近些年来, 自动化立体仓库应用越来越加广泛, 从上世纪60年代开始, 我国已经开始自动化立体仓库的建设, 仓储物流技术得到普遍重视。监控系统是自动化立体的重要组成部分, 是自动化立体仓库管理、监控功能实现的主要基础, 处于上位管理级和下位控制级之间, 对自动化立体仓库运行的可靠性、安全性有着重要影响。
在自动化立体仓库监控系统中, 国外应用的大多是成熟组态软件设计的, 比如德国西门子Win CC、美国Wonderware公司In Tou等, 虽然存在复杂程序脚本易死机的不足, 但其界面较为美观, 可以实现对出入库等的实时监控。
就我国自动化立体仓库现状来看, 在技术研究、设备开发等方面已经有了长足进步, 但是受传统的重生产、轻流通观念限制, 自动化立体仓库监控系统方面发展较为缓慢, 远远落后于国外先进水平, 对自动化立体仓库管理水平的提升造成了阻碍。
在现代社会经济发展中, 物流越来越频繁, 对经济发展的影响越来越大, 自动化立体仓库系统作为一种先进物流技术, 提高系统运行水平十分重要。监控系统作为自动化立体仓库系统的重要组成部分, 加强对监控系统的研究, 改进当前监控系统的不足, 有着重要现实意义。
本文就针对自动化立体仓库监控系统实时性差的问题, 通过分析监控系统的需求、功能, 利用仿真和组态软件, 设计三维可视、实时监控的监控系统。
在自动化立体仓库三维可视监控系统设计开始之前, 必须对其需求与功能加以了解, 才能保证设计的监控系统符合实际情况, 具有实用性, 这也是系统建模的重要依据。自动化立体仓库监控系统的需求与功能主要包括五个方面, 分别是:
(1) 安全登录, 是系统运行安全稳定的基本保障, 通过在登录系统中设置账号、密码和等级权限, 预防无关人员登录操作。 (2) 监控主界面, 是自动化立体所有活动的展示平台, 也是整个监控系统的核心所在, 可以直接观察、了解仓库的出入库状态、叉车位置等情况。 (3) 实时趋势图, 是反应立体仓库货物动态变化情况的重要途径, 多使用曲线图, 对货物信息的查询、管理有着重要作用。 (4) 系统报警, 主要是针对仓库运行过程中发生的故障问题, 发出报警信息, 提高故障排除效率, 包括系统报警日志、汇总窗口等。 (5) 报表生成, 是立体仓库生产管理的重要工具, 记录着生产过程中的各种数据, 对生产状况查询、管理决策等有着重要作用, 存储格式需要根据接口模式来选择, 多为ODBC或DBF。以仿真软件和组态软件为基础, 自动化立体仓监控系统功能的实现如图1所示。
仿真软件是一种重要的优化方法, 是通过对系统方案的模拟仿真, 来验证其合理性、科学性, 从中选择最佳的方案。对于自动化立体仓库监控系统而言, 仿真的结构由硬件PLC、软件RSTest Stand仿真平台两部分, 前者负责采集现场数据、逻辑控制设备, 后者负责模拟仿真设备和执行过程, 两者间以RSLinx通信软件实现数据传输, 具体如图2。
在仿真软件的监控三维可视化开发中, 其方法步骤如下:
首先, 工程创建。在仿真软件RSTest Stand中, 找到File→New, 建立新的项目, 定名litiku并选择硬盘存储途径, 为其它项目文件、组间提供存储位置。
其次, 组态通信建立。在RSTest Stand与控制器之间, 本设计采取OPC服务器通信方式, 采取的RSLinx, 客户端是RSTest Stand, 彼此间可以进行点对点通信。在通信服务器建立中, 打开RSLinx软件, 点击菜单栏中的DDE/OPC→Topic Configuration选项, 在Topic List中建立新主题, 定名litiku_topic, 然后, 从数据源窗口中, 选择处理器模块, 确定通信处理器MicroLogix1500与litiku_topic间通信, 最后, 点击Apply项, 就可以建立OPC服务器。在服务器建立之后, 从RSTest Stand菜单栏的查看选项中, 依次打开工程属性、属性编辑器、通信项、浏览有效服务器项后, 选择RSLinx Classic OPC Server, 点击确定后, 就可以完成系统服务器、客户端的配置与连接, 以保证上位仿真机能够实现对底层PLC数据的采集。
第三, 设备资源创建。在项目创建和通信配置完成后, 需要进行系统仿真环节, 此时, 就必须创新设备资源, 满足仿真系统需求, 使其能够完成执行过程。设备资源的创新有两种方式, 一是利用软件自带的设备资源库;二是用户自定义, 本文采取的是第二种方式, 其方法是:从项目模型的litiku文件夹中选择New Resource, 双击显示资源属性对话框, 设置新资源名称、类别, 即可得到新建设备资源。
第四, 资源变量定义。在设备资源中, 各个资源都有其特有的变量, 其作用包括连接和流程图编写两方面。在变量连接中, 有内部连接和外部连接两类, 前者是资源变量之间的互相连接, 使变量间可以相互作用;后者是资源变量与PLC变量标签的连接, 实现仿真软件与PLC间数据相互传输。在设备资源变量定义中, 依次点击Variables、Add Variable, 就对变量添加了新标签, 设置标签的名字、类型和初始值等, 用Connections、Tag分别表示内、外部连接。
第五, 流程图编写。设备资源本身与变量定义都无法使其具备属性, 比如传感器资源本身是没有检测功能的, 需要通过流程图编写来完善。在流程图编写中, 先右击选定需要编写的资源, 选定Logic View后打开流程图编辑器, 从工具栏中选定流程图编辑元素, 填入相应的程序语句, 即可得到需要的流程图。
第六, 三维模型创建。通过点击菜单栏Scence→New Scence新建三维场景;然后, 从图形库中选择图形后将其拖拽到视图中, 双击图形后对图形位置、大小、颜色等进行设置, 构建出立体仓库的虚拟模型, 如图3所示。
第七, 变量控制建立。三维场景中建立的立体仓库虚拟模型在初始是静态的, 为了反映仓库动态执行过程、现场情况, 就需要建立变量控制, 也就是把图形属性与对应资源变量关联起来, 具体方法是:右键点击目标图形, 选择Object→Variable Controls, 显示变量控制对话框, 根据对话框右边的图形属性, 将对应的资源变量拖拽到控制目标图形属性上。
最后, 操作平台建立与仿真调试。创建新的空操作台, 点击litiku文件夹New Operator Consoles项, 将新建空操作台引入其中, 再把仿真软件中的指示灯、按钮等操作台设备拖拽添加到操作台上, 即可完成操作台建立;通过点击操作台仿真按钮, 仿真软件就会模拟仓库运行过程, 观察运行效果, 对于不理想情况可以通过编辑状态修改来更正, 也可以根据用户自身需求, 对参数进行修改, 从而改变立体仓库中相关系统设备运行情况。
组态监控系统包括三个组成部分, 分别是PLC控制器、组态软件和数据库, 控制器与组态软件间数据传输是通过RSLinx OPC服务器完成的。在组态软件基础上设计监控系统功能, 其方法步骤与仿真软件基本类似, 具体为:
首先, 项目创建。使用组态软件RSView32, 点击File→New创建新项目, 名与存储与上述相同。
其次, 组态通信。OPC服务器建立与上述完全相同, 都是通过RSLinx软件完成的。但客户端改为RSView32, 需要从其项目管理器System文件夹选择Node项, 在节点编辑器中命名为litiku_node, 选择OPC Server作为数据源, 服务器列表、类型、访问路径依次选择RSLinx Remote OPC Server、Local、litiku_topic, 实现上位机组态软件对底层PLC数据的采集。
第三, 标签数据库。在RSView32的ystem文件夹中, 打开Tag Database, 得到编辑器, 点击Edit→New Folder, 创新标签文件夹, 保存、管理立体库监控系统相关模拟量、数字量标签。
第四, 界面创建。直接调用RSView32自带图形或者使用直线、矩形等基本图形并填充颜色, 就可以创建出合适的界面, 具体过程是从Graphics文件夹中找到Display, 打开图形显示编辑器, 按上述方法进行界面创建。
第五, 动画连接。动画连接是画面动作实现的步骤, 要关联图形元素与对应的标记变量, 当任务复杂时, 需通过VBA程序来完成, 动画连接的对话框中包括图形位置、颜色变化、填充以及可见、旋转等多方面属性。
第六, 实时趋势图。创建保存Trend新画面, 在工具栏趋势图项中建立趋势图画面, 双击后得到对话框, 分别对横轴时间、纵轴数量、数据源以及画笔标签、线条颜色进行设置。
第七, 报警设置。一是在标签数据库中新建报警标签, 设置等级、提示信息等;二是新建报警画面, 通过报警汇总按钮, 建立报警汇总信息表, 加入标签名称、报警等级和时间以及提示信息等;三是设置报警日志, 在对话框中设置保存时间、路径等。
第八, 数据库连接。一是创建ODBC数据源, 以将数据记录存储到数据库中, 按照控制面板、管理工具、数据源顺序依次打开, 点击DNS→添加→Microsoft Access Driver, 加入新数据源;二是创建数据记录模型, 通过Data Log Setup的对话框, 设置存储格式、时间间隔与数据标签即可。
在现代自动化立体仓库中, 对监控系统的要求越来越高, 实现监控系统三维可视、实时性是必然要求。对此, 本文通过利用仿真软件和组态系统, 研究了三维监控与监控功能实现的方法, 设计出三维可视化立体仓库监控系统, 为自动化立体仓库监控系统的改进提供借鉴。
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