開放式控製解決方案助力實現跨係統通信
倍福為昆明船舶設備集團有限公司下屬的昆船智能實施的自動化試驗、存儲立體倉庫項目在幫助他們提升係統效率的同時，還體現了智能製造特點。倍福開放、緊湊的控製技術是該項目成功實施的關鍵。
昆船智能技術股份有限公司（簡稱昆船智能）隸屬於中國船舶集團下屬的昆明船舶設備集團有限公司。現有職工 1800 餘人，其中專業技術人員 1000 餘人，資產總額近 30 億元（人民幣）。公司主要業務包括倉儲及電子商務物流自動化設備和係統的開發、設she計ji和he係xi統tong集ji成cheng。昆kun船chuan智zhi能neng是shi先xian進jin製zhi造zao業ye和he現xian代dai服fu務wu業ye深shen度du融rong合he的de新xin型xing企qi業ye，在zai中zhong國guo自zi動dong化hua物wu流liu係xi統tong行xing業ye確que立li了le領ling導dao品pin牌pai地di位wei，他ta們men先xian後hou采cai用yong倍bei福fu技ji術shu開kai發fa了le滑hua靴xue式shi分fen揀jian設she備bei、交叉帶分揀設備、多層穿梭車、環形穿梭車、AGV 等設備。
昆船智能在承接自動化試驗、存cun儲chu立li體ti倉cang庫ku項xiang目mu時shi，公gong司si決jue定ding將jiang其qi也ye用yong作zuo現xian代dai物wu流liu倉cang庫ku的de試shi驗yan場chang。新xin的de總zong裝zhuang集ji配pei中zhong心xin主zhu要yao用yong於yu總zong裝zhuang車che間jian設she備bei零ling部bu件jian的de倉cang儲chu配pei送song，項xiang目mu目mu標biao是shi實shi現xian產chan品pin零ling部bu件jian的de規gui範fan化hua管guan理li，提ti升sheng信xin息xi化hua管guan理li水shui平ping。昆kun船chuan智zhi能neng經jing公gong司si相xiang關guan部bu門men領ling導dao的de商shang討tao，選xuan擇ze倍bei福fu作zuo為wei其qi控kong製zhi係xi統tong供gong應ying商shang，以yi提ti高gao其qi自zi身shen電dian控kong產chan品pin平ping台tai的de豐feng富fu多duo樣yang性xing，同tong時shi探tan索suo類lei似si高gao級ji語yu言yan編bian程cheng，以yi及ji基ji於yu PC 平台在整線控製上的性能。
係統架構及控製功能
在最終配置中，數據庫服務器和調度服務器處於係統架構高層，負責生產數據管理及與MES、ERP係統的交互、調度任務下發等。本地 PLC 控製器、堆垛機單元及其它係統處於平級控製。稱重單元、輥道輸送係統、二維碼識別係統、外觀檢測係統、操作員終端作為本地 PLC 控製器的子係統，受本地控製器的控製。
係統功能分為出入庫控製、物料查詢、物料管理等單元。在入庫過程中，托盤通過叉車搬運到入口處，並放置到通過 PLC 控kong製zhi的de輥gun道dao輸shu送song係xi統tong上shang。當dang輥gun道dao輸shu送song係xi統tong移yi動dong這zhe些xie貨huo品pin時shi，係xi統tong會hui讀du取qu托tuo盤pan上shang含han有you貨huo品pin信xin息xi的de二er維wei碼ma，控kong製zhi器qi將jiang二er維wei碼ma信xin息xi傳chuan輸shu給gei下xia一yi個ge輥gun道dao。掃sao碼ma後hou的de托tuo盤pan首shou先xian進jin入ru到dao外wai觀guan檢jian測ce區qu域yu進jin行xing外wai觀guan體ti積ji的de檢jian測ce，根gen據ju不bu同tong的de體ti積ji進jin入ru不bu同tong的de輥gun道dao，然ran後hou，托tuo盤pan移yi至zhi地di上shang衡heng進jin行xing稱cheng重zhong，這zhe些xie體ti積ji重zhong量liang信xin息xi被bei添tian加jia到dao托tuo盤pan信xin息xi中zhong，調tiao度du係xi統tong根gen據ju這zhe些xie信xin息xi選xuan擇ze合he適shi的de貨huo位wei來lai存cun放fang托tuo盤pan。
高密度 I/O 組件的使用降低了硬件成本，減少了控製櫃中占用的空間
控製櫃中的嵌入式控製器與用作人機界麵的倍福控製麵板 CP2912 相連
此時，被稱為堆垛機的入庫和出庫單元向輸送機端頭方向運行出來接貨，托盤往相應的端頭方向走，當雙方都到端頭後，本地 PLC 與(yu)堆(dui)垛(duo)機(ji)進(jin)行(xing)握(wo)手(shou)通(tong)信(xin)，堆(dui)垛(duo)機(ji)根(gen)據(ju)調(tiao)度(du)係(xi)統(tong)的(de)要(yao)求(qiu)將(jiang)貨(huo)物(wu)放(fang)到(dao)相(xiang)應(ying)貨(huo)位(wei)。出(chu)庫(ku)過(guo)程(cheng)相(xiang)比(bi)較(jiao)為(wei)簡(jian)單(dan)，操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)之(zhi)隻(zhi)需(xu)根(gen)據(ju)訂(ding)單(dan)要(yao)求(qiu)查(zha)詢(xun)物(wu)料(liao)，並(bing)激(ji)活(huo)托(tuo)盤(pan)上(shang)的(de)出(chu)庫(ku)物(wu)品(pin)，這(zhe)些(xie)物(wu)品(pin)就(jiu)會(hui)從(cong)貨(huo)架(jia)上(shang)自(zi)動(dong)走(zou)到(dao)出(chu)口(kou)處(chu)等(deng)待(dai)提(ti)取(qu)。
基於 PC 的開放式控製技術簡化通信過程
輥(gun)道(dao)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)控(kong)製(zhi)基(ji)本(ben)都(dou)是(shi)基(ji)於(yu)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)，比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)，相(xiang)對(dui)來(lai)說(shuo)，倉(cang)儲(chu)設(she)備(bei)與(yu)上(shang)位(wei)層(ceng)係(xi)統(tong)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)顯(xian)得(de)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za)。係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)難(nan)點(dian)包(bao)括(kuo)如(ru)何(he)能(neng)夠(gou)穩(wen)定(ding)地(di)進(jin)行(xing)設(she)備(bei)間(jian)的(de)數(shu)據(ju)交(jiao)互(hu)，係(xi)統(tong)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)後(hou)如(ru)何(he)能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)恢(hui)複(fu)等(deng)。相(xiang)對(dui)於(yu)傳(chuan)統(tong) PLC 控製，CX2020 嵌入式控製器支持所有這些過程，並無需使用額外的 PC 設備。
據昆船智能介紹，與傳統控製技術相比，倍福 PC 控製技術的優勢在於設備的互通互聯、高速性、高精度控製等方麵。總體來說，PC 控製技術的係統開放性簡化了項目中的通信。在這個項目中，通過在本地 PLC 中安裝的 PROFINET 通信協議選件包實現與堆垛機單元的 PROFINET 通信；通過 Modbus TCP 選件包實現與二維碼識別係統的數據交互是，通過安裝 TCP/IP 選件包實現與外觀檢測係統的 UDP 通信。此外，控製器可以使用 TwinCAT Database Server 直接與數據庫進行數據交互，將相關的重量、外觀和尺寸信息等直接寫入數據庫中。嵌入式控製器可以與倍福控製麵板 CP2912 結合，形成一個集成在控製櫃中的緊湊型控製單元，無需使用單獨的操作終端。
此外，PC 控製係統的互聯互通性還體現在它支持 VPN 通信。客戶的技術中心在市區，而倉庫在工業園，兩地之間距離有 10 多公裏，當設備有問題時，客戶可以從技術中心遠程登錄控製係統，方便指導現場人員對故障進行排查。
緊湊型 I/O 模塊的使用降低硬件成本.
“物流行業現在競爭激烈得很，對我們來說，降低成本是重中之重。相比我們以前使用的其他家係統相比，采用倍福的 16 通道高密度端子模塊後，整體硬件成本降低了 30% 左右。”負責這個項目電控設計的楊新麗工程師說道。
係統一共設計了 5 個地上衡，它們通過 EL6631 PROFINET RT 控製器/設備都端子模塊連接 EtherCAT 總線。“倍福 EtherCAT 網關模塊配置靈活方便，我們之前使用的其他供應商的網關模塊都需要使用獨立的軟件進行配置，而倍福的 EtherCAT 網關的配置可以通過 TwinCAT 軟件方便、穩定地完成。”昆船智能公司負責項目調試的馮立源工程師說道。
高效開發縮短項目實施時間
倍(bei)福(fu)的(de)軟(ruan)件(jian)和(he)硬(ying)件(jian)可(ke)以(yi)分(fen)開(kai)開(kai)發(fa)調(tiao)試(shi)，軟(ruan)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)不(bu)需(xu)要(yao)了(le)解(jie)硬(ying)件(jian)就(jiu)可(ke)以(yi)編(bian)寫(xie)和(he)調(tiao)試(shi)程(cheng)序(xu)。硬(ying)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)隻(zhi)需(xu)要(yao)按(an)照(zhao)點(dian)表(biao)要(yao)求(qiu)把(ba)變(bian)量(liang)點(dian)與(yu)實(shi)際(ji)硬(ying)件(jian)點(dian)鏈(lian)接(jie)起(qi)來(lai)即(ji)可(ke)。專(zhuan)業(ye)化(hua)的(de)分(fen)工(gong)使(shi)得(de)工(gong)程(cheng)師(shi)有(you)更(geng)多(duo)的(de)精(jing)力(li)來(lai)優(you)化(hua)係(xi)統(tong)；軟(ruan)件(jian)和(he)硬(ying)件(jian)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)開(kai)工(gong)實(shi)施(shi)，到(dao)差(cha)不(bu)多(duo)時(shi)再(zai)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)聯(lian)調(tiao)，減(jian)少(shao)項(xiang)目(mu)的(de)實(shi)施(shi)周(zhou)期(qi)。此(ci)外(wai)，當(dang)某(mou)個(ge)硬(ying)件(jian)通(tong)道(dao)損(sun)壞(huai)後(hou)硬(ying)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)隻(zhi)需(xu)把(ba)當(dang)前(qian)的(de)變(bian)量(liang)鏈(lian)接(jie)解(jie)綁(bang)，重(zhong)新(xin)綁(bang)定(ding)到(dao)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)即(ji)可(ke)，不(bu)需(xu)要(yao)修(xiu)改(gai)運(yun)行(xing)程(cheng)序(xu)的(de)源(yuan)代(dai)碼(ma)。
適合 DIN 導軌安裝的 CX2020 嵌入式控製器用作邏輯控製器和通信服務器；同時，它也支持現場操作和遠程維護
程序的仿真運行也是 TwinCAT 的強項。“我們的軟件在開發好後都需要先與 TIMMS VCCS 軟件進行聯機仿真調試，倍福在仿真運行這塊確實做得好，我的電腦在裝好 TwinCAT 後就成了一個算力強大的控製器，能夠直接找到程序中的錯誤。”馮立源工程師解釋說道。TwinCAT 支持所有 6 種 IEC 61131-3 編程語言，各種編程語言可以在一個項目中混用。梯形圖（LD）編程語言的邏輯比較直觀明了，可以用於控製輥道機；結構化文本（ST）編程語言用於實現 Modbus TCP 通信、UDP 調試和算術運算。
對未來的展望
隨著智慧工廠、工業4.0概念的提出，未來的物流自動化也要朝著智能化、信息化的方向發展，昆船智能認為，傳統的“黑盒子”PLC 控製是一個封閉的平台，無法實現所需的新功能，而基於 PC 的控製技術本身就是 PC 技術的一個分支，具備了在同一個平台上實現自動化、智能化和信息化融合的條件。“在這個項目中，我們看到了 PC 控製技術的巨大潛力，在下一個項目中，我們可能會考慮采用一台功能更強大的 PC 控製係統來替代目前的服務器工作，這樣又可以幫我們節省兩台服務器的開支。”楊新麗工程師總結說道。
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）公司總部位於德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多國際標準。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。倍福於1997年進入中國市場，致力於幫助製造企業提升競爭優勢，加速轉型升級。倍福在業內享有“創新引擎”的美譽，公司所倡導的PC控製技術具有良好的開放性，將IT技術、互聯網和自動化技術完美融合，助力實現工業 4.0 和智能製造。憑借領先的技術優勢和豐富的行業知識，倍福的創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領域。
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