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馬金平（1978－）

    男，廣東深圳人，碩士，深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院自動(dòng)化系教師，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工程、機(jī)器人。

近年來，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)分支，已進(jìn)入高速發(fā)展階段，運(yùn)動(dòng)控制器就是應(yīng)運(yùn)而生的一個(gè)獨(dú)立的控制類產(chǎn)品，隨著其不斷地發(fā)展，低成本、高可靠性和靈活性的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器被研制出來，同時(shí)在許多控制設(shè)備和過程控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展[1][2]。

基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器可以直接在現(xiàn)場(chǎng)通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)各種控制功能[3]，即可以真正實(shí)現(xiàn)全分布式控制，全分布式控制允許用戶將控制器放置在設(shè)備附近，極大地降低連線費(fèi)用，提高控制系統(tǒng)的可靠性，并大大提高靈活性。本文研制的基于網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)的立體倉(cāng)庫控制系統(tǒng)體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

1  自動(dòng)化立體倉(cāng)庫的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

立體倉(cāng)庫系統(tǒng)由立體倉(cāng)庫主站系統(tǒng)和倉(cāng)庫從站系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)（總線通信控制平臺(tái)）共同組成，立體倉(cāng)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

立體倉(cāng)庫的主站的機(jī)械系統(tǒng)主要是安裝工業(yè)計(jì)算機(jī)的移動(dòng)控制平臺(tái)，而工業(yè)計(jì)算機(jī)屬于主站控制設(shè)備，完成對(duì)從站系統(tǒng)的控制與監(jiān)控；從站是立體化倉(cāng)庫的核心部分，機(jī)械部分是完成倉(cāng)庫的動(dòng)作部分，包括X、Y軸的定位（完成對(duì)叉車的定位）、叉車的伸進(jìn)伸出、叉車平臺(tái)上貨物的傳動(dòng)、交換臺(tái)的動(dòng)作等。從站這邊控制部分是接收主站命令而完成動(dòng)作，并把從站設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反饋回主站設(shè)備，主站完成監(jiān)控功能。立體倉(cāng)庫的主站設(shè)備和從站設(shè)備通過PROFIBUS總線連接。

圖1  立體倉(cāng)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1  主站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫主站控制系統(tǒng)由工業(yè)計(jì)算機(jī)和通信主卡共同構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器的通信主卡插入工業(yè)計(jì)算機(jī)主板上的PC104插槽內(nèi)，在計(jì)算機(jī)上安裝通信主卡的驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)通信主卡進(jìn)行配置使其處于正常工作狀態(tài)，從而計(jì)算機(jī)和通信主卡共同構(gòu)成了通信主站控制系統(tǒng)。

從站系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器通信從卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和驅(qū)動(dòng)裝置共同構(gòu)成,通信從卡由PC104接口與運(yùn)動(dòng)控制器連接，運(yùn)動(dòng)控制器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，如圖1所示。

立體倉(cāng)庫的控制軟件由主站監(jiān)控程序和從站控制程序兩部分組成，主站系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和監(jiān)控，而從站收到運(yùn)動(dòng)規(guī)劃后進(jìn)行大量的計(jì)算，然后執(zhí)行動(dòng)作。

立體倉(cāng)庫主站控制程序的功能：編制動(dòng)作任務(wù)，動(dòng)作任務(wù)的分解，動(dòng)作任務(wù)調(diào)度及下達(dá)，從站運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控（倉(cāng)庫倉(cāng)位狀態(tài)、倉(cāng)庫小車當(dāng)前位置、故障報(bào)警）。

圖2是主站控制程序的流程圖。

2  從站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫從站控制系統(tǒng)由PROFIBUS DP通訊從卡、工控板及運(yùn)動(dòng)控制卡組成，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器的通信從卡和從站系統(tǒng)的工控板連在一起，使其能接受到主站的命令，按主站的要求進(jìn)行大量的計(jì)算，然后輸出正確的動(dòng)作指令。

從站程序的功能是接收主站的命令，分解命令并向主站送回命令反饋。從站運(yùn)行環(huán)境是DOS，這是一個(gè)單任務(wù)的操作系統(tǒng)，可以方便的執(zhí)行實(shí)時(shí)控制任務(wù)。圖3是從站的控制程序流程圖。

圖2  倉(cāng)庫主站控制程序流程圖

  圖3  立體倉(cāng)庫從站控制程序流程圖

3  結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控成為新型工業(yè)自動(dòng)化裝備的主流發(fā)展方向，本文應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器，設(shè)計(jì)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中得出以下結(jié)論：應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器通信控制平臺(tái)。通信控制平臺(tái)由主站系統(tǒng)、從站系統(tǒng)共同構(gòu)成，采用主從結(jié)構(gòu)的PROFIBUS DP控制方式，在通信過程中，主站發(fā)送控制指令而從站接受命令并執(zhí)行，并可將從站運(yùn)行狀態(tài)反饋回主站，從而主站可以實(shí)時(shí)監(jiān)控。從站由通信從卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共同構(gòu)成，將這種控制平臺(tái)應(yīng)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫控制系統(tǒng)中，成功地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制與監(jiān)控，同時(shí)降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和兼容性，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用提供了一個(gè)參考。

其他作者：陳偉（1967―），女，博士，河北樂亭人，深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝曉弘, 馬向華. 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)與現(xiàn)狀[J]. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī).2001,(1):7~8.

[2] 現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS專業(yè)委員會(huì).運(yùn)用PROFIBUS-DP實(shí)現(xiàn)分散自動(dòng)化[M].中國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì).2000:8~40.

[3] 孫燕林,羅利文. PROFIBUS總線在城市垃圾處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電氣自動(dòng)化.2003,(6):50~52.