報文數據分析法在立體庫故障分析中的應用

曾思武

摘要：自立體庫裝置使用以來，軟件問題層出不窮，大大增加了我們出庫人員核對的壓力。文章研究了如何通過通訊報文數據來進行聚烯烴立體庫PLC、WCS軟件故障的分析，進而發現立體庫裝置存在漏洞并進行解決，達到保證立體庫裝置的“長、滿、優”運行的目的。

關鍵詞：立體庫；故障分析；報文數據分析法；通訊報文；出庫 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP311 文章編號：1009-2374（2017）11-0078-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.040

自立體庫裝置使用以來，軟件問題層出不窮，經常導致混料等問題，同時也大大增加了我們出庫人員核對的壓力。為達到查明立體庫裝置混料等故障的原因，保留故障資料，保證立體庫裝置的“長、滿、優”運行的目的。

1 立體庫控制系統及工藝流程簡介

1.1 立體庫控制系統組成

立體庫控制系統主要由WMS系統、WCS系統、PLC組成。WMS是倉庫管理系統，該系統主要面向操作人員，下單進行收發貨及庫存查詢等操作都在該系統上完成。WCS是倉庫控制系統，承上與WMS系統連接，接收WMS傳來的任務，并將執行結果回傳；啟下連接PLC，將任務分解發給各個PLC，進而驅動現場設備動作。

1.2 立體庫控制系統運作原理

以出庫作業進行舉例，一輛車要裝30噸H30S物料，司機將出庫單交到操作室后，操作人員在WMS系統新建一個30噸H30S物料出庫的任務，待系統執行該任務時，叫號系統指引司機將貨車開到指定的出口，WMS系統從數據庫內揀選出符合要求的30噸物料，并告知WCS取出這30個物料并送往指定出口，WCS將任務發給貨物所在巷道的堆垛機PLC，驅動堆垛機動作，堆垛機取完貨放到輸送交接臺上后，告知WCS取貨完成，WCS再告知輸送機PLC該貨物的出口，輸送機PLC驅動設備動作將貨物送往指定出口，到達指定出口后告知WCS該貨物已完成出庫，WCS再告知WMS，待30個貨物全部取出后，WMS將該車的裝車任務標記為完成。

1.3 立體庫控制系統通訊方式

WCS和WMS系統通過數據庫中間表的方式來進行通訊，WMS和WCS都對中間表進行讀寫，由WMS寫入的信息，WCS在讀取后刪除；由WCS寫入的信息，WMS在讀取后刪除，故WCS和WMS系統通訊記錄無法保存。WCS和PLC通過報文的方式進行通訊，且這些通訊數據會在WCS系統中進行保存。

2 立體庫通訊報文

WCS和WMS系統通訊中間表是實時變化的，故不具備可追溯性；而WCS和PLC之間的通訊報文數據，會在WCS系統中保存約七天，具備了故障查詢的可追溯性。從軟件故障分析的角度出發，本文只對WCS和PLC之間的通訊報文進行介紹。

2.1 報文組成

WCS和PLC之間的通訊報文與早期的電報有點類似，用編碼替代文字和數字，WCS和PLC收到報文后都進行相應的編譯，以解析出其中的含義。WCS和PLC之間的通訊報文主要含有物料托盤號、物料的位置、物料行走的起點、物料行走的終點和主指令等信息。

2.2 WCS報文記錄

報文記錄相較于報文來說，多了報文收發的時間和發送（或接收）報文的PLC編號。WCS報文記錄分為以下兩種：

2.2.1 動作電報讀取記錄。動作電報讀取記錄中記錄了所有PLC發給WCS的電報信息，包含有PLC主動發給WCS的信息和WCS下發信息后的應答。動作電報讀取記錄中主指令是由（報文類型、PLC子類型）組成的。WCS讀取到電報信息后進行相應邏輯處理，比如說PLC給WCS發送貨位申請報文，WCS接收到該報文后詢問WMS該貨物的貨位，并反饋給PLC。正常情況下，物料每經過一個輸送臺，PLC都會發物料到達XX輸送臺的報文給WCS，故通過此電報信息可以跟蹤托盤的行走情況，方便進行問題排查。操作人員可以通過上部的條件框輸入查詢條件進行組合查詢。

2.2.2 動作電報發送記錄。動作電報發送記錄中記錄了WCS系統發給PLC的動作電報，WCS系統通過這些動作電報來驅動PLC按照要求進行工作。動作電報發送記錄中主指令是由（報文類型、EMS子類型）組成的。當出現設備運行錯誤時可以從此記錄中查詢出WCS發出的指令是否有問題。操作人員可以通過上部的條件框輸入查詢條件進行組合查詢。

2.3 報文主指令含義

2.3.1 堆垛機動作電報主指令含義。

WCS----->PLC：（12，1）表示WCS驅動堆垛機進行工作

PLC----->WCS：（1012，10）表示堆垛機開始執行WCS的驅動指令

PLC----->WCS：（1012，20）表示堆垛機已裝載托盤完成

PLC----->WCS：（1012，81/181）表示堆垛機空出庫[故障時發]

PLC----->WCS：（1012，82/182）表示堆垛機雙重入庫[故障時發]

PLC----->WCS：（1012，1/101）表示堆垛機任務完成[需要WCS答復12，51]

WCS----->PLC：（12，51）表示WCS已知曉堆垛機完成

PLC----->WCS：（1050，1）故障恢復

WCS----->PLC：（50，1）表示對故障恢復（1050，1）的應答

2.3.2 輸送機動作電報主指令含義。

PLC----->WCS：（1001，1）表示PLC向WCS申請入庫[需要WCS答復1或9]

WCS----->PLC：（1，1）表示WCS同意該貨物入庫，并通過1，1報文指明托盤路向

WCS----->PLC：（1，9）表示WCS不同意該貨物入庫，并通過1，9報文指明托盤路向

WCS----->PLC：（1，54）表示貨物已經被接收

PLC----->WCS：（1001，1）表示PLC向WCS申請入庫

PLC----->WCS：（1002，21）常規報文，除一層出庫交接臺外其他位置不需要WCS答復

WCS----->PLC：（2，2）表示WCS應答PLC，并通過該報文指明托盤出口

PLC----->WCS：（1002，12/22/122）DD報文（申請貨位），該報文WCS必須應答2，1報文

WCS----->PLC：（2，1）表示WCS應答，并通過2，1報文指明托盤運行路向

PLC----->WCS：（1002，13/23/123）表示托盤到達入庫交接臺位置

WCS----->PLC：（2，1）表示WCS應答

PLC----->WCS：（1002，24/124）表示托盤行至出口，WCS必須應答，3，1

WCS----->PLC：（3，1）表示WCS應答

空托盤補給狀態（動作電報）

PLC----->WCS：1060，1

WCS----->PLC：60，1

PLC----->WCS：（1003，4）表示托盤行至出口，且貨物已被叉走，要求WCS必須應答3，54

WCS----->PLC：（3，54）表示WCS應答

PLC----->WCS：（1040，1）故障恢復

WCS----->PLC：（40，1）表示對故障恢復（1040，1）的應答

3 報文分析辨故障

報文記錄了PLC與WCS通訊數據，故當立體庫發生PLC、WCS軟件故障時，可以依據這些通訊數據來判斷是PLC還是WCS發生問題。接下來介紹個人總結的一些報文數據分析法：

3.1 報文數據分析法

基于報文的特點和立體庫現場實際，我總結出報文數據分析的幾點方法，以給故障分析提供一些參考。

3.1.1 查看故障托盤的報文記錄，看其行走路徑（足跡）是否有異常。

3.1.2 查看故障托盤的報文記錄，看PLC（或WCS）發送的報文指令是否符合邏輯。

3.1.3 查看故障托盤的報文記錄，看PLC（或WCS）接收到報文后，是否做出了相應的動作或邏輯處理。

3.1.4 托盤實際有行走路徑，但在報文記錄中無行走路徑或行走路徑忽然消失的，基本可確定為該托盤使用了其他托盤的托盤號。對該類問題首先從該托盤經過的輸送臺、經過的時間或該托盤前一托盤和下一托盤的托盤號等條件去鎖定該托盤可能頂替的一個或幾個托盤號，再對這幾個托盤號按可能性大小進行查詢，直到發現有兩次行走軌跡的托盤號，最后查看真實托盤最后一次出現的位置和時間和假托盤號是否能接上。

3.1.5 查看故障托盤的報文記錄，看其托盤號（貨物單元號）位數是否符合總共12位數的規范。

3.2 報文數據分析故障案例

在WCS系統中查詢托盤T00000005696的動作電報讀取記錄，從動作電報讀取記錄中的貨物位置號變化可以看到，該物料在16∶37出現在A90303輸送臺后便再無出庫蹤跡，在20∶41出現時已在包裝車間A11514輸送臺上準備入庫。排查與該托盤出庫時間相近的托盤報文后發現，物料T00000006313動作電報讀取記錄異常，從貨物位置號變化可以明顯看出該物料從A91004到A91007有兩次行走痕跡。物料T00000006313從A90303到第一次出現在A91004輸送臺的用時約56秒，物料T00000005696從到A90303到T00000006313第二次出現在A91004的時間差約54秒，兩者耗時極為相近。物料從A90303到A91004，需經過4#RGV（穿梭車）擺渡過去，物料上下4#RGV時A9區PLC會與4#RGV的PLC相互拷貝數據，兩者之間通過無線網進行通訊，通訊較網線來說會有一些延遲和不穩定。查詢A90303輸送臺的動作電報讀取記錄，發現該輸送臺上托盤T00000005696的前一個托盤正好為托盤T00000006313。

3.3 針對以上故障所采取的措施

在輸送機（A90303）上穿梭機（RGV）、輸送機（A91004）下穿梭機（RGV）與穿梭機（RGV）內部間增加了托盤信息的比對，如果上下托盤信息相同就停止運行，手工把托盤信息恢復后正常，從而避免了質量事故。

4 結語

綜上所述，報文數據分析方法可以有效查找出立體庫裝置PLC、WCS軟件問題故障的原因。

參考文獻

[1] 鎮海煉化聚烯烴立體庫WCS系統使用說明書[S].中集公司.

[2] RSlogix5000編程指令教程[S].ABB公司.

（責任編輯：蔣建華）