基于CC-Link總線工廠智能倉儲監(jiān)控系統的設計

0 引 言

《國家十二五規(guī)劃》提出改造提升制造業(yè)，推動重點產業(yè) 結構調整。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。傳統的工廠倉庫管理系統主要采用人工記錄 單據的方式，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的管理要求，基于 CC-Link 現 場總線通訊技術，主要實現該工廠倉儲系統的貨物分揀和環(huán) 境監(jiān)控系統的設計。通過該系統，操作人員可實現遠程發(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，提高工廠倉儲系統的自動化和智 能化水平，提高工廠效率。

1 監(jiān)控系統整體設計

為能實時方便地監(jiān)控倉儲系統貨物的分類和環(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。貨物 分揀和溫濕度監(jiān)控系統通過 CC-Link 總線的方式與上位機控 制系統進行通信。由于采用 CC-Link 總線通信技術，因而避 免了繁冗的系統接線，降低了系統故障率，提高了系統工作效 率。系統整體機構如圖 1 所示。

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。

（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量直接影響到整個倉儲 系統的效率和服務水平。

（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。

 2 CC-Link 現場總線特點及通信方式

CC-Link 是 控 制 與 通 信 鏈 路 系 統 （Control&Communication Link）的簡稱，可以同時高速處理 控制的信息數據，是三菱電機于 1996 年推出的開放式現場總 線。該總線數據容量大，通信速度可多級選擇，是一個復合、 開放、適用性強的網絡系統，能夠適應從較高級的管理網絡到 較低層的傳感器層網絡的不同范圍。一般情況下，CC-Link 網 絡可由1 個主站和 64 個從站組成，整個系統通過屏蔽雙絞線 連接。CC-Link具有高速的數據傳輸速率，最高可達到10 Mb/s， 其底層通信協議遵循 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)傳輸的方式進行通信。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癱瘓 [3,4]。

3 監(jiān)控系統硬件設計

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量。以貨物顏色和 材質分類要求為例，從站的主要工作包括 ：當系統上電之后， 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。該分揀系統中，不同顏色和材質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 統的脈沖單量，根據定位距離和脈沖當量計算出電機轉動的 圈數，并通過旋轉編碼器測出電機旋轉的圈數與設定值進行 比較，最終實現貨物的精確定位。分揀從站的結構如圖 2 所示。

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，按照該指令調節(jié)中央空調的制冷、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。若出現環(huán)境緊急情況，能 夠實現聲光燈報警、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。

4 監(jiān)控系統軟件設計

4.1 通訊程序設計

CC-Link 網絡初始化程序如圖 4 所示。主要是對網絡進 行參數設置。包括對整個 CC-Link 現場網絡進行統一規(guī)劃， 確定各單元的設備類型、網絡單元數、各單元所占的站數，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。

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。

4.2 監(jiān)控界面設計

本監(jiān)控系統采用工業(yè)級監(jiān)控軟件組態(tài)王設計監(jiān)控界面。 系統的監(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。

5 結 語

基于 CC-Link 總線的智能倉儲監(jiān)控系統，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，提高了倉儲系統的自動化程度和水平，加快工廠自動化和 智能化實現的進程 ；另一方面基于總線的通信方式，使得控制 系統接線大大減少，降低控制成本和排故風險，提高控制效益。