示教型智能巡檢系統設計與實現

浙江建設職業技術學院 王振華 王瑾烽 徐星亮

針對部分野外矩陣式倉儲設施開展人工巡檢的難點與痛點，及部分不規則尺寸的倉儲設備巡檢中倉位（工位）定位難的問題，本文中設計了一種基于云平臺的示教型巡檢系統，有效提高了倉位（工位）巡檢定位的效率，同時降低了巡檢成本。

隨著當今社會倉儲技術的進步與發展，各類立體倉庫、立體車庫、各類排柜、多層蓄電池架等矩陣式倉儲設施大量應用到工作與生活中，這類設施通常倉位（工位）數量多，為了高效利用倉儲場地的空間，通常這類設施安裝高度較高且工作空間狹窄，人工開展巡檢難度較大。尤其是一些野外的倉儲設施，人工現場巡檢成本更大。另外，當部分倉位（工位）的尺寸不規則時，根據編號如何準確定位一個倉位（工位）的位置也困難起來。面對這類不規則、高密度的多倉位（工位）設施巡檢工作，本文中設計了一種基于云平臺的示教型智能巡檢系統，該系統能通過手動示教的方法記錄各個倉位（工位）的準確位置，通過云平臺可遠程開展智能巡檢，及時了解各個倉位（工位）內放置物品的情況，能有效提高此類應用場合的巡檢效率，減少巡檢工作量，尤其適合各類野外與不規則的倉儲設施使用。

1 系統總體設計

針對上述的問題，本方案設計了一種可示教型智能巡檢系統，整個系統包括：云平臺、現場通訊終端、遠程終端、現場控制器、示教器、兩軸巡檢機構、巡檢數據采集模塊、被巡檢對象。

可通過云平臺與現場通訊終端的通訊，將巡檢指令發送到工作現場，現場通訊終端將收到的控制指令發送給現場控制器，由現場控制器控制驅動電機動作，驅動兩軸巡檢機構到指定倉位（工位）進行巡檢，同時現場通訊終端將現場巡檢數據上傳云平臺，從而代替了人工的巡檢工作。通過系統自帶的示教器可對兩軸巡檢機構進行定位示教，系統能記錄下每個倉位（工位）的位置數據，以用于后期倉位（工位）的定位控制。圖1所示為示教型智能巡檢系統總體框圖。

圖1 示教型智能巡檢系統總體框圖

本智能巡檢系統的工作過程如下：

云平臺是該系統的管理與控制中心，手動巡檢工作時，遠程控制終端可通過云平臺來實現遠程手動巡檢指定倉位（工位），云平臺將通過現場通訊終端將控制指令送給現場控制器，然后由現場控制器根據收到的巡檢指令，提取出需要訪問的倉位（工位）號，根據提取的倉位（工位）號調用先前示教時記錄的示教位置數據，驅動電機工作，將巡檢機構驅動到指定倉位（工位）開展巡檢。自動巡檢工作時，本系統也可以根據云平臺發送的巡檢策略，按照系統預制的巡檢規則，向現場控制器批量發送巡檢指令，自動批量對部分或全部倉位（工位）開展巡檢，并上傳數據。

2 硬件系統設計

2.1 巡檢機構總體結構

本系統中巡檢機構采用兩軸設計（水平方向X軸、垂直方向Y軸），主要包括兩個垂直的運動軸、巡檢設備工作臺、驅動電機等主要部件。工作時巡檢數據采集模塊安裝在巡檢設備工作臺上，工作臺與驅動軸垂直布置在被檢對象的側立面，由兩個軸的運動機構驅動巡檢設備工作臺在被檢對象的側立面上做定位控制，到達目標倉位（工位）進行巡檢。圖2所示為兩軸巡檢機構結構框圖。

圖2 兩軸巡檢機構結構框圖

2.2 現場控制系統硬件設計

本文中現場控制器采用三菱FX3U系列PLC控制器來實現。現場通訊終端采用有人物聯USR-PLCNET510云網關來與云平臺通訊，該型網關可直接與設備廠家提供的有人云平臺便捷地實現數據采集與監控。兩軸巡檢機構采用兩套三菱MR-J3-A伺服系統來驅動機構動作，進行定位控制。圖3所示為現場控制器與驅動器接線圖。

圖3 現場控制器與驅動器接線圖

3 軟件系統設計

本文中軟件系統的設計主要由以下兩個模塊構成：云平臺界面設計、現場控制程序設計。

3.1 云平臺界面設計

云平臺界面設計主要是在網關設備廠家提供的有人云平臺上利用組態技術開展監控頁面的設計與編程調試，根據工藝要求設計對應的監控畫面，用戶可遠程在任何地點登陸有人云平臺監控現場巡檢系統。

3.2 現場控制程序設計

現場控制程序主要包括倉位位置示教子程序與定位巡檢子程序。

倉位位置示教子程序用于手動對各個倉位的位置進行示教，并將位置的數據記錄到現場控制器中，以便后期實現巡檢定位，倉位位置示教子程序如圖4所示。

圖4 倉位位置示教子程序

當示教按鈕X22有效時，巡檢機構向目標位置運行，到達指定位置后，讀取位置數據并保存。

定位巡檢子程序主要在收到云平臺發出的巡檢指令后，從倉位位置數據記錄單元中取出對應的位置數據，控制伺服系統驅動。定位巡檢子程序段如圖5所示。

圖5 定位巡檢子程序

當云平臺巡檢定位指令X24有效后，系統讀取目標倉位（工位）的位置數據，定位運行到指定位置開展巡檢。

小結：本文中設計的系統相比于現有巡檢系統具備以下改良：通過云平臺便于開展遠程巡檢操作；能實現倉位（工位）位置的示教與記錄，尤其適用于倉位（工位）不規則分布的應用場合；系統的巡檢策略可通過云平臺實現遠程動態調整。該型系統有效的提高了倉儲設施巡檢的效率與智能化水平。