基于CC-Link总线工厂智能仓储监控系统的设计

0 引 言

《国家十二五规划》提出改造提升制造业，推动重点产业 结构调整。工厂的自动化和智能化水平提升正是我国制造业提 升和转型的一个重要方面。为提高工厂自动化和智能化水平， 工厂仓储系统作为其中一个重要环节，其自动化和智能化水平 迫切有待提高。传统的工厂仓库管理系统主要采用人工记录 单据的方式，这种方式不但费时费力，还容易造成人为损失， 而且劳动力成本高。随着企业规模不断扩大，产品结构越来 越复杂，且市场竞争对仓库流动性管理的要求也日益提高，因 此，仓库智能化管理的研究具有很高的价值。

本文针对某工厂仓储系统的管理要求，基于 CC-Link 现 场总线通讯技术，主要实现该工厂仓储系统的货物分拣和环 境监控系统的设计。通过该系统，操作人员可实现远程发送 货物分拣命令和环境温湿度设置命令，并实时监控货物自动 分拣、自动存储和仓储环境，提高工厂仓储系统的自动化和智 能化水平，提高工厂效率。

1 监控系统整体设计

为能实时方便地监控仓储系统货物的分类和环境温湿度 变化情况，本文设计了一套货物分拣和温湿度监控系统。货物 分拣和温湿度监控系统通过 CC-Link 总线的方式与上位机控 制系统进行通信。由于采用 CC-Link 总线通信技术，因而避 免了繁冗的系统接线，降低了系统故障率，提高了系统工作效 率。系统整体机构如图 1 所示。

主站模块 FX2N-16CCL-M 和主单元 FX2N-16M 组成，从 站分别由从站模块FX2N-32CCL和从站单元 FX2N-32M 组成。 主从站之间通过 CC-Link 主从站模块进行通信。上位机监控 系统通过主站向从站发送货物分拣命令和环境设置信息，接 受从站实际货物分拣和环境情况信息。

（1）货物分拣从站 ：将货物进行分类和存储，提高效率 和空间利用率。货物分拣的速度和质量直接影响到整个仓储 系统的效率和服务水平。

（2）环境监测从站 ：监控仓库的温湿度和烟雾报警系统。

 2 CC-Link 现场总线特点及通信方式

CC-Link 是 控 制 与 通 信 链 路 系 统 （Control&Communication Link）的简称，可以同时高速处理 控制的信息数据，是三菱电机于 1996 年推出的开放式现场总 线。该总线数据容量大，通信速度可多级选择，是一个复合、 开放、适用性强的网络系统，能够适应从较高级的管理网络到 较低层的传感器层网络的不同范围。一般情况下，CC-Link 网 络可由1 个主站和 64 个从站组成，整个系统通过屏蔽双绞线 连接。CC-Link具有高速的数据传输速率，最高可达到10 Mb/s， 其底层通信协议遵循 RS 485[1,2]。

CC-Link 总线提供循环传输和瞬时传输两种通信方式， 一般情况下，CC-Link 主要采用循环传输的方式进行通信。主 站按照从站站号依次轮询从站，从站给予响应。无论是主站 访问从站还是从站响应主站，都是按照站号进行，从而避免 由通信冲突造成的系统瘫痪 [3,4]。

3 监控系统硬件设计

3.1 货物分拣从站

货物分拣从站的主要任务是接收主站发来的分类指令，对货物进行分类并存储，并实时向主站反馈分类情况，即按照 分类指令要求所存储的不同类别的货物数量。以货物颜色和 材质分类要求为例，从站的主要工作包括 ：当系统上电之后， 按下开始按钮，PLC 控制程序启动传送带工作，当颜色传感 器检测出货物为白色，金属传感器检测出货物为金属材质时， 反馈信号送给 PLC 对货物进行准确定位，程序控制气动阀 1 动作将该货物推进物料槽 1中 ；当检测出的货物为白色非金属 时，气动阀 3 动作将货物推进物料槽 3 中；当检测出的货物为 黑色金属时，气动阀 2 动作将货物推进物料槽 2 中 ；当检测 出的货物为黑色非金属时，气动阀 4 动作将货物推进物料槽 4 中。该分拣系统中，不同颜色和材质的货物定位主要是通过控 制程序记忆传感器的状态，从而确定货物定位的地点以及从 初始位置到定位地点的距离。通过多次测试计算出该分拣系 统的脉冲单量，根据定位距离和脉冲当量计算出电机转动的 圈数，并通过旋转编码器测出电机旋转的圈数与设定值进行 比较，最终实现货物的精确定位。分拣从站的结构如图 2 所示。

3.2 环境监控从站

环境监控从站的主要任务是接受主站发来的环境要求 指令，按照该指令调节中央空调的制冷、制热模式及送风量， 实时监测仓储温湿度并发送给主站。若出现环境紧急情况，能 够实现声光灯报警、开启急救设备，并传送至主站。环境监 控从站的结构如图 3 所示。

4 监控系统软件设计

4.1 通讯程序设计

CC-Link 网络初始化程序如图 4 所示。主要是对网络进 行参数设置。包括对整个 CC-Link 现场网络进行统一规划， 确定各单元的设备类型、网络单元数、各单元所占的站数，以 及各站的特性。

主站 PLC 部分控制程序如图 5 所示，读取主站模块 FX2N-16CCL-M 模块中的温湿度值、烟雾报警器状态值并显 示，读取分拣从站分类情况并显示。

环境监控从站、分拣从站部分控制程序如图 6 所示，环 境监控从站 PLC 将温湿度值和报警状态值写入从站模块 FX2N-32CCL 中，分拣从站将分拣情况写入从站模块 FX2N- 32CCL 中。

4.2 监控界面设计

本监控系统采用工业级监控软件组态王设计监控界面。 系统的监控界面包括图 7 所示的主站监控界面和图 8 所示的 从站监控界面两部分。主站监控界面主要包括货物分拣的情 况显示、环境温湿度和烟雾报警的状态显示 ；从站主要实时 显示货物分拣的流程、环境温湿度等各个监控点情况，供工 作人员远程监控。

5 结 语

基于 CC-Link 总线的智能仓储监控系统，使用户在中央 控制室能实时监控仓储中货物分拣和环境温度的变化情况， 一方面实现了直接监控，免去工作者手工分类、人工抄录等工作，提高了仓储系统的自动化程度和水平，加快工厂自动化和 智能化实现的进程 ；另一方面基于总线的通信方式，使得控制 系统接线大大减少，降低控制成本和排故风险，提高控制效益。