物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、現(xiàn)代物流要求物流裝備能高速、可靠地自動傳輸和處理物質流和信息流，并能適應靈活變化的處理工藝。這要求物流裝備具有多種功能和模式;多個單元裝備聯(lián)合構成裝備機組并協(xié)同工作;實現(xiàn)與生產(chǎn)監(jiān)控調度系統(tǒng)和物流信息系統(tǒng)的實時通信;裝備系統(tǒng)具有能適應工藝變化的“柔性”。而先進裝備制造企業(yè)不愿公開控制和監(jiān)控系統(tǒng)關鍵技術、結合物流裝備控制和監(jiān)控領域的系統(tǒng)化開發(fā)方法和工程技術研究成果較少等因素制約了我國物流裝備的發(fā)展。在物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)中，若不能正確

2、選擇和創(chuàng)新相關關鍵技術，將導致系統(tǒng)開發(fā)時間增長、軟硬件成本上升，甚至由于功能和性能達不到要求而導致系統(tǒng)開發(fā)失敗。物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)可自底向上垂直分層為單元裝備控制層、裝備機組控制層和裝備監(jiān)控層。論文按上述順序，論述裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)中的幾項關鍵技術。
　　物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)硬件通過網(wǎng)絡化集成構成分層系統(tǒng)架構。系統(tǒng)網(wǎng)絡化集成的關鍵點是選擇合適的網(wǎng)絡類型和協(xié)議，以滿足不同層的通信需求。物流裝備控制層通信的特點是通信實時性要

3、求較高、數(shù)據(jù)量中等;監(jiān)控層需集成多種信息設備終端，通信數(shù)據(jù)量大、實時性要求較低、設備間隨機性通信多于周期性通信。為此，采用有鏈接的自動周期性交換數(shù)據(jù)的現(xiàn)場總線和協(xié)議集成單元裝備控制和物流機組控制層硬件;采用基于服務器——客戶機應答式通信協(xié)議集成物流裝備監(jiān)控層設備。論文給出了在監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡中集成多個信息設備時監(jiān)控網(wǎng)絡實時性的校核和一個典型的自動化倉庫監(jiān)控及管理系統(tǒng)網(wǎng)絡集成實例。
　　在單元裝備控制軟件開發(fā)層面，針對傳統(tǒng)狀態(tài)圖分析建模

4、方法存在系統(tǒng)分析不完全以及子模塊間耦合強的問題，提出了面向任務的單元裝備控制軟件系統(tǒng)層次化分析與建模方法。提出以周期控制任務、全局實時任務、異步并發(fā)任務擴展狀態(tài)圖模型，解耦的多任務通過任務調度和任務間通信實現(xiàn)綜合。同時，結合可編程序控制器國家標準給出了擴展模型中各種任務的封裝、嵌套和調度方法，并通過實例系統(tǒng)展示了該方法的可行性，應用表明該方法提高了控制系統(tǒng)實時性。
　　分布式物流裝備機組由多個單元裝備構成，其控制軟件的復雜性源于單

5、元裝備數(shù)量和多單元裝備間協(xié)調作業(yè)的需求，以及系統(tǒng)的“柔性”功能需求。為簡化控制軟件開發(fā)的復雜性，在一個多工位處理、多路徑可配置大型貨物輸送及處理機組控制系統(tǒng)開發(fā)中引進了對象技術和軟件架構技術，建立了易于擴展的層次化控制軟件模型。在輸送機組控制軟件底層，應用面向任務的單元裝備控制軟件分析與建模方法設計控制器模塊;在機組控制軟件中層，把單元裝備控制模塊封裝為控制器對象;控制軟件頂層采用了管道——過濾器模式軟件架構實現(xiàn)系統(tǒng)綜合。應用表明對象技

6、術和軟件架構技術的應用提高了控制系統(tǒng)實時性并實現(xiàn)了輸送機組的“柔性”。
　　在物流裝備監(jiān)控層面，論文分析指出物流裝備監(jiān)控與一般過程控制的監(jiān)控系統(tǒng)的不同處在于系統(tǒng)需要跟蹤物流處理流程和貨物信息，以及由于物流裝備的移動性而導致監(jiān)控計算機與裝備控制系統(tǒng)間的通信有時會中斷。為了降低系統(tǒng)對監(jiān)控網(wǎng)絡的實時性要求、降低監(jiān)控與控制系統(tǒng)耦合度、提高系統(tǒng)可用性，設計了代理參與的物流裝備監(jiān)控系統(tǒng)架構。論文最后介紹了基于控制及信息協(xié)議的應用于多工位處理、

7、多路徑可配置貨物輸送及處理機組監(jiān)控系統(tǒng)的通信軟件的開發(fā)。
　　論文研究結合物流裝備領域特點，研究解決了幾個物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的關鍵點和難點，提出了單元裝備、裝備機組、系統(tǒng)監(jiān)控三個層次上的物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)軟件架構，并總結和提煉了相應的系統(tǒng)和子系統(tǒng)開發(fā)方法。研究提出的技術和方法已在航空貨運處理中心貨物處理系統(tǒng)、航空食品物流等系統(tǒng)的裝備和監(jiān)控系統(tǒng)中得到應用和驗證。這些方法的應用提高了裝備系統(tǒng)的實時性和可靠性、提高了系統(tǒng)開發(fā)