引言

PDP顯示屏是國(guó)家發(fā)改委重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，該項(xiàng)目將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白、實(shí)現(xiàn)PDP工藝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，因而是加快民族工業(yè)發(fā)展的重要途徑之一。

屏老煉立體倉(cāng)庫(kù)是由立體貨架、有軌巷道堆垛機(jī)、出入庫(kù)屏托盤輸送機(jī)系統(tǒng)、老煉加工系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備組成的復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用一流的集成化物流理念，采用先進(jìn)的控制、通訊和信息技術(shù)，按照特定的控制策略完成PDP屏的自動(dòng)、有序、快速、精準(zhǔn)、高效的入庫(kù)出庫(kù)作業(yè)。

PDP屏老煉是PDP屏生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),老煉立體倉(cāng)庫(kù)在可實(shí)現(xiàn)屏緩存功能的同時(shí)，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)PDP屏的自動(dòng)老煉，以遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（RCP）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)屏的老煉狀態(tài)。

1  控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1  控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能

本文的立體倉(cāng)庫(kù)由一條入庫(kù)線、一條出庫(kù)線、一臺(tái)堆垛機(jī)和兩列12X32庫(kù)位高層貨架構(gòu)成。主要控制S/C（機(jī)械臂），AGV（智能）,C/V（傳送帶）,AGI（老煉）等設(shè)備，以控制堆棧車的精確位置，實(shí)現(xiàn)堆棧車平穩(wěn)加減速，優(yōu)化堆垛機(jī)的行駛距離，實(shí)現(xiàn)貨物的各種移動(dòng)操作以及貨物的自動(dòng)入庫(kù)、出庫(kù)等功能。

移載機(jī)將PDP屏移至平面物流C/V上,再將屏移動(dòng)至分揀工位,RFID讀寫(xiě)器可讀出屏的RFID碼，并對(duì)屏的老煉狀況進(jìn)行甄別，將有問(wèn)題的屏輸送至人工檢測(cè)點(diǎn),合格的屏入庫(kù)，然后使用提升機(jī)將屏移至入庫(kù)臺(tái)，由AGV取屏入庫(kù)，實(shí)現(xiàn)屏的自動(dòng)老煉，最后待老煉結(jié)束后出庫(kù)。

1.2  控制系統(tǒng)構(gòu)成

控制系統(tǒng)是由遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（RCP）和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)（LCU）構(gòu)成分布式架構(gòu)，RCP控制程序使用Delphi自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，構(gòu)建基于Oradellg的數(shù)據(jù)庫(kù)雙機(jī)熱備系統(tǒng)，主要包括出入庫(kù)管理（出入庫(kù)的原則和優(yōu)化調(diào)度）以及對(duì)庫(kù)存等信息及其與其他系統(tǒng)的接口管理。通過(guò)三菱MELSEC通訊規(guī)約（MC規(guī)約）可實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互。現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)分為S/C、C/V、AGI三個(gè)系統(tǒng),分別實(shí)現(xiàn)各單元受控設(shè)備的監(jiān)控功能。

1.3  系統(tǒng)控制策略優(yōu)化

屏老煉立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)屏老煉時(shí)間和出入庫(kù)效率有嚴(yán)格要求。屏老煉的作業(yè)周期主要由出入庫(kù)操作時(shí)間、取貨放貨的操作時(shí)間和堆垛機(jī)行駛時(shí)間三部分組成，其中堆垛機(jī)的行駛時(shí)間是屏老煉作業(yè)周期的重要決定因素之一，它與行駛距離存在一一對(duì)應(yīng)的單調(diào)關(guān)系，同時(shí)也與能耗息息相關(guān)。所以，在一次作業(yè)周期中，堆垛機(jī)的行駛距離是屏老煉立體倉(cāng)庫(kù)的重要指標(biāo)之一，最大程度減小行駛距離是優(yōu)化的重點(diǎn)。

PDP屏老煉堆棧生產(chǎn)線運(yùn)行策略以單作業(yè)循環(huán)為主，在單作業(yè)循環(huán)中，堆垛機(jī)一次只執(zhí)行一個(gè)存或取命令。一個(gè)單存作業(yè)循環(huán)的時(shí)間等于堆垛機(jī)從出入庫(kù)臺(tái)裝上貨物、行走到存放位置、再把貨物存放在貨架上并返回到出入庫(kù)臺(tái)的時(shí)間總和。單取作業(yè)循環(huán)的時(shí)間同樣可以用上述的方法進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)入庫(kù)臺(tái)有六塊信息完整的PDP屏?xí)r，系統(tǒng)將可以自動(dòng)入庫(kù)，該六塊屏作為一組，由堆垛機(jī)取屏并放入距離入庫(kù)臺(tái)最近的空貨架位。屏老煉完成后，可成組出庫(kù)。

常規(guī)運(yùn)行可采用順序策略，即采用就近入庫(kù)原則、由低到高存放原則和先進(jìn)先出原則。

為適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)拍，也可對(duì)庫(kù)位進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分區(qū)，從入庫(kù)臺(tái)側(cè)開(kāi)始將庫(kù)位分為多個(gè)區(qū)（如分為A、B、C等3個(gè)區(qū)），貨位區(qū)從近至遠(yuǎn)，優(yōu)先級(jí)由高至低。入庫(kù)時(shí)，可先對(duì)高優(yōu)先級(jí)A區(qū)放入5組PDP屏，對(duì)中優(yōu)先級(jí)B區(qū)放入4組PDP屏，對(duì)低優(yōu)先級(jí)C區(qū)放入3組PDP屏,從而減少堆垛機(jī)的移動(dòng)距離，提高出入庫(kù)效率。

每塊PDP屏的正常老煉時(shí)間相同，出庫(kù)時(shí)仍可以入庫(kù)時(shí)的分組,待組內(nèi)每塊屏都老煉完成后（組內(nèi)某塊屏需重新老煉時(shí)，只有當(dāng)該屏老煉結(jié)束且有空托盤，同時(shí)該庫(kù)位不執(zhí)行老煉動(dòng)作，并需等待其它屏老煉完成后才行），系統(tǒng)將自動(dòng)生成出庫(kù)作業(yè)并進(jìn)入出庫(kù)等待狀態(tài)，再按先入先出原則出庫(kù)。表1所列是系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)分區(qū)策略表。

1.4  網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

RCP和主控單元S/CLCU和C/VLCU可通過(guò)以太網(wǎng)通訊，和AGILCU則通過(guò)H網(wǎng)通訊?？刂葡到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。AGV小車控制子單元和主控單元S/CLCU可通過(guò)光通訊交換數(shù)據(jù)。MELSECNET/10H網(wǎng)能提供25Mb/s的傳輸速度，網(wǎng)絡(luò)總距離可達(dá)30km,完全可以滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?

S/CLCU作為主站可以和AGI控制系統(tǒng)構(gòu)成H網(wǎng)，S/CLCU可以直接引用H網(wǎng)子站的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)，以便為控制流程實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)接口程序的編制提供方便。同時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單，RCP不需要和AGILCU直接進(jìn)行物理連接，它們通過(guò)虛擬鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

2  軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的軟件分為通訊程序、數(shù)據(jù)庫(kù)程序以及應(yīng)用程序。

2.1  通訊程序

通信程序可使用Delphi并根據(jù)三菱MC通訊規(guī)約來(lái)開(kāi)發(fā)通訊控件。該控件基于socket編程，sock-et通常也稱作“套接字”，是建立在傳輸層協(xié)議（主要是TCP和UDP）上的一種套接字規(guī)范，應(yīng)用程序通過(guò),，套接字,，來(lái)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請(qǐng)求或者應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。開(kāi)發(fā)mcclient控件作為客戶端訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)PLC。Mc-client參數(shù)可選，如遠(yuǎn)程主機(jī)IP地址及站號(hào)，連接方式TCP或UDP、端口號(hào)、訪問(wèn)的數(shù)據(jù)區(qū)域等等。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)時(shí)，可直接使用該控件發(fā)出鏈接請(qǐng)求，服務(wù)器端（PLC）偵聽(tīng)到請(qǐng)求后將作業(yè)響應(yīng)。鏈接建立后，根據(jù)應(yīng)用程序掃描周期，客戶端實(shí)時(shí)發(fā)出訪問(wèn)報(bào)文,從而進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

該應(yīng)用程序使用三個(gè)mcclient控件來(lái)分別實(shí)現(xiàn)與S/C、C/V、AGI的數(shù)據(jù)通訊。為滿足生產(chǎn)節(jié)拍及老煉工藝要求，通訊掃描周期設(shè)為50ms,經(jīng)運(yùn)行驗(yàn)證，該周期完全可以滿足其實(shí)時(shí)性要求。

2.2   數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)選用Oraclellg_oOracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是一個(gè)以關(guān)系型和面向?qū)ο鬄橹行墓芾頂?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件系統(tǒng)，使用基于“客戶端/服務(wù)器”模式結(jié)構(gòu)。客戶端應(yīng)用程序用于執(zhí)行與用戶進(jìn)行交互的活動(dòng)，可其接收用戶信息，并向“服務(wù)器端”發(fā)送請(qǐng)求。服務(wù)器系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)信息和各種操作數(shù)據(jù)的活動(dòng)。

數(shù)據(jù)庫(kù)可以存儲(chǔ)該軟件系統(tǒng)信息和庫(kù)位狀態(tài)、作業(yè)記錄、報(bào)警和錯(cuò)誤作業(yè)記錄等，同時(shí)，實(shí)時(shí)記錄貨物從入庫(kù)到出庫(kù)全路徑信息，以備故障恢復(fù)時(shí)使用。應(yīng)用程序使用ADO并通過(guò)ODBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行事務(wù)處理。

2.3  應(yīng)用程序

應(yīng)用系統(tǒng)程序用于實(shí)現(xiàn)控制策略和狀態(tài)監(jiān)視，應(yīng)用系統(tǒng)軟件的功能框圖如圖2所示。 

自動(dòng)作業(yè)是程序的核心部分，主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出、入庫(kù)線各工位的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)PDP屏狀態(tài)，通過(guò)RFID讀寫(xiě)器讀入PDP屏ID號(hào)和托盤ID號(hào)，并與托盤號(hào)一一對(duì)應(yīng)記錄，入庫(kù)后與貨位號(hào)一一對(duì)應(yīng)記錄。當(dāng)每組六塊屏入庫(kù)完成后,老煉系統(tǒng)觸發(fā)開(kāi)始老煉指令，然后根據(jù)工藝要求的老煉時(shí)間監(jiān)測(cè)老煉狀態(tài)，并在完成后出庫(kù)。

手動(dòng)作業(yè)可完成庫(kù)位調(diào)整，或少量屏的出、入庫(kù)操作。

査詢功能用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的主要數(shù)據(jù)記錄的査詢，包括所有作業(yè)的開(kāi)始和完成狀況、貨架庫(kù)位狀態(tài)、PDP屏的老煉情況統(tǒng)計(jì)等。同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)按時(shí)間的查詢和按作業(yè)號(hào)、貨位號(hào)等的查詢功能。

數(shù)據(jù)備份可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)的備份，同時(shí)存入設(shè)備的兩臺(tái)主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，并在每臺(tái)主機(jī)上建立數(shù)據(jù)備份文件。以用于監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)配置包括出入庫(kù)策略選擇及數(shù)據(jù)庫(kù)修復(fù)功能。

3  現(xiàn)場(chǎng)控制單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)場(chǎng)控制單元(LCU)硬件可選用三菱人機(jī)界面和Q系列PLC。人機(jī)界面用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制單元內(nèi)受控設(shè)備的監(jiān)控操作，PLC負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并處理該單元控制流程。

本系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)分布式控制來(lái)將系統(tǒng)受控設(shè)備細(xì)分為平面物流線(C/V)、堆棧(S/C)及老煉(AGI)三個(gè)控制單元。這樣，一旦某控制單元出現(xiàn)故障，就不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓，并且便于操作和維護(hù)。

3.1  RFID射頻技術(shù)應(yīng)用

RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)句，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識(shí)別工作不需要人工干預(yù)。RFID技術(shù)具備防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽數(shù)據(jù)可加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)。 

該系統(tǒng)可對(duì)堆棧生產(chǎn)線所有階段實(shí)施全方位自動(dòng)化控制管理。因此，采用RFID與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合的立體倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)可對(duì)PDP屏和托盤的存放位置、存放時(shí)間等用RFID電子標(biāo)簽管理,并對(duì)整個(gè)入庫(kù)、出庫(kù)、倒庫(kù)等各個(gè)環(huán)節(jié)規(guī)范化作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PDP屏制造全過(guò)程的跟蹤與追憶。

將RFID技術(shù)引入該系統(tǒng),可去掉手工書(shū)寫(xiě)輸入的步驟。RFID技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合可使制造企業(yè)合理有效地利用倉(cāng)庫(kù)空間，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速、精確、低成本運(yùn)行。該系統(tǒng)可將RFID信息與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，使倉(cāng)儲(chǔ)管理不僅可以靠RFID識(shí)別貨物,而且可以通過(guò)PLC控制機(jī)械手、傳送帶等自動(dòng)存放或提取儲(chǔ)存物品，從而為倉(cāng)儲(chǔ)管理全面自動(dòng)化提出了一種新思路。

3.2  系統(tǒng)容錯(cuò)處理

建立出入庫(kù)作業(yè)路由表，可以防止“滿入”和“空出”故障的發(fā)生。由于這種錯(cuò)誤將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)的貨物數(shù)據(jù)與實(shí)際庫(kù)存不一致，而一旦出現(xiàn)這種錯(cuò)誤，就只能通過(guò)人工在庫(kù)中查找，查找難度很大。為了避免此類錯(cuò)誤發(fā)生，在系統(tǒng)中可以設(shè)計(jì)臨時(shí)文件來(lái)記錄在途數(shù)據(jù)路由信息，并設(shè)有突發(fā)故障處理功能。這樣，從出/入庫(kù)操作開(kāi)始，便會(huì)形成在途數(shù)據(jù)文件，記錄相關(guān)信息，直到這一工作完成才刪除臨時(shí)文件。如果中途突然停電或其它故障出現(xiàn)，啟用突發(fā)故障處理功能，就可以根據(jù)在途歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

4  結(jié)語(yǔ)

PDP屏老煉堆棧生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的成功實(shí)現(xiàn),將大力促進(jìn)PDP顯示屏的國(guó)產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)該生產(chǎn)線中立體倉(cāng)庫(kù)與生產(chǎn)工藝的成功結(jié)合，也可為其它具備相似工藝的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)所借鑒。