)放式控制技術(shù)簡(jiǎn)化通信過(guò)程

輥道輸送機的控制基本都是基于邏輯控制，比較簡(jiǎn)單，相對來(lái)說(shuō)，倉儲設備與上位層系統之間的通信顯得較為復雜。系統的控制難點(diǎn)包括如何能夠穩定地進(jìn)行設備間的數據交互，系統出現故障后如何能夠快速恢復等。相對于傳統PLC控制，CX2020嵌入式控制器支持所有這些過(guò)程，并無(wú)需使用額外的PC設備。

據昆船智能介紹，與傳統控制技術(shù)相比，倍福PC控制技術(shù)的優(yōu)勢在于設備的互通互聯(lián)、高速性、高精度控制等方面?？傮w來(lái)說(shuō)，PC控制技術(shù)的系統開(kāi)放性簡(jiǎn)化了項目中的通信。在這個(gè)項目中，通過(guò)在本地PLC中安裝的PROFINET通信協(xié)議選件包實(shí)現與堆垛機單元的PROFINET通信；通過(guò)Modbus TCP選件包實(shí)現與二維碼識別系統的數據交互是，通過(guò)安裝TCP/IP選件包實(shí)現與外觀(guān)檢測系統的UDP通信。此外，控制器可以使用TwinCAT Database Server直接與數據庫進(jìn)行數據交互，將相關(guān)的重量、外觀(guān)和尺寸信息等直接寫(xiě)入數據庫中。嵌入式控制器可以與倍?？刂泼姘錍P2912結合，形成一個(gè)集成在控制柜中的緊湊型控制單元，無(wú)需使用單獨的操作終端。

此外，PC控制系統的互聯(lián)互通性還體現在它支持VPN通信?？蛻?hù)的技術(shù)中心在市區，而倉庫在工業(yè)園，兩地之間距離有10多公里，當設備有問(wèn)題時(shí)，客戶(hù)可以從技術(shù)中心遠程登錄控制系統，方便指導現場(chǎng)人員對故障進(jìn)行排查。

緊湊型I/O模塊的使用降低硬件成本.“物流行業(yè)現在競爭激烈得很，對我們來(lái)說(shuō)，降低成本是重中之重。相比我們以前使用的其他家系統相比，采用倍福的16通道高密度端子模塊后，整體硬件成本降低了 30%左右?！必撠熯@個(gè)項目電控設計的楊新麗工程師說(shuō)道。

系統一共設計了5個(gè)地上衡，它們通過(guò)EL6631 PROFINET RT控制器/設備都端子模塊連接EtherCAT總線(xiàn)?！氨陡therCAT網(wǎng)關(guān)模塊配置靈活方便，我們之前使用的其他供應商的網(wǎng)關(guān)模塊都需要使用獨立的軟件進(jìn)行配置，而倍福的EtherCAT網(wǎng)關(guān)的配置可以通過(guò)TwinCAT軟件方便、穩定地完成?！崩ゴ悄芄矩撠燀椖空{試的馮立源工程師說(shuō)道。

高效開(kāi)發(fā)縮短項目實(shí)施時(shí)間

倍福的軟件和硬件可以分開(kāi)開(kāi)發(fā)調試，軟件工程師不需要了解硬件就可以編寫(xiě)和調試程序。硬件工程師只需要按照點(diǎn)表要求把變量點(diǎn)與實(shí)際硬件點(diǎn)鏈接起來(lái)即可。專(zhuān)業(yè)化的分工使得工程師有更多的精力來(lái)優(yōu)化系統；軟件和硬件可以同時(shí)開(kāi)工實(shí)施，到差不多時(shí)再結合起來(lái)聯(lián)調，減少項目的實(shí)施周期。此外，當某個(gè)硬件通道損壞后硬件工程師只需把當前的變量鏈接解綁，重新綁定到另外一個(gè)通道即可，不需要修改運行程序的源代碼。

程序的仿真運行也是TwinCAT的強項?！拔覀兊能浖陂_(kāi)發(fā)好后都需要先與TIMMS VCCS軟件進(jìn)行聯(lián)機仿真調試，倍福在仿真運行這塊確實(shí)做得好，我的電腦在裝好TwinCAT后就成了一個(gè)算力強大的控制器，能夠直接找到程序中的錯誤?！瘪T立源工程師解釋說(shuō)道。TwinCAT支持所有6種IEC 61131-3編程語(yǔ)言，各種編程語(yǔ)言可以在一個(gè)項目中混用。梯形圖（LD）編程語(yǔ)言的邏輯比較直觀(guān)明了，可以用于控制輥道機；結構化文本（ST）編程語(yǔ)言用于實(shí)現Modbus TCP通信、UDP調試和算術(shù)運算。

對未來(lái)的展望

隨著(zhù)智慧工廠(chǎng)、工業(yè)4.0概念的提出，未來(lái)的物流自動(dòng)化也要朝著(zhù)智能化、信息化的方向發(fā)展，昆船智能認為，傳統的“黑盒子”P(pán)LC控制是一個(gè)封閉的平臺，無(wú)法實(shí)現所需的新功能，而基于PC的控制技術(shù)本身就是PC技術(shù)的一個(gè)分支，具備了在同一個(gè)平臺上實(shí)現自動(dòng)化、智能化和信息化融合的條件?！霸谶@個(gè)項目中，我們看到了PC控制技術(shù)的巨大潛力，在下一個(gè)項目中，我們可能會(huì )考慮采用一臺功能更強大的PC控制系統來(lái)替代目前的服務(wù)器工作，這樣又可以幫我們節省兩臺服務(wù)器的開(kāi)支?！睏钚蔓惞こ處熆偨Y說(shuō)道。