物料出入庫智能指示系統設計

吳智勇 安華

摘要：針對電子裝備生產企業物料中心信息系統覆蓋不足、軟件支撐能力薄弱等問題，提出一種新的物料出入庫智能指示系統，實現信息流對物料出入庫環節的覆蓋。構建平庫管理數據庫，將物資系統生成的物料出入庫清單實時傳遞給上位機軟件，實現物料出庫信息在線提取與狀態辨識以及物料入庫庫位智能分配，數據庫同時進行在線動態更新。基于485總線實現上位機與單片機的多機通信，通過亮燈方式讓業務人員直觀獲知工作指令，準確快速地完成物料出入庫任務。

關鍵詞：物料;上位機;單片機;485總線;多機通信

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A

文章編號：1008-1739（2021）09-55-4Design on Intelligent Indication System for Material in and out-of-warehouse

WU Zhiyong， AN Hua

（The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang 050081， China）

Abstract： A new intelligent indication system for material in and out-of-warehouse is proposed to overcome the problems ofinsufficient coverage of the material centre information system of electronic equipment manufacturers and weak software supportcapabilities. Firstly， a warehouse management database is built. Secondly， the material in and out-of-warehouse list generated by thematerial system is transferred to the host computer software in real time to realize online extraction and status identification of materialout-of-warehouse information and intelligent distribution of material in-warehousing locations. and the database is updated online. Afterthat. the multi-machine communication between the host computer and the single-chip computer is realized based on the 485 bus.Finally， the operators are intuitively informed of the work instructions through the method of lighting， and the task of material in andout-of-warehouse c an be completed accurately and quickly.

Keywords： material; host computer; single-chip computer; 485 bus; multi-machine communication

0引言

原材料、輔料以及各類備品備件是我國科研產業結構升級的重要載體和裝備制造的物質基礎，也是裝備制造企業正常生產的物質保障[1]。隨著電子裝備領域多樣化需求模式的產生，電子設備更加趨向于多品種小批量的生產模式。因此，提高物料出入庫的快速性和準確性對于保障物料中心業務人員的作業效能、提高產品的生產效率具有重要意義[2-3]。

目前我國電子裝備科研和生產任務十分繁重，項目研制周期短、產品種類多、原材料、配套件、半成品等數量不斷增加，對物料出入庫管理提出了越來越高的要求。傳統的平庫存儲雖然可以適應日益增長的多品種小批量的生產模式需要，但物料中心庫房管理員為完成物料出入庫任務，需手動記錄貨架庫位號，識別庫位速度慢且難以進行斷點控制。不僅約束了供應鏈管理系統的運行效率，還對提升產品綜合交付能力形成了很大阻礙。

針對目前電子裝備生產企業物料中心信息系統覆蓋不足、軟件支撐能力薄弱等問題，本文研究設計了一種新的物料出入庫智能指示系統，以適應制造業精益化生產的要求。

1系統總體方案設計

從物資管理理論出發，通過與信息化相結合的方法開展物料出入庫智能指示系統的設計研究工作，系統總體設計方案如圖1所示。

首先對平庫庫位布局進行分析，構建平庫庫位管理數據庫，同時研究并設計物料出入庫智能指示系統的軟硬件體系框架。基于物料中心平庫特點，考慮在貨架改造升級的同時實現軟硬件的動態自適應升級。

其次完成單片機與上位機軟件編程工作，研制物料出入庫指示系統軟件，基于物資管理系統實現物料出庫信息在線提取與狀態辨識，進而完成物料出庫指示系統開發;研制物料入庫指示系統，開發平庫庫位管理數據庫，實現用于物料入庫的庫位在線智能分配及數據庫在線動態更新，進而完成物料入庫指示系統開發。

最后完成物料出入庫硬件設施布局，實現包括單片機改造、指示燈及開關布局、安裝布線等硬件設施的搭建，形成物料出入庫智能指示系統。

2硬件設計

2.1單片機硬件電路設計

單片機以其集成度高、系統結構簡單、體積小、應用靈活、處理能力強、速度快及可靠性高等獨特優點，在工業控制和產品自動化等領域得到了廣泛應用[4-5]。

單片機選用STC12系列的STC12C5A60S2，該類單片機加密性強且運行高速，內設有增強型805 1內核，1個時鐘周期等于1個機器周期，速度是傳統8051單片機的6-12倍，可實現在線編程而無需編程器，具備AD、DA、PWM等功能，LQFP40封裝的40引腳，最多可以36個通用I/O口。

為更好地將該類型單片機應用于本文提出的物料出入庫指示系統中，對單片機進行改造，具體包括：

①增加電阻R1，R2，R3，R4，R5，5個電阻型號均為1206-204，且另一端飛線至負極引腳。

②增加電阻R6，R7，R8，R9，4個電阻型號為RJ14-201，另一端分別接在單片機板的P15，P14，PII，PIO口。

③增加電阻Rll，電阻型號為RJ14-4 70，連接單片機與繼電器。

④貼裝102電容C1，C2，C3，C4。

⑤增加引線L1，C7正極引出+5V。

單片機引腳應用如圖2所示，其中P0.2口控制SM16703P串行燈，P2.2口控制LED塔燈，P1.O，P1.1，P1.4，P1.5，P1.6口控制按鍵開關，P1.2或P1.3口控制485通信。

2.2貨架布局設計

物料出入庫智能指示系統硬件布局圖如圖3所示，以單個貨架為單位，每一個貨架均安裝一組控制指示單元，包含單片機板、指示燈、按鍵開關以及LED塔燈，通過總線與電腦主機連接。系統包含上位機軟件和單片機軟件。

為便于安裝和布線，控制總線采用485方式;按鍵采用模擬電路方式，在單片機內部進行AD轉換，占用4個單片機ADC口;指示燈選用SM16703P串行LED，僅占用1個單片機1/0口。

貨架指示燈串聯如圖4所示，考慮到貨架的層數升級情況，每個貨架的第一層第一個庫位布置有第一個指示燈，呈“S”形向上增加。同時為實現軟件的動態自適應升級，單片機及上位機軟件程序要求實現貨架層數在線調整功能。

3軟件設計

3.1單片機軟件系統

單片機軟件編程應按照上位機軟件和單片機規格—p設置相應接口功能和收發指令。在此基礎上，同上位機軟件互相配合，實現亮燈指示功能、通信功能以及動態升級功能。單片機軟件系統結構原理如圖5所示。

單片機軟件系統運行流程如下：

①接收上位機的亮燈指令。上位機指令包括單片機地l止、與該單片機地址對應的貨架層數以及需存取物料的位置。判斷上位機指令中的地址信息是否與單片機地址一致。若是，則使該貨架的指定位置的指示燈保持常亮狀態，同時該貨架塔燈保持常亮狀態。

②判斷是否已存取物資，若已完成存取任務，對應的指示燈滅，且將已完成存取物資的位置進行存儲。當該貨架中應存取物資任務全部完成時，貨架塔燈滅。

⑧接收上位機詢問指令，判斷上位機指令中的地址信息是否與單片機地址一致。若是，則將存儲的所有已完成存取任務的位置信息全部發送給上位機。

3.2上位機軟件系統

上位機軟件界面如圖6所示。物料出庫時.物料中心工作人員可在該界面中輸入查找值，系統將自動抓取物資管理系統中的“物料出入庫信息”并顯示在軟件界面上，將這些值按照從小到大進行排序后，生成表格（可保存本地，可打印），對應貨架位置的指示燈亮起，點亮的位置的物料是需要取走的，完成任務后點擊按鈕，燈滅，同時在Excel庫位表中標記為完成（背景色由白色變為綠色），并保存。物料入庫時，工作人員可在該界面輸入物料類型，系統將利用數據庫信息找尋距離工作人員合適且最近的庫位，對應庫位的指示燈亮起，物料存放于亮燈的庫位中，存放后點擊按鈕，燈滅，同時該放人物料的庫位信息將在平庫庫位管理數據庫中進行存儲。

3.3多機通信方案設計

在由上位機和單片機構成的多機串行通信系統中，采用主從式結構[6]，只有一臺上位機作為主機，主機主動發送命令或數據，一切都由主機控制。另外要求各從機之間不能相互通信，即使有信息交換也必須通過主機轉發。

上位機軟件同單片機通信流程及通信協議如圖7所示，具體包括以下步驟：

①啟動上位機軟件。

②輪流與下位機通信確認通信狀態良好。具體規則為：與下位機輪流通信，先發送下位機地址碼，延時100 ms后繼續發送指令碼“11”，等待下位機回復。下位機應回復“自身地址+11”。

③按照關鍵字在物資管理系統中搜索出庫信息。

④下載出庫標簽。

⑤將出庫信息發送至下位機。具體規則為：與需出庫的下位機輪流通信，先發送下位機地址碼，延時100 ms后繼續發送指令碼“22”，繼續發送出庫信息包括層數和位置信息，如第2層第5個物料盒則發送“02，05”。

⑥輪流詢問下位機狀態，并更新出庫信息。具體規則為：輪流詢司下位機，先發送下位機地址碼，延時IOO ms后繼續發送指令碼“33”，等待下位機回復。下位機應回復“自身地址+33+已完成出庫信息”。如已完成第2層第5個物料盒則發送“02，05”。無需出庫的，則直接回復“自身地址+3 3+FF”，收到出庫信息后將對應表格行背景色進行改變。

4結束語

針對提升我國電子裝備生產企業產品綜合交付能力的重大需求，圍繞如何將信息流與物流有機結合這個關鍵的科學問題，詳細闡述了物料出入庫智能指示系統中物資管理系統、上位機、單片機以及電路的協同通信技術，并最終實現信息系統對物料出入庫環節的覆蓋，完成對物料出庫信息的抓取及指示系統的開發，完成用于物料入庫的庫位在線智能分配及指示系統的開發，搭建包括指示燈、開關、單片機以及485總線在內的物料出入庫指示平臺。本文提出的物料出入庫智能指示系統能有效提升物料出入庫的信息化、智能化水平，提升電子裝備制造企業的社會競爭力。

參考文獻

[1]趙軍，楊亮.物資管理系統與自動化立體庫集成技術研究[J]無線電工程，2014，44（7）：4-6.

[2]孫曉騰.計量倉儲平庫智能化提升[J]河北電力技術，2018，37（4）：34-36.

[3]范興華，李昌，張韜，物料編碼子系統在物資管理系統中的設計與實現[J]計算機與網絡，2012，38（2）：62-64.

[4]邵貝貝.單片機系統可靠性技術及發展[J]電子產品世界，1999（8）：3-5.

[5]劉春生.單片機在智能化儀器儀表中的應用[J]電子制作，2000（11）：29-30.

[6]張利娜，郭文成.CRC校驗在單片機多機通訊系統中的應用[J].儀器儀表用戶，2006（4）：82-84.