PROFINET在物流高架庫中的應(yīng)用研究

廖文宇

具有全面的TCP/IP能力，能夠為用戶提供故障安全通信以及集成診斷，為整個企業(yè)范圍內(nèi)所有層級的數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的支持，這些能力顯著的提高了用戶系統(tǒng)的性能。PROFINET在物流高架庫中的應(yīng)用，很大程度上提高了系統(tǒng)維護(hù)的輕便性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及系統(tǒng)架構(gòu)的合理性。

關(guān)鍵詞：PROFINET；物流高架庫；應(yīng)用

1.前言

隨著經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在物流領(lǐng)域中，其實現(xiàn)了物流系統(tǒng)由集中式控制向自動化分布式控制的轉(zhuǎn)變。PROFINET是一種開放、創(chuàng)新的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，隨著信息技術(shù)以及以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將PROFINET集成到物流高架庫中，能夠使物流高架庫的擴(kuò)展配置、通信選擇、遠(yuǎn)程服務(wù)功能以及診斷能力變的更好，值得廣泛的推廣和應(yīng)用。

2.PROFINET的概述及特點

PROFINET是由PI提出的開放、創(chuàng)新的標(biāo)準(zhǔn)，通過使用PROFINET，能夠?qū)⒒诮M件的分布式以及簡單的分布式I/O與對響應(yīng)時間要求嚴(yán)格的應(yīng)用集成到以太網(wǎng)中。PROFINET的特點表現(xiàn)為以下幾個方面：其一，PROFINET技術(shù)能夠?qū)CP/UDP、以太網(wǎng)以及IP當(dāng)做通信的基礎(chǔ)，然后對通信進(jìn)行相應(yīng)的更改，對于響應(yīng)時間要求相對較高的應(yīng)用；其二，使用PROFINET能夠?qū)崿F(xiàn)操作者以及構(gòu)造者對成套設(shè)備的系統(tǒng)的設(shè)計，不需要制造商提供的硬件和軟件；其三，PROFINET網(wǎng)絡(luò)具有更多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在應(yīng)用時具有更加靈活的方式，并且靈活的多種傳輸介質(zhì)能夠適用于更多的應(yīng)用場合；其四，基于IP的通信中，實現(xiàn)了分布式I/O和以太網(wǎng)的直接連接，對于IP地址的選擇，PROFINET通過使用組態(tài)協(xié)議，對每一個PROFINET現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行分配；其五，和傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線相比，PROFINET技具有更多的容納節(jié)點，構(gòu)成了更大的系統(tǒng)；其六，具有實時能力以及信息安全能力，通過信息安全分割將并對對系統(tǒng)造成的影響降到最小。

3.PROFINET在物流高架庫中的應(yīng)用

文章以某物流高架庫為例，該物流高架庫配置了1套出入庫輸送機(jī)系統(tǒng)、1套往復(fù)式穿梭車、4臺單貨叉式行到堆垛機(jī)以及1臺用于堆垛機(jī)更換巷道的換軌車。由于物流高架庫控制對系統(tǒng)的可維護(hù)性、靈活性、可靠性以及安全性的要求很高，因此，該物流高架庫系統(tǒng)采用了MP370操作員終端、ET200S分布式I/O、Oracle9i數(shù)據(jù)庫、S7-300系列PLC處理器等硬件。PROFINET在物流高架庫中的應(yīng)用，主要包括物流監(jiān)控系統(tǒng)、出入庫控制系統(tǒng)、換軌車控制系統(tǒng)、堆垛機(jī)控制系統(tǒng)四個方面：

（1）物流監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個物流高架庫系統(tǒng)是以生產(chǎn)服務(wù)為中心，集合了倉庫管理、物料管理、生產(chǎn)管理的在線物料管理系統(tǒng)，然后通過自動化物流系統(tǒng)的分析功能，對整個物流高架庫系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，其監(jiān)控系統(tǒng)通常分為設(shè)備執(zhí)行層、調(diào)度控制層、信息管理層，其一，調(diào)度控制層是設(shè)備控制層與信息管理層的紐帶，其主要的功能是動態(tài)中定義系統(tǒng)的功能點，并且執(zhí)行系統(tǒng)的物流指令，然后將該信息指令進(jìn)行分解，傳輸給其他的執(zhí)行設(shè)備；實時的監(jiān)控執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行狀況，記錄和報告設(shè)備的故障問題；其二，信息管理層主要是由物流計算機(jī)系統(tǒng)組成，軟件的先進(jìn)性、可用性以及技術(shù)性直接關(guān)系到信息管理層的運(yùn)行，主要執(zhí)行物流高架庫的管理功能，并且也是連接企業(yè)ERP系統(tǒng)和自動化物流系統(tǒng)的接口層；其三，設(shè)備執(zhí)行層集成了各種執(zhí)行設(shè)備的專用控制系統(tǒng)或者控制網(wǎng)，其中包含有堆垛機(jī)控制系統(tǒng)、出入庫輸送系統(tǒng)等。由于PROFINET能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實時監(jiān)控和信息交換，能夠建立物流高架庫的實時監(jiān)控系統(tǒng)，并且能夠自動化的監(jiān)控物流高架庫系統(tǒng)，顯著的提高監(jiān)控效率，保證物流高架庫系統(tǒng)更高效的運(yùn)行。

（2）出入庫控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。出入庫控制系統(tǒng)由垂直于巷道的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、三排鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、平行于巷道的輥道輸送機(jī)、往復(fù)式穿梭車以及轉(zhuǎn)擺鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等部分組成。該物流高架庫采用了PROFINET現(xiàn)場總線控制，將其接口作為主站控制器，再結(jié)合其他分布式I/O，實現(xiàn)對數(shù)字信息的采集和處理，并且配以合適的通信模塊，從而把出入庫控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)和上位的調(diào)度系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)連接起來，以太網(wǎng)和上位的調(diào)度系統(tǒng)能夠?qū)⒄_的信息上傳給PLC，PLC在通過PROFINET網(wǎng)絡(luò)將動作指令下達(dá)到相應(yīng)的設(shè)備，然后驅(qū)動各個巷口的出入庫設(shè)備運(yùn)行。

（3）換軌車控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該物流高架庫的換軌車控制系統(tǒng)主要應(yīng)用機(jī)載PLC根據(jù)邏輯計算對各種傳感信號進(jìn)行處理，并且將經(jīng)過處理的信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的執(zhí)行設(shè)備中，執(zhí)行設(shè)備以激光條碼測距器、光電開關(guān)等檢測器通過ET200S分布式I/O，以PROFINET總線協(xié)議，完成和PLC的通信連接，以此完成對設(shè)備的安全保護(hù)以及邏輯控制。由于經(jīng)過PROFINET的診斷功能能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位，并且能夠快速的將診斷傳輸?shù)絇ROFINET系統(tǒng)中，顯著的提高了換軌車控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。

（4）堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該物流高架庫的堆垛機(jī)控制系統(tǒng)主要采用機(jī)載PLC控制，然后通過PROFINET總線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)機(jī)載PLC對貨叉運(yùn)動、載貨臺、行走電機(jī)等的控制，其控制流程表現(xiàn)為：堆垛機(jī)的紅外通信器接受上位計算機(jī)發(fā)出的信息后，立刻運(yùn)行至原點位置，和平行托輥輸送機(jī)的對射式光電管對接完成后，發(fā)出進(jìn)行取貨的指令，然后PLC通過PROFINET將指令傳送到相應(yīng)的設(shè)備，再更新PLC貨位的地質(zhì)信息，最終將相應(yīng)的指令傳遞給堆垛機(jī)，由堆垛機(jī)將貨物運(yùn)送到正確的位置。由于PROFINET具有對現(xiàn)場堆垛過程進(jìn)行診斷，并且具有處理簡單故障的能力，也就是說通過PROFINET系統(tǒng)的控制，能夠及時的解決物貨堆垛過程中出現(xiàn)的問題，保證堆垛控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，并且還降低了維護(hù)成本。

4.結(jié)束語

通過具體的實踐應(yīng)用，該物流高架庫系統(tǒng)采用的PROFINET現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、開放性好、可靠性高、系統(tǒng)速度快以及具備簡單的故障處理能力等方面的優(yōu)點，顯著的提高了物流高架庫系統(tǒng)的管理水平和生產(chǎn)效率。文章簡單的介紹了PROFINET及其特點，然后以某物流高架庫為例，探析了PROFINET在物流高架庫中的應(yīng)用，旨在為物流高架庫中的相關(guān)人員提供一定的參考。

5.參考文獻(xiàn)：

[1]姜素霞，孫俊峰，李春文，崔光照Profibus-DP在煙葉醇化物流高架庫中的應(yīng)用[J].自動化儀表，2009（5）；33-35.

[2]許青.PROFINET技術(shù)在糧庫分散型作業(yè)中的應(yīng)用[J].糧食與食品工業(yè)，2013（5）；65-67.