引言

PDP顯示屏是國家發(fā)改委重點支持的產(chǎn)業(yè)化項目，該項目將填補國內(nèi)技術(shù)空白、實現(xiàn)PDP工藝設備國產(chǎn)化，因而是加快民族工業(yè)發(fā)展的重要途徑之一。

屏老煉立體倉庫是由立體貨架、有軌巷道堆垛機、出入庫屏托盤輸送機系統(tǒng)、老煉加工系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、計算機管理系統(tǒng)以及其他輔助設備組成的復雜的自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用一流的集成化物流理念，采用先進的控制、通訊和信息技術(shù)，按照特定的控制策略完成PDP屏的自動、有序、快速、精準、高效的入庫出庫作業(yè)。

PDP屏老煉是PDP屏生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),老煉立體倉庫在可實現(xiàn)屏緩存功能的同時，還應實現(xiàn)PDP屏的自動老煉，以遠程控制系統(tǒng)（RCP）實時監(jiān)測屏的老煉狀態(tài)。

1  控制系統(tǒng)設計

1.1  控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能

本文的立體倉庫由一條入庫線、一條出庫線、一臺堆垛機和兩列12X32庫位高層貨架構(gòu)成。主要控制S/C（機械臂），AGV（智能）,C/V（傳送帶）,AGI（老煉）等設備，以控制堆棧車的精確位置，實現(xiàn)堆棧車平穩(wěn)加減速，優(yōu)化堆垛機的行駛距離，實現(xiàn)貨物的各種移動操作以及貨物的自動入庫、出庫等功能。

移載機將PDP屏移至平面物流C/V上,再將屏移動至分揀工位,RFID讀寫器可讀出屏的RFID碼，并對屏的老煉狀況進行甄別，將有問題的屏輸送至人工檢測點,合格的屏入庫，然后使用提升機將屏移至入庫臺，由AGV取屏入庫，實現(xiàn)屏的自動老煉，最后待老煉結(jié)束后出庫。

1.2  控制系統(tǒng)構(gòu)成

控制系統(tǒng)是由遠程控制系統(tǒng)（RCP）和現(xiàn)場控制系統(tǒng)（LCU）構(gòu)成分布式架構(gòu)，RCP控制程序使用Delphi自行開發(fā)設計，構(gòu)建基于Oradellg的數(shù)據(jù)庫雙機熱備系統(tǒng)，主要包括出入庫管理（出入庫的原則和優(yōu)化調(diào)度）以及對庫存等信息及其與其他系統(tǒng)的接口管理。通過三菱MELSEC通訊規(guī)約（MC規(guī)約）可實現(xiàn)和現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時交互?，F(xiàn)場控制系統(tǒng)分為S/C、C/V、AGI三個系統(tǒng),分別實現(xiàn)各單元受控設備的監(jiān)控功能。

1.3  系統(tǒng)控制策略優(yōu)化

屏老煉立體倉庫系統(tǒng)對屏老煉時間和出入庫效率有嚴格要求。屏老煉的作業(yè)周期主要由出入庫操作時間、取貨放貨的操作時間和堆垛機行駛時間三部分組成，其中堆垛機的行駛時間是屏老煉作業(yè)周期的重要決定因素之一，它與行駛距離存在一一對應的單調(diào)關(guān)系，同時也與能耗息息相關(guān)。所以，在一次作業(yè)周期中，堆垛機的行駛距離是屏老煉立體倉庫的重要指標之一，最大程度減小行駛距離是優(yōu)化的重點。

PDP屏老煉堆棧生產(chǎn)線運行策略以單作業(yè)循環(huán)為主，在單作業(yè)循環(huán)中，堆垛機一次只執(zhí)行一個存或取命令。一個單存作業(yè)循環(huán)的時間等于堆垛機從出入庫臺裝上貨物、行走到存放位置、再把貨物存放在貨架上并返回到出入庫臺的時間總和。單取作業(yè)循環(huán)的時間同樣可以用上述的方法進行計算。當入庫臺有六塊信息完整的PDP屏時，系統(tǒng)將可以自動入庫，該六塊屏作為一組，由堆垛機取屏并放入距離入庫臺最近的空貨架位。屏老煉完成后，可成組出庫。

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

為適應生產(chǎn)節(jié)拍，也可對庫位進行優(yōu)先級分區(qū)，從入庫臺側(cè)開始將庫位分為多個區(qū)（如分為A、B、C等3個區(qū)），貨位區(qū)從近至遠，優(yōu)先級由高至低。入庫時，可先對高優(yōu)先級A區(qū)放入5組PDP屏，對中優(yōu)先級B區(qū)放入4組PDP屏，對低優(yōu)先級C區(qū)放入3組PDP屏,從而減少堆垛機的移動距離，提高出入庫效率。

每塊PDP屏的正常老煉時間相同，出庫時仍可以入庫時的分組,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，只有當該屏老煉結(jié)束且有空托盤，同時該庫位不執(zhí)行老煉動作，并需等待其它屏老煉完成后才行），系統(tǒng)將自動生成出庫作業(yè)并進入出庫等待狀態(tài)，再按先入先出原則出庫。表1所列是系統(tǒng)的優(yōu)先級分區(qū)策略表。

1.4  網(wǎng)絡架構(gòu)

RCP和主控單元S/CLCU和C/VLCU可通過以太網(wǎng)通訊，和AGILCU則通過H網(wǎng)通訊?？刂葡到y(tǒng)網(wǎng)絡架構(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)絡總距離可達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)，以便為控制流程實現(xiàn)和現(xiàn)場人機接口程序的編制提供方便。同時，該網(wǎng)絡架構(gòu)簡單，RCP不需要和AGILCU直接進行物理連接，它們通過虛擬鏈路進行數(shù)據(jù)交互。

2  軟件設計與實現(xiàn)

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

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)約來開發(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，應用程序通過,，套接字,，來向網(wǎng)絡發(fā)出請求或者應答網(wǎng)絡請求。開發(fā)mcclient控件作為客戶端訪問現(xiàn)場PLC。Mc-client參數(shù)可選，如遠程主機IP地址及站號，連接方式TCP或UDP、端口號、訪問的數(shù)據(jù)區(qū)域等等。應用程序設計時，可直接使用該控件發(fā)出鏈接請求，服務器端（PLC）偵聽到請求后將作業(yè)響應。鏈接建立后，根據(jù)應用程序掃描周期，客戶端實時發(fā)出訪問報文,從而進行數(shù)據(jù)交互。

該應用程序使用三個mcclient控件來分別實現(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，通訊掃描周期設為50ms,經(jīng)運行驗證，該周期完全可以滿足其實時性要求。

2.2   數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫選用Oraclellg_oOracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個以關(guān)系型和面向?qū)ο鬄橹行墓芾頂?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理軟件系統(tǒng)，使用基于“客戶端/服務器”模式結(jié)構(gòu)?？蛻舳藨贸绦蛴糜趫?zhí)行與用戶進行交互的活動，可其接收用戶信息，并向“服務器端”發(fā)送請求。服務器系統(tǒng)負責管理數(shù)據(jù)信息和各種操作數(shù)據(jù)的活動。

數(shù)據(jù)庫可以存儲該軟件系統(tǒng)信息和庫位狀態(tài)、作業(yè)記錄、報警和錯誤作業(yè)記錄等，同時，實時記錄貨物從入庫到出庫全路徑信息，以備故障恢復時使用。應用程序使用ADO并通過ODBC訪問數(shù)據(jù)庫，同時對數(shù)據(jù)庫進行事務處理。

2.3  應用程序

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

自動作業(yè)是程序的核心部分，主要用于實時監(jiān)測出、入庫線各工位的運行狀態(tài)，監(jiān)測PDP屏狀態(tài)，通過RFID讀寫器讀入PDP屏ID號和托盤ID號，并與托盤號一一對應記錄，入庫后與貨位號一一對應記錄。當每組六塊屏入庫完成后,老煉系統(tǒng)觸發(fā)開始老煉指令，然后根據(jù)工藝要求的老煉時間監(jiān)測老煉狀態(tài)，并在完成后出庫。

手動作業(yè)可完成庫位調(diào)整，或少量屏的出、入庫操作。

査詢功能用于實現(xiàn)系統(tǒng)運行中的主要數(shù)據(jù)記錄的査詢，包括所有作業(yè)的開始和完成狀況、貨架庫位狀態(tài)、PDP屏的老煉情況統(tǒng)計等。同時還要實現(xiàn)按時間的查詢和按作業(yè)號、貨位號等的查詢功能。

數(shù)據(jù)備份可實現(xiàn)系統(tǒng)運行歷史數(shù)據(jù)的備份，同時存入設備的兩臺主機數(shù)據(jù)庫，并在每臺主機上建立數(shù)據(jù)備份文件。以用于監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時恢復數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)配置包括出入庫策略選擇及數(shù)據(jù)庫修復功能。

3  現(xiàn)場控制單元的設計與實現(xiàn)

現(xiàn)場控制單元(LCU)硬件可選用三菱人機界面和Q系列PLC。人機界面用于現(xiàn)場級控制單元內(nèi)受控設備的監(jiān)控操作，PLC負責數(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)分布式控制來將系統(tǒng)受控設備細分為平面物流線(C/V)、堆棧(S/C)及老煉(AGI)三個控制單元。這樣，一旦某控制單元出現(xiàn)故障，就不會導致整個控制系統(tǒng)癱瘓，并且便于操作和維護。

3.1  RFID射頻技術(shù)應用

RFID是一種非接觸式自動識別技術(shù)句，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作不需要人工干預。RFID技術(shù)具備防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽數(shù)據(jù)可加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點。 

該系統(tǒng)可對堆棧生產(chǎn)線所有階段實施全方位自動化控制管理。因此，采用RFID與計算機監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合的立體倉儲管理系統(tǒng)。系統(tǒng)可對PDP屏和托盤的存放位置、存放時間等用RFID電子標簽管理,并對整個入庫、出庫、倒庫等各個環(huán)節(jié)規(guī)范化作業(yè)，從而實現(xiàn)對PDP屏制造全過程的跟蹤與追憶。

將RFID技術(shù)引入該系統(tǒng),可去掉手工書寫輸入的步驟。RFID技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合可使制造企業(yè)合理有效地利用倉庫空間，實現(xiàn)系統(tǒng)的高速、精確、低成本運行。該系統(tǒng)可將RFID信息與計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來，使倉儲管理不僅可以靠RFID識別貨物,而且可以通過PLC控制機械手、傳送帶等自動存放或提取儲存物品，從而為倉儲管理全面自動化提出了一種新思路。

3.2  系統(tǒng)容錯處理

建立出入庫作業(yè)路由表，可以防止“滿入”和“空出”故障的發(fā)生。由于這種錯誤將導致數(shù)據(jù)庫的貨物數(shù)據(jù)與實際庫存不一致，而一旦出現(xiàn)這種錯誤，就只能通過人工在庫中查找，查找難度很大。為了避免此類錯誤發(fā)生，在系統(tǒng)中可以設計臨時文件來記錄在途數(shù)據(jù)路由信息，并設有突發(fā)故障處理功能。這樣，從出/入庫操作開始，便會形成在途數(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)進行處理。

4  結(jié)語

PDP屏老煉堆棧生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的成功實現(xiàn),將大力促進PDP顯示屏的國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。同時該生產(chǎn)線中立體倉庫與生產(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。