電子標簽揀貨系統的研究與設計

摘要：電子標簽揀貨系統是一種提升傳統物流作業質量和提高傳統物流作業效率的有效方式，是物流系統無紙化的基礎技術。論文對電子標簽揀貨系統的原理及構成進行逐層分析，提出并歸納了硬件總體結構、通信協議的設計以及上位機數據庫的設計等系統設計必須要考慮的問題，對電子標簽揀貨系統的研究與設計具有一定的指導意義。

關鍵詞：電子標簽揀貨；通信協議；數據庫

中圖分類號：F716文獻標識碼：A

文章編號：1002-3100(2008)04-0136-03

Abstract: The Pick-to-Lignt system is an effective way to enhance the traitional logistics operation quality and efficiency which is regarded as a Paperless technology of logistics system. The paper makes a layer-by-layer analysis on the principle and construction of the Pick-to-Light system. The whole structure of hardware， the designing of communication protocol and the building of database according to the compute software， and such consideration for Pick-to-Light system design， are put forward and discussed. There must be some guidance significance to the research and design of the Pick-to-Light system.

Key words: pick to light system; communication protocol; database

1系統介紹及工作流程

電子標簽揀貨系統是一套安裝在貨物儲位上的電子裝置，由與PC機連接的DAT數據控制器連接并控制這些電子裝置，借助燈號與數字顯示引導揀貨人員快速、準確、輕松地完成揀貨工作。在系統中電子標簽取代揀貨單，可以在儲架上顯示揀貨信息，揀貨員只需依照電腦指示執行揀貨作業，電子標簽上有一小燈，燈亮表示該儲位的商品是待揀商品；電子標簽中間有多個字位的數碼顯示器，可顯示揀貨數量；如此，揀貨員可根據通道指示，跳過無揀貨的通道，進入有揀貨指示的通道，在儲架通道行走，看到燈亮的電子標簽就停下來，并按顯示數字來揀取該商品所需的數量。整個系統具有彈性控制揀貨作業流程，即時現場監控、緊急訂單處理和缺貨通知等強大的功能[1]。其工作流程如下：

①資料輸入員輸入資料給計算機，自上位計算機下載訂單資料

②控制器及接線箱將資料傳送至貨架上電子票簽

③電子標簽顯示出揀貨數量

④揀貨員按照實時指示，快速而準確地執行揀貨指令，不必攜帶揀貨單

⑤揀貨員按動“完成”按鈕，回報完成信號給計算機，進入下一張訂單

2系統的硬件總體結構

本系統是一個以ＰＣ機作為主控機，由多個單片機為控制器的電子標簽組成的監測系統，主機輪詢各個節點（電子標簽）的信息，并根據其相關的內容進行相關的操作。電子標簽接收主機的命令和數據，并進行相關的操作，如圖1所示。

現場控制PC是整個揀貨系統中心靈魂部分，直接負責控制與DAT數據控制器通信，監控揀貨、盤點作業并處理相應的數據。在電子標簽揀貨系統中，DAT數據控制器是整個系統通訊的樞紐，它上連PC機，下接電子標簽，在實際應用中每個DAT數據控制器可連接至多256個電子標簽、大于50個區段/通道揀貨指示器、大于50個訂單顯示器。根據需要每臺PC機可擴展到200個DAT數據控制器，以形成較大的電子標簽揀貨系統。

3系統通信設計

電子標簽揀貨系統的通信為主從式半雙工通信。控制PC機為整個系統的唯一主機（即上位機），其余的電子標簽全部為從機（下位機）。通信由主機發起，所有的從機都能接收到相同的數據信息（數據包），從機接收到數據包后，首先判讀數據包中的地址信息，若地址信息與本機地址相符，那么就處理相應的數據包，并返回信息給主機。主機每發送的一個數據包，從機只要地址相符，都應作答。

如果一個應用系統（應用軟件）要從電子標簽中讀出數據或者寫入數據到電子標簽，那么它需要一個接口，從應用軟件的角度來看，需要對電子標簽的訪問應該是盡可能的透明。應用軟件作為主動方時，控制器則作為從動方只對應用軟件的讀寫指令作出反應，而不主動發送數據給應用系統軟件。特別是當PC機采用RS485[2]多機通信的時候，這種主從原則就可以很好地避免數據之間的沖突。

系統通信設計包括主、從機通信幀、數據包（內型、格式、同步）、波特率設置等。PC與DAT控制器之間通信采用串口RS485協議。在應用系統中控制器通過RS232/RS485接口與應用系統中的通信控制器或PC機連接，接收計算機發來的命令并把命令執行結果返回計算機。因此我們把從計算機發往控制器的數據通信包packet稱為命令包，而把從控制器發往計算機的數據通信包packet稱為返回包。

遵從上述通訊協議格式，制定PC機對控制器發送的命令碼和控制器對PC機的返回碼。

例：電子標簽顯示數據

功能：發送數據在電子標簽顯示板上顯示

命令參數：DTA_addr、Node_addr、DspData

命令包：55 00 05 65 01 00 00 64 00 AA

返回包：如果成功，則返回數據55 00 03 65 01 00 64 AA

通信波特率越高，通信速度越快，系統對按鍵的響應時間自然就越快，以系統單串口帶2 000個電子標簽為例，校驗方式采用CRC8，系統最慢響應時間測試結果如下：

4上位機數據庫設計

物流數據的存儲一般采用的是關系數據庫，通過關系數據庫可集成企業進行生產計劃、生產控制所需要的各種數據，如原材料、半成品和最終產品（如庫存、訂單、任務）及各種技術數據。關系數據庫以表的形式或行列矩陣的形式查看數據，從用戶觀點來看關系數據庫，其邏輯結構就是一個二維表。表中的列也稱為域，可以代表不同的數據類；行也稱為記錄，包含真正的數據值。

微軟公司所出的SQL Server數據庫系統支持客戶端/服務器體系（Client/Server），可以構筑分布式的融合網絡。在C/S體系中，服務器計算機控制數據庫管理，負責存儲數據、操縱數據并為用戶檢索數據。客戶計算機控制了用戶界面，應用程序完全在客戶系統上運行。客戶機負責向用戶顯示文本和圖像并讓用戶輸入數據。在數據庫開發時，也可以使用數據訪問對象（DAO）、遠程數據對象（RDO），ActiveX數據對象（ADO）OLE DB，DB-library和其它第三方提供的開發工具訪問SQL Server數據庫。

圖2是一個最基本的電子標簽揀貨系統的工作流程圖，根據此圖可建立初步的電子標簽揀貨信息系統，來對現場情況進行在線監控。在電子標簽輔助揀貨系統實施過程中，通常需要軟件供應商進行大量客戶訪談把握其需求。科學的方法是把軟件做成標準化和功能化的模塊，即把電子標簽的軟件功能全部羅列出來，由客戶進行選擇。其中涉及的內容可以保證解決各類配送中心80%~90%的共同功能需求。還有一些功能并不是所有的客戶都會需要，比如對作業人員的效率分析、對硬件的檢測等功能。對于這部分需求，需要根據客戶的實際使用情況進行定制開發。另外，與上位系統的接口也屬于軟件范疇內，配送中心上位機使用的系統不一樣，所需要的接口也應改變。

參考文獻：

[1] 陳軍統. 電子標簽揀貨系統的設計[J]. 科教文匯：理工科研版，2006，8(1):184-185.

[2] 劉志群. 基于RS485實現的PC機與單片機多機通信[J]. 閩江學院學報，2007，28(2):44-46.

[3] 張曉川. 現代倉儲物流技術與裝備[M]. 北京：化學工業出版社，2003.

[4] 劉昌祺. 物流配送中心揀貨系統選擇及設計[M]. 北京：機械工業出版社，2005.