第九章自動化立體倉庫控制系統(tǒng)1

第九章自動化立體倉庫控制系統(tǒng)9.1自動認(rèn)址與位置檢測堆垛機(jī)的主要功能是從巷道取貨口取貨，然后送往指定的貨格，或從指定貨格取出貨物，放置到巷道出貨口。堆垛機(jī)控制器要實(shí)現(xiàn)操作控制，還必須實(shí)現(xiàn)拖動控制(即調(diào)速控制)、定位控制及檢測保護(hù)控制。堆垛機(jī)作業(yè)的完成，關(guān)鍵在于位置的控制，即如何使堆垛機(jī)準(zhǔn)確運(yùn)行和停準(zhǔn)到目標(biāo)貨位。9.1.1定位控制定位控制就是確定堆垛機(jī)停止在目的貨位的功能。堆垛機(jī)進(jìn)行貨物存、取前必須先到達(dá)指定貨位，它達(dá)到與否的判定，在單機(jī)或聯(lián)機(jī)自動操作時必須自動進(jìn)行。自動倉庫的認(rèn)址檢測系統(tǒng)有兩項任務(wù)：一是實(shí)現(xiàn)自動尋址，使堆垛機(jī)自動找到被指定到達(dá)的位置；二是自動準(zhǔn)確停位，即堆垛機(jī)找到指定位置后，停準(zhǔn)位置不超出規(guī)定的精度。同一巷道內(nèi)的貨位的地址有三個參數(shù)組成的，即:貨架列、貨架層、左側(cè)和右側(cè)。建立數(shù)學(xué)模型即為:巷道左右兩側(cè)可以編為X1，X2；沿堆垛機(jī)運(yùn)行方向為0列—Y列，0列一般取巷道口的入出貨臺處；豎直方向為0層—Z層，0層在最低層。這樣通過該模型中的三維坐標(biāo)系可以唯一的確定貨位的地址。堆垛機(jī)應(yīng)能自動檢測它當(dāng)前的坐標(biāo)位置，使其能到達(dá)指定的貨位。其中X方向的坐標(biāo)，對于每一臺堆垛機(jī)來說只有兩個位置，所以他們可以用貨叉的左右移動完成。因此說堆垛機(jī)的位置檢測就是指對Y、Z位置的檢測。巷道堆垛機(jī)得到上位機(jī)的命令后，根據(jù)當(dāng)前的地址，在控制系統(tǒng)的作用下，自動認(rèn)址，到達(dá)目的地址。

1、絕對認(rèn)址絕對認(rèn)址是利用安裝在貨格每一列上的紅外光電開關(guān)，安裝在立柱每一層上的起升光電開關(guān)以及在堆垛機(jī)的側(cè)部和升降臺上的固定認(rèn)址檔板，進(jìn)行自動尋址和位置檢測。堆垛機(jī)每次通過時，認(rèn)址檔板對光電開關(guān)進(jìn)行擋光或透過，利用幾個光電開關(guān)的通、斷兩種狀態(tài)形成一組2位的二進(jìn)制編碼。通過PLC計算，從而得到y(tǒng)、z的坐標(biāo)。

1、絕對認(rèn)址

這種認(rèn)址方法使PLC的編程簡單，認(rèn)址可靠，但光電開關(guān)太多。硬件成本較高，調(diào)試安裝復(fù)雜。絕對認(rèn)址根據(jù)工作原理分為光電開關(guān)絕對認(rèn)址、轉(zhuǎn)編碼器認(rèn)址、條形碼認(rèn)址。2、相對認(rèn)址：相對認(rèn)址時每個貨位的認(rèn)址片結(jié)構(gòu)相同。每經(jīng)過一個貨位，就對地址編碼進(jìn)行加1或減1，一直移動到和預(yù)定位置號一致時停止運(yùn)行。與絕對認(rèn)址相比可靠性較低，但認(rèn)址片制作簡單，編程復(fù)雜性取決于所使用的編碼方式。由于相對認(rèn)址都是以前一地址為基準(zhǔn)，通過加1或減1才得到現(xiàn)地址的，當(dāng)在某處出現(xiàn)認(rèn)址錯誤，則此后的所有地址都將出錯，直到到達(dá)巷道兩端或最高、最底層的特殊位置才能被檢測出來加以訂正，因此這種方式的認(rèn)址可靠性較低，出錯時改正較難，引起堆垛機(jī)工作可靠性下降。可以在的軟件中加保護(hù)，即堆垛機(jī)每走過一個貨格的時間超過或少于正常的時間范圍就報警，這樣就可以有效的避免計數(shù)出錯。

相對認(rèn)址方式有多種實(shí)現(xiàn)方案。通用的做法是為所有貨位制作相同的認(rèn)址片，堆垛機(jī)上安裝兩只光電開關(guān)，當(dāng)兩只開關(guān)同時被遮擋即表明堆垛機(jī)正對準(zhǔn)某一貨位，程序中使用計數(shù)器記錄堆垛機(jī)經(jīng)過的認(rèn)址片數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)自動尋址。實(shí)際應(yīng)用中大多采用這種方式。3、位置的定位方法堆垛機(jī)是以貨架為目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)，必須檢測行走方向及升降方向的各個貨位。堆垛起重機(jī)采用每通過一個位置就記錄一個數(shù)，一直移動到和預(yù)定位置號一致時停止移動的方法堆垛機(jī)的水平定位(列定位)和升降貨臺的層定位，均采用紅外光電開關(guān)和定位片來實(shí)現(xiàn)。(1)水平—列認(rèn)址系統(tǒng)堆垛機(jī)的水平列定位采用二對光電開關(guān)來定位,在每一列貨架上安裝一片列定位片，在堆垛機(jī)上安裝兩個紅外光電開關(guān)，

運(yùn)行時，前面的光電開關(guān)用來計數(shù)，一般的情況下是快速運(yùn)行，當(dāng)堆垛機(jī)運(yùn)行到距目的地址還差2～3個貨位時，由快速均勻減速到中速，以中速繼續(xù)向前運(yùn)行，計數(shù)到位后，再由中速均勻減速到慢速，再以慢速向前繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)后面的光電開關(guān)被擋光后剎車定位。(2)垂直—層認(rèn)址系統(tǒng)堆垛機(jī)在垂直方向上的層定位與水平方向相同，也是使用認(rèn)址片與光電開關(guān)來定位。在堆垛機(jī)的立柱上與各層相對應(yīng)的位置安裝認(rèn)址片，由安裝在與載貨臺上的光電開關(guān)檢測來定位。

在定位方式上，垂直方向上與水平方向有所區(qū)別，因為每個貨格都有高位、低位兩個位置。低位為取貨開始伸叉或放貨完畢收叉的位置，高位為放貨開始伸叉或取貨完畢收叉的位置。為使貨叉能完成作業(yè)，堆垛機(jī)在垂直方向上必須要提供使貨叉能停在高位或低位的檢測裝置。

一般使用兩套定位系統(tǒng)：一套認(rèn)址片與光電開關(guān)用來高位定位計數(shù)，一套認(rèn)址片與光電開關(guān)用來低位定低位計數(shù)。在設(shè)計時，可以有不同的方式來實(shí)現(xiàn)高低位的定位。在當(dāng)前的應(yīng)用中，認(rèn)址片只使用一套，而光電開關(guān)的使用，一般有以下三種：①使用四個光電開關(guān)，分成兩對，其安裝的相對位置與認(rèn)址片的關(guān)系如圖一對A1，A2用來定位貨叉低位，B1，B2用來定位貨叉高位。這四個光電開關(guān)在垂直方向升降運(yùn)行時，在其停高位和停低位時所起的作用不同，以A1，A2為例，堆垛機(jī)取貨時，當(dāng)貨叉位置低于目的地址時，載貨臺上升，當(dāng)A1進(jìn)入目的認(rèn)址片時計數(shù)器+1，A1進(jìn)入目的層認(rèn)址片后，堆垛機(jī)開始減速，以低速運(yùn)行，當(dāng)A2進(jìn)入認(rèn)址片停車。堆垛機(jī)取貨時，當(dāng)貨叉位置高于目的地址時，載貨臺下降當(dāng)A2進(jìn)入認(rèn)址片，計數(shù)器-1，A2進(jìn)入目的層認(rèn)址片時，開始減速，A1進(jìn)入認(rèn)址片，停車。②使用三個光電開關(guān)。其安裝的相對位置與認(rèn)址片的關(guān)系如圖所示。上邊的兩個光電開關(guān)A1，A2用來定位貨叉低位，A2，A3用來定位貨叉高位。這三個光電開關(guān)在垂直方向升降運(yùn)行時，在其停高位和停低位時所起的作用不同，見下表以取貨為例，當(dāng)堆垛機(jī)的貨叉低于目的位置時，載貨臺上升，當(dāng)A1進(jìn)入目的認(rèn)址片時計數(shù)器+1,A1進(jìn)入目的層認(rèn)址片后，堆垛機(jī)開始減速，以低速運(yùn)行，當(dāng)A2進(jìn)入認(rèn)址片停車。當(dāng)貨叉位置高于目的地址時，載貨臺下降當(dāng)。A2進(jìn)入認(rèn)址片，計數(shù)器-1,A2進(jìn)入目的層認(rèn)址片時，開始減速，Al進(jìn)入認(rèn)址片，停車。③使用二個光電開關(guān)。其安裝的相對位置與認(rèn)址片的關(guān)系如圖所示。以上三種設(shè)計方式都可以滿足定位要求高位與低位的開關(guān)與認(rèn)址片的位置選擇要保證貨叉、貨箱支撐梁與貨架之間有足夠的空隙的同時，兼顧到效率的提高。如果高低位距離加長，定位精度自然會提高，但是也會引起低速運(yùn)行時間加長，效率會有所降低。反之如果高低位距離減小，調(diào)速時間變短，則加速度會增大，增加超調(diào)量，影響定位精度的同時，對機(jī)構(gòu)的損傷也會加大。9.1.2堆垛機(jī)位置控制堆垛機(jī)具有三大機(jī)構(gòu)：運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)與起升機(jī)構(gòu)使堆垛機(jī)到達(dá)指定貨位；貨叉伸縮機(jī)構(gòu)與起升機(jī)構(gòu)組合完成存取作業(yè)；堆垛機(jī)要在貨架中左右伸縮取貨、放貨，為使堆垛機(jī)能準(zhǔn)確存取貨物，避免機(jī)械碰撞，在設(shè)計堆垛機(jī)的自動控制系統(tǒng)時，關(guān)鍵在于其準(zhǔn)確可靠的認(rèn)址和定位，保證準(zhǔn)確無誤地定位在目的貨格。9.1.2堆垛機(jī)位置控制

為了準(zhǔn)確定位和提高存取效率，必須對堆垛機(jī)的三大機(jī)構(gòu)的速度進(jìn)行合理的控制，其中速度位置檢測是堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分

。堆垛機(jī)速度位置控制的實(shí)現(xiàn)方法如下圖所示，控制系統(tǒng)主要由控制器、調(diào)速系統(tǒng)、編碼器、認(rèn)址片和認(rèn)址器等組成。9.2自動化立體倉庫控制系統(tǒng)9.2.1堆垛機(jī)的控制方式自動化立體倉庫作業(yè)中,為了便于操作人員根據(jù)需要對倉庫的各種情況進(jìn)行靈活處理,自動化立體倉庫中的載重設(shè)備堆垛機(jī)主要采用手動、半自動、全自動三種控制方式1)手動控制立體倉庫堆垛機(jī)所進(jìn)行的各種出入庫作業(yè)均由操作人員在堆垛機(jī)控制面板上操作完成，一般在設(shè)備調(diào)試中使用。2)半自動控制由操作員在出入庫巷道的出入庫控制臺鍵入出入庫指令，然后堆垛機(jī)逐條執(zhí)行鍵入的出入庫指令。此時，上位監(jiān)控機(jī)只進(jìn)行堆垛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視,而不對上位機(jī)處理的立體倉庫數(shù)據(jù)庫進(jìn)行任何處理。3)全自動控制由操作員在控制室內(nèi)的監(jiān)控機(jī)輸入堆垛機(jī)的出入庫作業(yè)指令。堆垛機(jī)在上位監(jiān)控機(jī)的控制下完成各種作業(yè)，并查詢堆垛機(jī)作業(yè)時的位置，工作狀態(tài)，根據(jù)堆垛機(jī)的作業(yè)完成標(biāo)志動態(tài)刷新立體倉庫的有關(guān)數(shù)據(jù)庫。在堆垛機(jī)控制系統(tǒng)中，PLC對堆垛機(jī)的控制有:(1)作業(yè)命令設(shè)置。確定作業(yè)狀態(tài)：全自動還是手動、半自動;確定作業(yè)指令：取物品還是存物品;確定作業(yè)地址：行地址、列地址和層地址;

(2)位置計數(shù)控制。沿著堆垛機(jī)的行進(jìn)方向和載貨臺的升降方向設(shè)置認(rèn)址片，PLC通過檢測認(rèn)址片來判斷堆垛機(jī)位置和載貨臺位置。每經(jīng)過一個認(rèn)址片，認(rèn)址系統(tǒng)計一次數(shù)。到達(dá)預(yù)定認(rèn)址片時，堆垛機(jī)自動停車。

(3)定位減速控制。在減速定位階段為滿足定位的快速性和準(zhǔn)確性，根據(jù)位置估算和點(diǎn)位反饋，實(shí)現(xiàn)減速控制和定位。(4)位置校驗與定位檢測控制堆垛機(jī)到位后，認(rèn)址系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)址片編碼校驗和定位精度檢測，定位偏差超出允許誤差范圍時，由PLC控制回位，三次校正仍不能停準(zhǔn)則報警。

(5)安全保護(hù)控制。水平行走、載貨臺升降及貨叉伸縮等都有限位保護(hù)。

(6)此外還有位置顯示控制、工作故障報警控制等。9.2.2自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是自動化立體倉庫能否正常運(yùn)行的核心系統(tǒng)。它關(guān)系到整個系統(tǒng)運(yùn)行的成本和效率問題。為了實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，自動化倉庫內(nèi)所用的各種存取設(shè)備和輸送設(shè)備等都需要配備相應(yīng)的控制裝置，用于接受控制系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)各自的控制功能。1、集中控制系統(tǒng)在自動化立體倉庫內(nèi)使用一臺計算機(jī)通過可編程控制器（ＰＬＣ）對倉儲過程中的作業(yè)機(jī)械和設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一控制的系統(tǒng)。2、分層分布式控制系統(tǒng)

對自動化倉庫各個功能的控制不集中在一臺或幾臺設(shè)備上，且控制是分層次的，系統(tǒng)既可在高層次上運(yùn)行，也可在低層次下運(yùn)行。三級控制系統(tǒng)是由管理級計算機(jī)系統(tǒng)、中央控制級計算機(jī)系統(tǒng)和直接控制器組成的一個整體聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。①入出庫作業(yè)功能②貨物數(shù)據(jù)的管理功能③網(wǎng)絡(luò)通信功能④庫存分析功能管理級中央控制級直接控制級(1)管理級計算機(jī)系統(tǒng)管理計算機(jī)可對整個倉庫進(jìn)行在線及離線管理，它是整個自動化立體倉庫的管理核心，其主要功能是儲位管理和庫存動態(tài)管理，并具有實(shí)時輸入、打印和顯示功能以及各種查詢功能。(2)中央控制級計算機(jī)系統(tǒng)對通訊、流程進(jìn)行控制，并進(jìn)行實(shí)時圖象顯示，它是整個自動倉庫實(shí)現(xiàn)自動控制的中心，它溝通并協(xié)調(diào)與管理級計算機(jī)系統(tǒng)、各作業(yè)系統(tǒng)的聯(lián)系，控制和監(jiān)視整個自動化立體倉庫的運(yùn)行。中央控制級的作用：①根據(jù)管理機(jī)或自身鍵盤的命令組織流程；②監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備情況、貨物流向及收發(fā)貨顯示；③與管理級計算機(jī)系統(tǒng)、堆垛機(jī)及其它設(shè)備通訊④對設(shè)備進(jìn)行故障檢測及查詢顯示。(3)直接控制器直接控制器由ＰＬＣ(可編程序控制器)對各設(shè)備進(jìn)行單機(jī)自動控制,直接控制堆垛機(jī)或輸送機(jī)等設(shè)備，完成單機(jī)的自動控制以及與中控級的通訊聯(lián)系功能。9.2.3自動化立體倉庫計算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)前自動化立體倉庫設(shè)備自動控制系統(tǒng)，主要有兩種組成方案:PLC集中控制系統(tǒng);FieldBus控制系統(tǒng)。一、PLC集中控制系統(tǒng)當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種堆垛機(jī)自動控制系統(tǒng)。它以PLC為中心，通過通信接口，接收來自上位機(jī)的任務(wù)信息，采集設(shè)備傳感系統(tǒng)的各種信息，通過PLC的控制軟件，控制PLC的輸出、控制設(shè)備的各向運(yùn)動，對貨物進(jìn)行存、取作業(yè)，實(shí)現(xiàn)貨物的流轉(zhuǎn)與存儲。通過通信接口，向上位機(jī)發(fā)送設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)信息，以實(shí)現(xiàn)倉庫實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)對自動化立體倉庫所有設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控功能。1、監(jiān)控機(jī)與下位機(jī)PLC通信（1）監(jiān)控機(jī)與PLC通信的交換信息監(jiān)控機(jī)與下位機(jī)PLC通信采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與PLC通信的交換信息有:任務(wù)信息應(yīng)答信息查詢信息1）任務(wù)信息包括作業(yè)指令(入庫、出庫和盤庫)和作業(yè)地址(源地址、目標(biāo)地址);2）應(yīng)答信息是下位機(jī)接收到監(jiān)控機(jī)發(fā)出的命令字后回送給監(jiān)控機(jī)的信息;3）查詢信息是監(jiān)控機(jī)每隔一定時間(很短約為1s)對所有下位機(jī)標(biāo)志位區(qū)進(jìn)行一輪查詢；

查詢的主要內(nèi)容有堆垛機(jī)列、層位置信息、堆垛機(jī)貨叉位置信息、作業(yè)完成信息、故障信息等,每查詢一輪新的信息后,查詢到的信息在監(jiān)控機(jī)上動態(tài)顯示。（2）監(jiān)控機(jī)與PLC的通信方式

監(jiān)控機(jī)與PLC采用主從式通信方式，PLC只對監(jiān)控機(jī)的命令進(jìn)行響應(yīng)，而不主動發(fā)送數(shù)據(jù)。在堆垛機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時，監(jiān)控機(jī)要實(shí)時地對它們的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查詢，以決定下一步的工作。（2）監(jiān)控機(jī)與PLC的通信方式由于監(jiān)控機(jī)是多任務(wù)實(shí)時操作，在控制下位機(jī)的同時還要接收管理級發(fā)來的數(shù)據(jù)，所以采取定時中斷方式每隔一定時間對堆垛機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行一次查詢。監(jiān)控機(jī)發(fā)送命令字程序，如圖所示。（2）監(jiān)控機(jī)與PLC的通信方式在沒有信息通信時，下位機(jī)PLC完全投入對堆垛機(jī)和輸送機(jī)等的控制。為滿足實(shí)時性要求下位機(jī)以中斷方式與控制臺通信，監(jiān)控機(jī)呼叫時進(jìn)人中斷系統(tǒng)，通信完成后返回主程序。2、監(jiān)控機(jī)與下位機(jī)PLC的通信數(shù)據(jù)格式監(jiān)控機(jī)與下位機(jī)PLC的通信接口常采用RS232C串行通信方式，波特率為9600bps，7位數(shù)據(jù)位，2位校驗位(偶校驗)。在上位機(jī)與PLC的通信過程中，采用主從數(shù)據(jù)“幀”通信方式。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出控制命令時,命令幀的格式如圖所示當(dāng)PLC返回的響應(yīng)幀的格式如圖所示.在命令和響應(yīng)格式中，開始位必須是開始符“@”,設(shè)定節(jié)點(diǎn)號用于多節(jié)點(diǎn)加入通信時區(qū)分不同的節(jié)點(diǎn),沒有多個節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)時設(shè)定節(jié)點(diǎn)號為00。指令區(qū)為一命令代碼，用來表明監(jiān)控機(jī)與PLC通信指令的類型。FCS用于數(shù)據(jù)幀發(fā)送時的異或校驗，F(xiàn)CS為轉(zhuǎn)換成兩個ASCII字符的八位數(shù)據(jù)，這個八位數(shù)據(jù)是對數(shù)據(jù)幀開始符直到這幀正文結(jié)束，即FCS前的數(shù)據(jù)進(jìn)行“異或”運(yùn)算的結(jié)果(響應(yīng)格式是指從幀開始符到響應(yīng)碼結(jié)束的數(shù)據(jù)進(jìn)行“異或”運(yùn)算的結(jié)果)。例如上位機(jī)發(fā)送一命令幀@00SC0252*CR,幀中52為FCS的值,它是由命令幀中@,0,0,S,C,0,2分別轉(zhuǎn)化為ASCII碼,再化為八位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行異或運(yùn)算后轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制的結(jié)果.*和CR表示幀的結(jié)束.監(jiān)控機(jī)給PLC發(fā)送上面指令幀的作用是監(jiān)控機(jī)和PLC進(jìn)行通信聯(lián)掛。監(jiān)控機(jī)發(fā)出以上指令幀時，PLC應(yīng)該立即響應(yīng).其響應(yīng)的正確信息幀為：@00SC0052*CR,監(jiān)控機(jī)接受到PLC返回的信息幀后,只要檢測到第6,7個字符均為0,表示響應(yīng)正確,通信有效,聯(lián)掛成功；否則,則意味著監(jiān)控機(jī)和PLC通信聯(lián)掛失敗。其它通信指令(如緊急停止指令、查詢指令和作業(yè)指令)的監(jiān)控機(jī)命令格式和下位機(jī)PLC的響應(yīng)格式與聯(lián)掛指令類似.不同之處在于:監(jiān)控機(jī)命令格式中指令區(qū)和命令碼標(biāo)志字符，以及具體計算出的FCS不同；響應(yīng)格式中指令區(qū)和響應(yīng)碼標(biāo)志字符，以及具體計算出的FCS不同。監(jiān)控機(jī)在與PLC通信時，必須首先對通信端口進(jìn)行初始化處理，初始化參數(shù)必須與PLC的通信參數(shù)相同。二、現(xiàn)場總線（Fieldbus）控制系統(tǒng)1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的定義現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS，F(xiàn)ieldbusControlSystem)，是用現(xiàn)場總線這一開放具有互操作性的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場各控制器及儀表設(shè)備互連，構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，同時控制功能徹底下放到現(xiàn)場，降低了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。因此，F(xiàn)CS實(shí)質(zhì)是一種開放的具有互操作性的、徹底分解的分布式控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線用于過程自動化或制造自動化中，實(shí)現(xiàn)智能化現(xiàn)場設(shè)備與高層設(shè)備之間互聯(lián)的、開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的系統(tǒng)。FieldBus控制系統(tǒng)是當(dāng)前最為先進(jìn)的一種倉庫設(shè)備自動控制系統(tǒng)的方案。

它采用當(dāng)前國際先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，組成分布式控制系統(tǒng)：將總線控制器、檢測傳感系統(tǒng)、速度位置控制系統(tǒng)、輸入及顯示操作系統(tǒng)、上位機(jī)通信接口等用FieldBus組網(wǎng)技術(shù)組成一個工控網(wǎng)絡(luò)，控制設(shè)備運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對貨物的流轉(zhuǎn)與存儲控制。同時向上位機(jī)發(fā)送設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)倉庫實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)對自動化立體倉庫所有設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控。它具有:布線簡單節(jié)省;節(jié)約空間、便于維護(hù)，減少設(shè)備維護(hù)開銷;使用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán);提高抗干擾能力;提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性;獲得更多的設(shè)備信息等突出的優(yōu)點(diǎn)。2、現(xiàn)場總線的類型

目前，有幾種工業(yè)現(xiàn)場總線發(fā)展比較成熟并且廣泛應(yīng)用于特定的領(lǐng)域，它們是:過程現(xiàn)場總線(PROFIBUS)基金會現(xiàn)場總線(FF)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)域網(wǎng)總線(CANBus)可尋址遠(yuǎn)程變換器數(shù)據(jù)鏈路(HART)世界工廠儀表協(xié)議(World-FIP)

其中PROFIBUS由德國西門子公司推出，現(xiàn)已成為歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)。3、PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)1）PROFIBUS主要由3部分組成:PROFIBUS-DP可以用于PLC與分散的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。PROFIBUS-PA、專為過程自動化所設(shè)計的協(xié)議，可用于安全性要求較高的場合。PROFIBUS-FMS可以用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。對于FMS而言，它考慮的主要是系統(tǒng)功能而不是響應(yīng)時間，F(xiàn)MS通常用于大范圍、復(fù)雜的通信系統(tǒng)。

2）PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUS協(xié)議以ISO/OSI參考模型為基礎(chǔ)，第1層為物理層，定義了物理的傳輸特性;第2層為數(shù)據(jù)鏈路層;第3-6層PROFIBUS未使用;第7層為應(yīng)用層，定義了應(yīng)用的功能。這種簡化的結(jié)構(gòu)確保了PROFIBUS-DP快速、高效的數(shù)據(jù)傳輸。3）PROFIBUS總線存取協(xié)議三種PROFIBUS(DP，F(xiàn)MS，PA)均使用一致的總線存取協(xié)議。該協(xié)議是通過OSI參考模型第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)來實(shí)現(xiàn)的。它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報文處理。在Profibus中，第二層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層介質(zhì)存取控制(MediumAccessControl一MAC)具體控制數(shù)據(jù)的傳輸，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)Profibus協(xié)議的設(shè)計要求，3）PROFIBUS總線存取協(xié)議

MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。Profibus協(xié)議的設(shè)計要滿足介質(zhì)存取控制的兩個基本要求:

復(fù)雜的自動化系統(tǒng)(主站)間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點(diǎn)要有足夠的時間來完成通信任務(wù)。在復(fù)雜的程序控制器和簡單的I/0設(shè)備(從站)間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。

Profibus總線存取協(xié)議，主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權(quán)(令牌)。在Profibus中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時可與從站通信。每個主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。因此，可能有以下三種系統(tǒng)配置:純主一從系統(tǒng)(單主站)純主一主系統(tǒng)(多主站)

混合系統(tǒng)(多主一多從)圖

是一個由3個主站、7個從站構(gòu)成的Profihus系統(tǒng)。3個主站之間構(gòu)成令牌邏輯環(huán)。當(dāng)某主站得到令牌報文后，該主站可在一定時間內(nèi)執(zhí)行主站工作。在這段時間內(nèi)，它可依照主一從通訊關(guān)系表與所有從站通信，也可依照主一主通訊關(guān)系表與所有主站通信。主站發(fā)出命令(command)，從站給出響應(yīng)(respond)；從站可以連續(xù)發(fā)送多個幀，直到無信息發(fā)送、達(dá)到發(fā)送數(shù)量或被主站停止為止。數(shù)據(jù)鏈路中幀的傳輸過程分為3個階段：數(shù)據(jù)鏈路建立、幀傳輸和數(shù)據(jù)鏈路釋放。

主站與從站之間傳輸幀的格式F為幀標(biāo)志字段(8位)；A為從站地址字段；C為控制字段，表示幀類型、編號、命令和控制信息，它將傳輸幀分為信息幀

、監(jiān)控幀

和無編號幀3種類型，

信息幀用于應(yīng)用數(shù)據(jù)(usefuldata)的傳輸并捎帶應(yīng)答；監(jiān)控幀用于監(jiān)視鏈路上的正常操作，對鏈路狀態(tài)做出各種響應(yīng)(如認(rèn)可幀、請求重傳或暫停等)；無編號幀(不含信息字段)用于傳輸各種無編號命令和響應(yīng)，例如建立鏈路工作模式、釋放鏈路及報告特殊情況等；信息字段由PKW+PZD的應(yīng)用數(shù)據(jù)構(gòu)成：PKW用于讀寫參數(shù)值，如寫人控制字或讀出狀態(tài)字等，字長一般為4B；PZD用于存放控制器的具體控制值，設(shè)置站點(diǎn)或狀態(tài)字的參數(shù)，字長一般為2B-10B，例如，PKW=P554.1代表向變頻器的主驅(qū)動模塊寫入一個16位的控制字，控制字的每一位都代表一種不同的控制含義；PZD的第2個字節(jié)可用作號一7號電機(jī)的啟?？刂莆唬籉CS為幀校驗字段，它對整個幀的內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗余碼(CRC)校驗，該HDLG幀最長可達(dá)24B。4）PROFIBUS在自動化立體倉庫系統(tǒng)中應(yīng)用

整個系統(tǒng)由上位機(jī)、PROFIBUS-DP主站、PROFIBUS-DP從站及其現(xiàn)場設(shè)備組成，由PROFIBUS-DP，總線將所有設(shè)備連接起來。堆垛機(jī)運(yùn)動控制水平方向和垂直方向的電機(jī)采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)控制，選用內(nèi)插CBP通信接口卡的變頻器CBP通過一個9針D型插座連接到PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線上，構(gòu)成一個變頻器的群控系統(tǒng)(變頻器作為從站其工作方式是:利用PLC的I/0開關(guān)量信號，通過變頻器相關(guān)端子控制變頻器的啟動和停止。變頻器的通信主要是傳輸幀中的PKW和PZD設(shè)置。PKW放置變頻器運(yùn)行時要定義的功能碼，例如運(yùn)行頻率、最大頻率、加/減速時問等；PZD中放置過程數(shù)據(jù)，即變頻器運(yùn)行中要輸人/輸出的數(shù)據(jù)，例如速度給定值、速度反饋值、位置反饋值等。9.3自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)通過專用數(shù)據(jù)采集元件或設(shè)備，將立體倉庫內(nèi)的相關(guān)信息采集到監(jiān)控計算機(jī)內(nèi)，通過用工業(yè)監(jiān)控軟件的處理，將倉庫內(nèi)的信息以圖表或數(shù)值的方式實(shí)時反映給倉庫管理者，達(dá)到全面、實(shí)時的了解自動化立體倉庫現(xiàn)狀的目的。自動化立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對立體倉庫中的自動化運(yùn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視及控制，使控制設(shè)備能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求高效、準(zhǔn)確地工作，實(shí)現(xiàn)貨物的自動存儲及發(fā)送。監(jiān)控系統(tǒng)常建立在OPC技術(shù)和組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上，從而具備了兩者的優(yōu)點(diǎn)。1、OPC技術(shù)隨著過程自動化的發(fā)展，自動化系統(tǒng)廠商希望能夠集成不同廠家的不同硬件設(shè)備和軟件產(chǎn)品，各家設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)互操作，工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)能從車間級匯入到整個企業(yè)信息系統(tǒng)中。OPC就是在此背景下產(chǎn)生的。OPC技術(shù)OPC是ObjectLinkingandEmbedding(OLE)forProcessControl的縮寫，是世界上領(lǐng)先的跨國自動化公司和軟硬件供應(yīng)商合作開發(fā)的一套工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它以微軟的OLE/C0M、DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)，定義了一套標(biāo)準(zhǔn)接口，從而提供自動化和控制應(yīng)用設(shè)備管理和設(shè)備之間的軟件應(yīng)用操作性和設(shè)備的互換性。OPC是一套在基于windows操作平臺的工業(yè)應(yīng)用程序之間提供高效的信息集成和交互功能的組件對象模型接口標(biāo)準(zhǔn)，它以微軟的(分布式)組件對象模型COM/DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)采用客戶/服務(wù)器模式。將現(xiàn)場物理設(shè)備的數(shù)據(jù)讀/寫到監(jiān)控組態(tài)軟件，被認(rèn)為應(yīng)用在很短的時間內(nèi)更新大量的過程數(shù)據(jù)的工業(yè)場合。2、監(jiān)控組態(tài)軟件組態(tài)的概念來源于英文“Configuration”，其含義是利用軟件工具對計算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機(jī)或軟件按照預(yù)先的設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，以滿足使用者的要求。監(jiān)控組態(tài)軟件指的是具有組態(tài)功能，面向數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，能生成目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用軟件監(jiān)控組態(tài)軟件是用于工業(yè)自動化和過程監(jiān)視與控制的應(yīng)用軟件。通過組態(tài)監(jiān)控軟件的使用，可以使操作人員能方便、直觀地獲取現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)，并適時地下達(dá)控制指令，達(dá)到實(shí)時監(jiān)控的目的。具有：實(shí)時性、開放性、易用性和可靠性等特點(diǎn)。監(jiān)控組態(tài)軟件主要分為3個模塊，即圖形界面模塊、OPC接口模塊和VBA模塊。圖形界面模塊由畫圖對象和數(shù)據(jù)對象兩類對象組成，畫圖對象是數(shù)據(jù)對象的表現(xiàn)形式，數(shù)據(jù)對象是畫圖對象讀/寫數(shù)據(jù)的渠道和方法。

監(jiān)控組態(tài)程序通過OPC接口模塊和外部數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。VBA模塊為圖形界面模塊提供腳本環(huán)境，通過VBA模塊，用戶可以利用腳本直接操縱畫圖對象或數(shù)據(jù)對象的屬性和方法，完成靈活多樣的監(jiān)控組態(tài)功能。3、常用監(jiān)控軟件隨著工業(yè)控制要求的不斷提高和計算機(jī)技術(shù)特別是軟件技術(shù)的高速發(fā)展，專門用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件應(yīng)運(yùn)而生，它是一套功能齊全的組態(tài)生成工具軟件，通用性強(qiáng)，而且系統(tǒng)的執(zhí)行程序代碼部分一般固定不變，為適應(yīng)不同的應(yīng)用對象只需改變數(shù)據(jù)實(shí)體即可。目前國內(nèi)外有很多公司、企業(yè)開發(fā)出不少優(yōu)秀產(chǎn)品，如：國外Intellution公司的Fix；Ci公司的Citect；西門子公司的Wincc，美國Wonderware公司的In-touch；清華紫光的“組態(tài)王”；美國Rockwell公司的RSView32.

4、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)接口、堆垛機(jī)控制設(shè)備PLC的通訊接口、入出庫輸送機(jī)控制設(shè)備PLC通訊接口和AGV通訊接口等組成。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計步驟：監(jiān)控系統(tǒng)軟件編制監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)置監(jiān)控軟件與OPCServer的連接設(shè)置監(jiān)控界面設(shè)計與實(shí)現(xiàn)（1）監(jiān)控系統(tǒng)軟件編制步驟1）創(chuàng)建項目打開組態(tài)監(jiān)控軟件RSView32，通過File-New建一個新項目。一個項目是硬盤上的一個文件夾，包括RSview32項目文件(*.RSV)和其它組件。2）設(shè)置RsView32通信建立RSVio32與OPCServer軟件之間的通信。3）創(chuàng)建圖形顯示、趨勢和警報匯總在RSView32新建項目下雙擊“圖形”，再雙擊“顯示”，創(chuàng)建表示過程的圖形顯示。4.設(shè)置標(biāo)記在RSView32新建項目下雙擊“系統(tǒng)”下的“標(biāo)記數(shù)據(jù)庫”，在“標(biāo)記數(shù)據(jù)庫”編輯器里創(chuàng)建完整的標(biāo)記數(shù)據(jù)庫。標(biāo)記可依據(jù)KEPServerExV4.O里的標(biāo)簽，也可根據(jù)PLC里相對應(yīng)的