馬金平（1978－）

    男，廣東深圳人，碩士，深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電學(xué)院自動化系教師，研究方向為機械電子工程、機器人。

近年來，運動控制技術(shù)作為自動化技術(shù)的一個分支，已進入高速發(fā)展階段，運動控制器就是應(yīng)運而生的一個獨立的控制類產(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)運動控制器被研制出來，同時在許多控制設(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)運動控制器可以直接在現(xiàn)場通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)各種控制功能[3]，即可以真正實現(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)控制平臺的立體倉庫控制系統(tǒng)體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)運動控制器的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。

1  自動化立體倉庫的系統(tǒng)設(shè)計

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

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

圖1  立體倉庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1  主站控制系統(tǒng)設(shè)計及軟件實現(xiàn)

自動化立體倉庫主站控制系統(tǒng)由工業(yè)計算機和通信主卡共同構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)運動控制器的通信主卡插入工業(yè)計算機主板上的PC104插槽內(nèi)，在計算機上安裝通信主卡的驅(qū)動程序，對通信主卡進行配置使其處于正常工作狀態(tài)，從而計算機和通信主卡共同構(gòu)成了通信主站控制系統(tǒng)。

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

立體倉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)進行運動規(guī)劃和監(jiān)控，而從站收到運動規(guī)劃后進行大量的計算，然后執(zhí)行動作。

立體倉庫主站控制程序的功能：編制動作任務(wù)，動作任務(wù)的分解，動作任務(wù)調(diào)度及下達，從站運行狀態(tài)的監(jiān)控（倉庫倉位狀態(tài)、倉庫小車當前位置、故障報警）。

圖2是主站控制程序的流程圖。

2  從站控制系統(tǒng)設(shè)計及軟件實現(xiàn)

自動化立體倉庫從站控制系統(tǒng)由PROFIBUS DP通訊從卡、工控板及運動控制卡組成，網(wǎng)絡(luò)運動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，按主站的要求進行大量的計算，然后輸出正確的動作指令。

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。從站運行環(huán)境是DOS，這是一個單任務(wù)的操作系統(tǒng)，可以方便的執(zhí)行實時控制任務(wù)。圖3是從站的控制程序流程圖。

圖2  倉庫主站控制程序流程圖

  圖3  立體倉庫從站控制程序流程圖

3  結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)化、遠程控制和監(jiān)控成為新型工業(yè)自動化裝備的主流發(fā)展方向，本文應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)運動控制器，設(shè)計了自動化立體倉庫控制系統(tǒng)，在設(shè)計開發(fā)過程中得出以下結(jié)論：應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)運動控制器設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)運動控制器通信控制平臺。通信控制平臺由主站系統(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，并可將從站運行狀態(tài)反饋回主站，從而主站可以實時監(jiān)控。從站由通信從卡、運動控制卡和驅(qū)動系統(tǒng)共同構(gòu)成，將這種控制平臺應(yīng)用于自動化立體倉庫控制系統(tǒng)中，成功地實現(xiàn)了遠程控制與監(jiān)控，同時降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和兼容性，為網(wǎng)絡(luò)運動控制器的應(yīng)用提供了一個參考。

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

[1] 郝曉弘, 馬向華. 現(xiàn)場總線的特點與現(xiàn)狀[J]. 工業(yè)控制計算機.2001,(1):7~8.

[2] 現(xiàn)場總線PROFIBUS專業(yè)委員會.運用PROFIBUS-DP實現(xiàn)分散自動化[M].中國機電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會.2000:8~40.

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