基于CC—Link总线工厂智能仓储监控系统的设计

储琴

摘 要：为了提高工厂的自动化和智能化水平，工厂仓储系统作为其中一个重要环节，其自动化和智能化水平迫切有待提高。文中针对某工厂仓储系统的管理要求，基于CC-Link现场总线通讯技术，主要实现了该工厂仓储系统的货物分拣和环境监控系统设计。通过该系统，操作人员可实现远程发送货物的分拣命令和环境温湿度命令设置，并实时监控货物自动分拣、自动存储和仓储环境，提高工厂仓储系统的自动化和智能化水平，进而提高工厂的管理效率。

关键词：智能仓系统；CC-Link总线；货物分拣；环境监测

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）11-00-02

0 引 言

《国家十二五规划》提出改造提升制造业，推动重点产业结构调整。工厂的自动化和智能化水平提升正是我国制造业提升和转型的一个重要方面。为提高工厂自动化和智能化水平，工厂仓储系统作为其中一个重要环节，其自动化和智能化水平迫切有待提高。传统的工厂仓库管理系统主要采用人工记录单据的方式，这种方式不但费时费力，还容易造成人为损失，而且劳动力成本高。随着企业规模不断扩大，产品结构越来越复杂，且市场竞争对仓库流动性管理的要求也日益提高，因此，仓库智能化管理的研究具有很高的价值。

本文针对某工厂仓储系统的管理要求，基于CC-Link现场总线通讯技术，主要实现该工厂仓储系统的货物分拣和环境监控系统的设计。通过该系统，操作人员可实现远程发送货物分拣命令和环境温湿度设置命令，并实时监控货物自动分拣、自动存储和仓储环境，提高工厂仓储系统的自动化和智能化水平，提高工厂效率。

1 监控系统整体设计

为能实时方便地监控仓储系统货物的分类和环境温湿度变化情况，本文设计了一套货物分拣和温湿度监控系统。货物分拣和温湿度监控系统通过CC-Link总线的方式与上位机控制系统进行通信。由于采用CC-Link总线通信技术，因而避免了繁冗的系统接线，降低了系统故障率，提高了系统工作效率。系统整体机构如图1所示。

图1中，该监控系统由一个主站和两个从站构成。主站由主站模块FX2N-16CCL-M和主单元FX2N-16M组成，从站分别由从站模块FX2N-32CCL和从站单元FX2N-32M组成。主从站之间通过CC-Link主从站模块进行通信。上位机监控系统通过主站向从站发送货物分拣命令和环境设置信息，接受从站实际货物分拣和环境情况信息。

图1 监控系统整体结构图

（1）货物分拣从站：将货物进行分类和存储，提高效率和空间利用率。货物分拣的速度和质量直接影响到整个仓储系统的效率和服务水平。

（2）环境监测从站：监控仓库的温湿度和烟雾报警系统。

2 CC-Link现场总线特点及通信方式

CC-Link是控制与通信链路系统（Control&Communication Link）的简称，可以同时高速处理控制的信息数据，是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线。该总线数据容量大，通信速度可多级选择，是一个复合、开放、适用性强的网络系统，能够适应从较高级的管理网络到较低层的传感器层网络的不同范围。一般情况下，CC-Link网络可由1个主站和64个从站组成，整个系统通过屏蔽双绞线连接。CC-Link具有高速的数据传输速率，最高可达到10 Mb/s，其底层通信协议遵循RS 485[1，2]。

CC-Link总线提供循环传输和瞬时传输两种通信方式，一般情况下，CC-Link主要采用循环传输的方式进行通信。主站按照从站站号依次轮询从站，从站给予响应。无论是主站访问从站还是从站响应主站，都是按照站号进行，从而避免由通信冲突造成的系统瘫痪[3，4]。

3 监控系统硬件设计

3.1 货物分拣从站

货物分拣从站的主要任务是接收主站发来的分类指令，对货物进行分类并存储，并实时向主站反馈分类情况，即按照分类指令要求所存储的不同类别的货物数量。以货物颜色和材质分类要求为例，从站的主要工作包括：当系统上电之后，按下开始按钮，PLC控制程序启动传送带工作，当颜色传感器检测出货物为白色，金属传感器检测出货物为金属材质时，反馈信号送给PLC对货物进行准确定位，程序控制气动阀1动作将该货物推进物料槽1中；当检测出的货物为白色非金属时，气动阀3动作将货物推进物料槽3中；当检测出的货物为黑色金属时，气动阀2动作将货物推进物料槽2中；当检测出的货物为黑色非金属时，气动阀4动作将货物推进物料槽4中。该分拣系统中，不同颜色和材质的货物定位主要是通过控制程序记忆传感器的状态，从而确定货物定位的地点以及从初始位置到定位地点的距离。通过多次测试计算出该分拣系统的脉冲单量，根据定位距离和脉冲当量计算出电机转动的圈数，并通过旋转编码器测出电机旋转的圈数与设定值进行比较，最终实现货物的精确定位。分拣从站的结构如图2所示。

图2 分拣从站结构图

3.2 环境监控从站

环境监控从站的主要任务是接受主站发来的环境要求指令，按照该指令调节中央空调的制冷、制热模式及送风量，实时监测仓储温湿度并发送给主站。若出现环境紧急情况，能够实现声光灯报警、开启急救设备，并传送至主站。环境监控从站的结构如图3所示。

图3 环境监控从站结构图

4 监控系统软件设计

4.1 通讯程序设计

CC-Link网络初始化程序如图4所示。主要是对网络进行参数设置。包括对整个CC-Link现场网络进行统一规划，确定各单元的设备类型、网络单元数、各单元所占的站数，以及各站的特性。

主站PLC部分控制程序如图5所示，读取主站模块FX2N-16CCL-M模块中的温湿度值、烟雾报警器状态值并显示，读取分拣从站分类情况并显示。

图4 CC-Link通信初始化程序 图5 主站PLC部分控制程序

环境监控从站、分拣从站部分控制程序如图6所示，环境监控从站PLC将温湿度值和报警状态值写入从站模块FX2N-32CCL中，分拣从站将分拣情况写入从站模块FX2N-32CCL中。

图6 从站部分控制程序

4.2 监控界面设计

本监控系统采用工业级监控软件组态王设计监控界面。系统的监控界面包括图7所示的主站监控界面和图8所示的从站监控界面两部分。主站监控界面主要包括货物分拣的情况显示、环境温湿度和烟雾报警的状态显示；从站主要实时显示货物分拣的流程、环境温湿度等各个监控点情况，供工作人员远程监控。

图7 主站监控界面

图8 从站监控界面

5 结 语

基于CC-Link总线的智能仓储监控系统，使用户在中央控制室能实时监控仓储中货物分拣和环境温度的变化情况，一方面实现了直接监控，免去工作者手工分类、人工抄录等工作，提高了仓储系统的自动化程度和水平，加快工厂自动化和智能化实现的进程；另一方面基于总线的通信方式，使得控制系统接线大大减少，降低控制成本和排故风险，提高控制效益。

参考文献

[1]日本三菱电气株式会社.CC- Link 技术手册 [Z].2001.

[2]陈启军，覃强，余有灵.CC-LINK控制与通信总线原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3]阳宪惠.现场总线技术及其应用 [M].北京：清华大学出版社，1999.

[4]徐晓燕，严海磊.基于CC-Link的锅炉风机控制系统设计[J].计算机测量与控制，2010，18（8）：1780-1782.