【摘要】自動(dòng)化物流設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)以西門子S7-400系列PLC控制模塊及其子站模塊為基礎(chǔ)，分別應(yīng)用普通商用以太網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)、profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)，將物流系統(tǒng)上位管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能控制及識(shí)別裝置（S7-400系列PLC及其相應(yīng)系列的交換機(jī)、丹佛斯系列變頻器、GP2500系列觸摸屏、CLV421系列條碼掃碼器等）連接構(gòu)成一個(gè)管理、控制、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，為企業(yè)原、輔材料及成品的高效儲(chǔ)存、供應(yīng)、管理、決策奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化物流設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；以太網(wǎng)；profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線

引言

近年來(lái)，卷煙企業(yè)為了進(jìn)一步加快發(fā)展速度，在原輔料及成品倉(cāng)儲(chǔ)供應(yīng)方面大量采用先進(jìn)技術(shù)裝備，全新建設(shè)的物流設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)分別引進(jìn)了日本豐田巷道式自動(dòng)堆垛機(jī)（21米高）、德國(guó)往復(fù)式高速穿梭車（最長(zhǎng)往復(fù)移動(dòng)距離60米）、瑞典ABB自動(dòng)碼垛機(jī)器人、芬蘭AGV激光導(dǎo)引自動(dòng)搬運(yùn)車等先進(jìn)設(shè)備，還在物料輸送線上應(yīng)用了如CLV自動(dòng)條碼掃碼儀、普通以太網(wǎng)及工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、西門子工業(yè)控制系統(tǒng)等，完成卷煙廠原輔料及成品的輸送、存儲(chǔ)，使企業(yè)物流信息得到實(shí)時(shí)共享，生產(chǎn)合理高效安排成為可能，有效提升了企業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化生產(chǎn)管理水平，為企業(yè)生存和保持旺盛競(jìng)爭(zhēng)力奠定了基礎(chǔ)。

本文以寶雞卷煙廠輔料高架庫(kù)物流設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹Siemens工業(yè)以太網(wǎng)、S7-400系列PLC、ET200S分布式I/O及其它自動(dòng)檢測(cè)控制裝置在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

1、輔料高架庫(kù)物流系統(tǒng)簡(jiǎn)介

輔料高架庫(kù)物流設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)即WCS系統(tǒng)，主要包含以下三個(gè)子系統(tǒng)：即輸送機(jī)控制子系統(tǒng)（含穿梭車及在線配盤區(qū)域輸送設(shè)備）、堆垛機(jī)控制子系統(tǒng)、AGV小車監(jiān)控子系統(tǒng)。

輔料在綜合庫(kù)三樓在線配盤區(qū)按要求進(jìn)行配盤，由輸送機(jī)運(yùn)送至高架庫(kù)入料口，然后經(jīng)由堆垛機(jī)自動(dòng)進(jìn)行存取，且按“先進(jìn)先出”的原則進(jìn)行出入庫(kù)作業(yè)，出庫(kù)的輔料經(jīng)一樓輸送機(jī)運(yùn)至出料站臺(tái)位，由AGV小車控制系統(tǒng)按各卷包機(jī)臺(tái)需求將所需輔料自動(dòng)運(yùn)送至各卷接包機(jī)臺(tái)要料站臺(tái)位，余料及空托盤由AGV小車經(jīng)各機(jī)臺(tái)請(qǐng)求后自動(dòng)執(zhí)行回庫(kù)操作。

主要物流設(shè)備簡(jiǎn)況：

3臺(tái)巷道式堆垛機(jī)（日本豐田公司）負(fù)責(zé)在立體貨架區(qū)域存取整托盤輔料。

7臺(tái)AGV激光導(dǎo)引自動(dòng)搬運(yùn)車（芬蘭ROCLA公司），負(fù)責(zé)將整托盤輔料從高架庫(kù)輸送機(jī)出料口自動(dòng)搬運(yùn)至各要料卷接包機(jī)臺(tái)站臺(tái)位，并負(fù)責(zé)完成將空托盤及余料退回高架庫(kù)。

1臺(tái)直線往復(fù)式穿梭車（德國(guó)DEMATIC公司），負(fù)責(zé)給綜合庫(kù)三樓在線配盤區(qū)供應(yīng)空托盤組等搬運(yùn)工作。150余臺(tái)套輸送設(shè)備（湖州DEMATIC公司）負(fù)責(zé)出入庫(kù)整托盤輔料的自動(dòng)輸送。

立體貨架共計(jì)有貨位6行30列13層，共2340個(gè)貨位。

2、物流倉(cāng)儲(chǔ)信息管理及倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及組成

物流系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

全廠物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用2臺(tái)服務(wù)器來(lái)完成3個(gè)高架庫(kù)物流信息管理及設(shè)備控制，各高架庫(kù)分別由倉(cāng)庫(kù)管理WMS系統(tǒng)和倉(cāng)庫(kù)控制WCS系統(tǒng)組成。

WMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)物料信息的收集、存儲(chǔ)及分析處理，可為庫(kù)管員提供庫(kù)內(nèi)物料儲(chǔ)存及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，以便于總體掌握庫(kù)存情況，最主要的任務(wù)是將庫(kù)管人員下達(dá)的出入庫(kù)任務(wù)及時(shí)傳遞至WCS倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)。

WCS系統(tǒng)依據(jù)WMS系統(tǒng)下達(dá)的物料出入庫(kù)任務(wù)，對(duì)該任務(wù)進(jìn)行合理分解，確保各堆垛機(jī)存取任務(wù)平衡、輸送距離和路徑最優(yōu)、調(diào)度科學(xué)合理等原則，通過(guò)西門子工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式與輸送機(jī)系統(tǒng)控制裝置—西門子S7-400系列控制模塊進(jìn)行信息交互，完成WMS系統(tǒng)下達(dá)的物料入庫(kù)、出庫(kù)、質(zhì)量抽檢、盤點(diǎn)等任務(wù)，協(xié)調(diào)控制輸送機(jī)、堆垛機(jī)、穿梭車及AGV自動(dòng)引導(dǎo)小車等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的相互配合運(yùn)轉(zhuǎn)，并將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)、信息向WMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋。

系統(tǒng)特點(diǎn)

2臺(tái)物流系統(tǒng)服務(wù)器利用廠內(nèi)局域網(wǎng)，將中心機(jī)房網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器交換機(jī)經(jīng)光纖與分散在三個(gè)高架庫(kù)區(qū)域附近的區(qū)域網(wǎng)配線間內(nèi)的配線交換機(jī)連接，三個(gè)高架庫(kù)的設(shè)備監(jiān)控計(jì)算機(jī)、WMS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、WCS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)就近接入距離最近的該區(qū)域網(wǎng)交換機(jī)。

輔料庫(kù)WCS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)采用西門子PC 847D工控機(jī)，分別了安裝3塊網(wǎng)卡，向上經(jīng)第一塊以太網(wǎng)卡連接廠內(nèi)區(qū)域網(wǎng)交換機(jī)，向下經(jīng)第二塊以太網(wǎng)卡連接AGV小車控制系統(tǒng)NT8000計(jì)算機(jī)，通過(guò)第三塊工業(yè)以太網(wǎng)卡CP1613連接至工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，將現(xiàn)場(chǎng)輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)備主控制裝置：S7-400 PLC、各觸摸屏連成一體完成現(xiàn)場(chǎng)輸送設(shè)備的信息交互，并通過(guò)2個(gè)COM串口分別完成與3臺(tái)堆垛機(jī)及1面LED顯示屏的控制及通訊。

現(xiàn)場(chǎng)輸送系統(tǒng)主控制裝置S7-400 PLC通過(guò)其CPU模塊自帶2個(gè)profibus-dp接口與分布在各輸送機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的帶profibus-dp接口的設(shè)備：CLV421系列條碼掃碼器、丹佛斯變頻器（帶AB7000通訊轉(zhuǎn)換模塊）、IM151系列分布式I/O模塊等，完成輔料物流自動(dòng)化系統(tǒng)組態(tài)、運(yùn)行、操作等功能。

WCS倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)主要能夠完成如下功能：

自動(dòng)控制、半自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、緊急停止、設(shè)備調(diào)度、任務(wù)優(yōu)化、設(shè)備監(jiān)控、故障處理、運(yùn)行記錄、物流監(jiān)控、幫助說(shuō)明。

3、應(yīng)用體會(huì)

本監(jiān)控系統(tǒng)采用了profibus-dp、工業(yè)以太網(wǎng)、S7-400與分布式I/O、觸摸屏、智能條碼掃碼器等先進(jìn)技術(shù)，使主主控制柜機(jī)各現(xiàn)場(chǎng)控制分柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電纜鋪設(shè)量小，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸快捷高效。但目前存在一個(gè)較為突出的問題：即在每天部分時(shí)段：辦公高峰期即白班10至11點(diǎn)、下午3-4點(diǎn)存在WMS系統(tǒng)及WCS系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸速度較慢的現(xiàn)象，經(jīng)分析，原因與服務(wù)器至各現(xiàn)場(chǎng)WMS系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)線路是借用廠內(nèi)區(qū)域網(wǎng)有關(guān)，當(dāng)廠內(nèi)區(qū)域網(wǎng)所帶辦公計(jì)算機(jī)信息傳輸量較大時(shí)易發(fā)生WMS系統(tǒng)與WCS系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸速度過(guò)慢問題，這就進(jìn)一步說(shuō)明普通區(qū)域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸不確定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)性要求，在工業(yè)控制領(lǐng)域只能得到有限應(yīng)用，據(jù)此，為了保證與服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸順暢快捷，需將此線路改造成為專線專網(wǎng)專用，這樣即可使各現(xiàn)場(chǎng)物流系統(tǒng)管理及監(jiān)控計(jì)算機(jī)與物流系統(tǒng)服務(wù)器間的通訊實(shí)時(shí)性得到保證且確保了其數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽啃浴?/p>