堆垛机控制器的备份与应用

兑幸福 王宜江

摘  要：由于德马泰克堆垛机控制器采用的是软PLC，安装在基于Windows XP操作系统的工控机上，近几年来辅料高架库的堆垛机控制器经常出现蓝屏死机情况，生产随着堆垛机的故障中断运行。在分析堆垛机控制器的工作原理后，决定选择重新备份控制器的方法在控制器出现蓝屏死机时通过快速更换解决停机问题，但由于原系统的硬件板卡、操作系统都已经过时，与新购置的工控机都不兼容，只能通过重新安装老系统并自行设置参数的方法进行备份，经过多次探索和尝试，维修人员终于掌握了控制的备份方法，并在别的高架库中推广应用，取得了较好的效果。

关键词：堆垛机;工控机;CP5613网卡;操作系统

1.引言

河南中烟黄金叶生产制造中心装备有16台堆垛机，分别安装在原料、辅料库和成品高架库，这些堆垛机都是从德国进口，品牌为德马泰克，控制器采用的是基于西门子工控机的软PLC，使用两块西门子的CP5613网卡通过Profeibus_DP现场总线与堆垛机上的子站通讯，控制堆垛机的运行，因此控制系统的稳定起决于工控机的可靠性。近期，辅料高架库堆垛机的工控机经常出现蓝屏死机问题，造成控制器也无法运行，需要重新启动才能恢复正常，但重新启动后堆垛机上的任务会丢失，操作人员还要手动把丢失的任务找回来才能正常运行，长时间的恢复过程严重了正常生产，而且处理过程中稍不注意就会出现任务交叉错误的问题，把卷烟材料送错，存在严重的产品质量隐患，而且如果工控机重新启动失败或彻底损坏，整个高架库就不能运行，因为没有备用设备，修好可能需要数天时间，届时全厂生产都可能停止。

2.原因分析

虽然西门子的工控机是基于工业环境设计，不采用散热风扇等易损件，可以在恶劣的环境中长时间运行，但随着时间的推移，内存条、硬盘等配件仍然存在老化分風险;而且工控机采用的是window操作系统，运行中也会出现垃圾文件，影响设备的运行速度，问题严重到一定程度后就会造成蓝屏死机等问题，如果不及时处理就会发展到硬件损坏造成堆垛机不能运行，如果卷烟材料不能及时出库，后果将不堪设想。

3.方案设计和选择

由于工控机的损坏时间存在不确定性，即使蓝屏也可能会工作几个月甚至几年，也可能几天就彻底损坏，但就全厂生产而言，不能寄希望与这些不确定的因素，因此，维修人员设计两种解决方案，一种是采用PLC硬件替代软PLC，另一种是克隆一台相同配置的工控机。两种都是采取备用机的方式保证在工控机损坏时可以补上，短时间内即可替换使用，保证设备无忧生产。

（1）PLC硬件替换方案

PLC硬件替换方案就是采用成熟的西门子S7-300PLC替换现有的软PLC。从性能上讲，S7-300PLC的运算速度和内存容量等参数完全可以满足运行的需求，但是，在替换过程当中需要重新进行硬件安装、接线、调试，特别是控制程序项目中的参数也需要重新配置，由于维修人员对程序不是太熟悉，还需要厂家的技术支持，配置后的兼容性还需要进行测试，存在诸多不确定因素。

（2）克隆相同配置工控机

该方案需要采购一台工控机，然后在系统中安装软PLC，与堆垛机的通信的CP5416网卡还需要重新配置，如果完全按照地址和参数进行配置，克隆出的工控机与原设备完全一致。对控制程序的改动不大，维修人员完全可以自主进行。

硬件替换方案对维修人员的技术要求比较高，而且还可能存在兼容性的风险。克隆相同配置的方案可以复制一台相同配置的工控机，对原控制程序的修改量不大，风险较小，维修人员自己动手即可完成。综合考虑之后决定选择第2种方案。

4.方案实施

确定方案二后，维修人员随机展开了方案规划，从购买硬件到硬件配置都做足了功课，为方案实施做好准备。

（1）购买工控机并安装软件

按照原堆垛机工控机的型号购买时，发现该型号工控机早已经停产，只能购买较新型号的产品，但新产品自带的是Windouws 7操作系统，而西门子的软PLC与新操作系统也可能存在兼容性问题，于是维修人员就在新机器上按照了windows XP操作系统，又安装老版本的西门子STEP7编程软件，把所有的工控软件都恢复到原先的老操作系统环境中。

（2）购买和设置Profeibus_DP网卡

工控机是通过两个Profeibus_DP网卡与堆垛机进行通讯的，型号为CP5613 A1，但在市场上只能买到新型号的CP5613 A2网卡，安装时需要在BIOS里面进行设置网卡在插槽里面的地址，设置的地址为：

CP5613 A2 Karte 1 -> Adresse 0 -> Slot 2 -> IRQ 05 -> Line 2

CP5613 A2 Karte 2 -> Adresse 1 -> Slot 6 -> IRQ 05 -> Line 2

CP5613 A2 Karte 3 -> Adresse 2 -> Slot 4 -> IRQ 10 -> Line 4

（3）安装CP5613 A2驱动和配置网卡

由于网卡型号不一致，堆垛机项目里的网络配置不识别新网卡，于是又从西门子官网上下载了新的网卡驱动程序，安装网卡驱动后，原来的网络配置不识别新网卡，参数还需要重新设置，在PLC的PC STATION中添加网卡并进行设置，设置参数如下图1所示。

（4）装载堆垛机PLC控制程序

将原来工控机上的PLC控制程序移植到硬盘，然后通过硬盘导入程序，启动PLC后，控制界面绿灯亮起，至此备份机安装调试完毕。

5.效果检验

新的工控机备份系统配置完成后，维修人员将工控机搬到辅料库进行测试，将原来的工控机IP地址记录下来后拆除，再安装上新的工控机，上电后把网络地址设为记录的原工控机的地址，手动设置一个任务，让堆垛机自动学习记录认址片位置，保存记录，然后从WCS上下发一个取货任务，堆垛机自动执行，工作效果良好。将原来的工控机替换回来，总共用时15分钟，如果高架库再出现工控机故障时可以快速进行切换，起到了备份冗余的效果。

6.结束语

该种德马泰克堆垛机那个时期在烟草行业有大量应用，采用的都是基于工控机的软PLC，随着时间的推移，基本都出现了设备老化蓝屏死机的问题。该方法成功掌握了工控机的备份机技术，实现了工控机故障时的快速切换，具有非常好的推广前景。

参考文献：

[1]宋佳妮.一种基于PLC的堆垛机[J].起重运输机械，2021（24）：34-39.

[2]田峰，韩绍军.PLC在堆垛机控制系统中的应用[J].制造业自动化，2000（08）：66-68.

[3]蒙重宝.自动化立体仓库堆垛机的控制与设计研究[J].科技风，2020（34）：16-17.

作者简介：

兑幸福（1972—），河南中烟黄金叶生产制造中心物流分中心设备管理员，在物流设备管理及工控自动化方面有深入研究。