基于CC—Link總線工廠智能倉儲監控系統的設計

儲琴

摘 要：為了提高工廠的自動化和智能化水平，工廠倉儲系統作為其中一個重要環節，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的管理要求，基于CC-Link現場總線通訊技術，主要實現了該工廠倉儲系統的貨物分揀和環境監控系統設計。通過該系統，操作人員可實現遠程發送貨物的分揀命令和環境溫濕度命令設置，并實時監控貨物自動分揀、自動存儲和倉儲環境，提高工廠倉儲系統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；CC-Link總線；貨物分揀；環境監測

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

《國家十二五規劃》提出改造提升制造業，推動重點產業結構調整。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節，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。隨著企業規模不斷擴大，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境監控系統的設計。通過該系統，操作人員可實現遠程發送貨物分揀命令和環境溫濕度設置命令，并實時監控貨物自動分揀、自動存儲和倉儲環境，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 監控系統整體設計

為能實時方便地監控倉儲系統貨物的分類和環境溫濕度變化情況，本文設計了一套貨物分揀和溫濕度監控系統。貨物分揀和溫濕度監控系統通過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。

圖1中，該監控系統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。上位機監控系統通過主站向從站發送貨物分揀命令和環境設置信息，接受從站實際貨物分揀和環境情況信息。

圖1 監控系統整體結構圖

（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量直接影響到整個倉儲系統的效率和服務水平。

（2）環境監測從站：監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，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。

圖2 分揀從站結構圖

3.2 環境監控從站

環境監控從站的主要任務是接受主站發來的環境要求指令，按照該指令調節中央空調的制冷、制熱模式及送風量，實時監測倉儲溫濕度并發送給主站。若出現環境緊急情況，能夠實現聲光燈報警、開啟急救設備，并傳送至主站。環境監控從站的結構如圖3所示。

圖3 環境監控從站結構圖

4 監控系統軟件設計

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

環境監控從站、分揀從站部分控制程序如圖6所示，環境監控從站PLC將溫濕度值和報警狀態值寫入從站模塊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 監控界面設計

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

圖7 主站監控界面

圖8 從站監控界面

5 結 語

基于CC-Link總線的智能倉儲監控系統，使用戶在中央控制室能實時監控倉儲中貨物分揀和環境溫度的變化情況，一方面實現了直接監控，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。

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設計[J].計算機測量與控制，2010，18（8）：1780-1782.