浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王振華 王瑾烽 徐星亮

針對(duì)部分野外矩陣式倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施開(kāi)展人工巡檢的難點(diǎn)與痛點(diǎn)，及部分不規(guī)則尺寸的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備巡檢中倉(cāng)位（工位）定位難的問(wèn)題，本文中設(shè)計(jì)了一種基于云平臺(tái)的示教型巡檢系統(tǒng)，有效提高了倉(cāng)位（工位）巡檢定位的效率，同時(shí)降低了巡檢成本。

隨著當(dāng)今社會(huì)倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，各類立體倉(cāng)庫(kù)、立體車庫(kù)、各類排柜、多層蓄電池架等矩陣式倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施大量應(yīng)用到工作與生活中，這類設(shè)施通常倉(cāng)位（工位）數(shù)量多，為了高效利用倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)地的空間，通常這類設(shè)施安裝高度較高且工作空間狹窄，人工開(kāi)展巡檢難度較大。尤其是一些野外的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢成本更大。另外，當(dāng)部分倉(cāng)位（工位）的尺寸不規(guī)則時(shí)，根據(jù)編號(hào)如何準(zhǔn)確定位一個(gè)倉(cāng)位（工位）的位置也困難起來(lái)。面對(duì)這類不規(guī)則、高密度的多倉(cāng)位（工位）設(shè)施巡檢工作，本文中設(shè)計(jì)了一種基于云平臺(tái)的示教型智能巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)能通過(guò)手動(dòng)示教的方法記錄各個(gè)倉(cāng)位（工位）的準(zhǔn)確位置，通過(guò)云平臺(tái)可遠(yuǎn)程開(kāi)展智能巡檢，及時(shí)了解各個(gè)倉(cāng)位（工位）內(nèi)放置物品的情況，能有效提高此類應(yīng)用場(chǎng)合的巡檢效率，減少巡檢工作量，尤其適合各類野外與不規(guī)則的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施使用。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

針對(duì)上述的問(wèn)題，本方案設(shè)計(jì)了一種可示教型智能巡檢系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包括：云平臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)通訊終端、遠(yuǎn)程終端、現(xiàn)場(chǎng)控制器、示教器、兩軸巡檢機(jī)構(gòu)、巡檢數(shù)據(jù)采集模塊、被巡檢對(duì)象。

可通過(guò)云平臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)通訊終端的通訊，將巡檢指令發(fā)送到工作現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)通訊終端將收到的控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)控制器，由現(xiàn)場(chǎng)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)兩軸巡檢機(jī)構(gòu)到指定倉(cāng)位（工位）進(jìn)行巡檢，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)通訊終端將現(xiàn)場(chǎng)巡檢數(shù)據(jù)上傳云平臺(tái)，從而代替了人工的巡檢工作。通過(guò)系統(tǒng)自帶的示教器可對(duì)兩軸巡檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位示教，系統(tǒng)能記錄下每個(gè)倉(cāng)位（工位）的位置數(shù)據(jù)，以用于后期倉(cāng)位（工位）的定位控制。圖1所示為示教型智能巡檢系統(tǒng)總體框圖。

圖1 示教型智能巡檢系統(tǒng)總體框圖

本智能巡檢系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

云平臺(tái)是該系統(tǒng)的管理與控制中心，手動(dòng)巡檢工作時(shí)，遠(yuǎn)程控制終端可通過(guò)云平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)巡檢指定倉(cāng)位（工位），云平臺(tái)將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊終端將控制指令送給現(xiàn)場(chǎng)控制器，然后由現(xiàn)場(chǎng)控制器根據(jù)收到的巡檢指令，提取出需要訪問(wèn)的倉(cāng)位（工位）號(hào)，根據(jù)提取的倉(cāng)位（工位）號(hào)調(diào)用先前示教時(shí)記錄的示教位置數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，將巡檢機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)到指定倉(cāng)位（工位）開(kāi)展巡檢。自動(dòng)巡檢工作時(shí)，本系統(tǒng)也可以根據(jù)云平臺(tái)發(fā)送的巡檢策略，按照系統(tǒng)預(yù)制的巡檢規(guī)則，向現(xiàn)場(chǎng)控制器批量發(fā)送巡檢指令，自動(dòng)批量對(duì)部分或全部倉(cāng)位（工位）開(kāi)展巡檢，并上傳數(shù)據(jù)。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 巡檢機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)中巡檢機(jī)構(gòu)采用兩軸設(shè)計(jì)（水平方向X軸、垂直方向Y軸），主要包括兩個(gè)垂直的運(yùn)動(dòng)軸、巡檢設(shè)備工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等主要部件。工作時(shí)巡檢數(shù)據(jù)采集模塊安裝在巡檢設(shè)備工作臺(tái)上，工作臺(tái)與驅(qū)動(dòng)軸垂直布置在被檢對(duì)象的側(cè)立面，由兩個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)巡檢設(shè)備工作臺(tái)在被檢對(duì)象的側(cè)立面上做定位控制，到達(dá)目標(biāo)倉(cāng)位（工位）進(jìn)行巡檢。圖2所示為兩軸巡檢機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 兩軸巡檢機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖

2.2 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文中現(xiàn)場(chǎng)控制器采用三菱FX3U系列PLC控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)通訊終端采用有人物聯(lián)USR-PLCNET510云網(wǎng)關(guān)來(lái)與云平臺(tái)通訊，該型網(wǎng)關(guān)可直接與設(shè)備廠家提供的有人云平臺(tái)便捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。兩軸巡檢機(jī)構(gòu)采用兩套三菱MR-J3-A伺服系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，進(jìn)行定位控制。圖3所示為現(xiàn)場(chǎng)控制器與驅(qū)動(dòng)器接線圖。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)控制器與驅(qū)動(dòng)器接線圖

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文中軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由以下兩個(gè)模塊構(gòu)成：云平臺(tái)界面設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)控制程序設(shè)計(jì)。

3.1 云平臺(tái)界面設(shè)計(jì)

云平臺(tái)界面設(shè)計(jì)主要是在網(wǎng)關(guān)設(shè)備廠家提供的有人云平臺(tái)上利用組態(tài)技術(shù)開(kāi)展監(jiān)控頁(yè)面的設(shè)計(jì)與編程調(diào)試，根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控畫面，用戶可遠(yuǎn)程在任何地點(diǎn)登陸有人云平臺(tái)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)巡檢系統(tǒng)。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)控制程序設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)控制程序主要包括倉(cāng)位位置示教子程序與定位巡檢子程序。

倉(cāng)位位置示教子程序用于手動(dòng)對(duì)各個(gè)倉(cāng)位的位置進(jìn)行示教，并將位置的數(shù)據(jù)記錄到現(xiàn)場(chǎng)控制器中，以便后期實(shí)現(xiàn)巡檢定位，倉(cāng)位位置示教子程序如圖4所示。

圖4 倉(cāng)位位置示教子程序

當(dāng)示教按鈕X22有效時(shí)，巡檢機(jī)構(gòu)向目標(biāo)位置運(yùn)行，到達(dá)指定位置后，讀取位置數(shù)據(jù)并保存。

定位巡檢子程序主要在收到云平臺(tái)發(fā)出的巡檢指令后，從倉(cāng)位位置數(shù)據(jù)記錄單元中取出對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)，控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。定位巡檢子程序段如圖5所示。

圖5 定位巡檢子程序

當(dāng)云平臺(tái)巡檢定位指令X24有效后，系統(tǒng)讀取目標(biāo)倉(cāng)位（工位）的位置數(shù)據(jù)，定位運(yùn)行到指定位置開(kāi)展巡檢。

小結(jié)：本文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)相比于現(xiàn)有巡檢系統(tǒng)具備以下改良：通過(guò)云平臺(tái)便于開(kāi)展遠(yuǎn)程巡檢操作；能實(shí)現(xiàn)倉(cāng)位（工位）位置的示教與記錄，尤其適用于倉(cāng)位（工位）不規(guī)則分布的應(yīng)用場(chǎng)合；系統(tǒng)的巡檢策略可通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)調(diào)整。該型系統(tǒng)有效的提高了倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施巡檢的效率與智能化水平。