物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代物流要求物流裝備能高速、可靠地自動(dòng)傳輸和處理物質(zhì)流和信息流，并能適應(yīng)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(gè)單元裝備聯(lián)合構(gòu)成裝備機(jī)組并協(xié)同工作;實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)和物流信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信;裝備系統(tǒng)具有能適應(yīng)工藝變化的“柔性”。而先進(jìn)裝備制造企業(yè)不愿公開(kāi)控制和監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、結(jié)合物流裝備控制和監(jiān)控領(lǐng)域的系統(tǒng)化開(kāi)發(fā)方法和工程技術(shù)研究成果較少等因素制約了我國(guó)物流裝備的發(fā)展。在物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，若不能正確

2、選擇和創(chuàng)新相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，將導(dǎo)致系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間增長(zhǎng)、軟硬件成本上升，甚至由于功能和性能達(dá)不到要求而導(dǎo)致系統(tǒng)開(kāi)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(jī)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(kāi)發(fā)中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
　　物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)硬件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化集成構(gòu)成分層系統(tǒng)架構(gòu)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化集成的關(guān)鍵點(diǎn)是選擇合適的網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)是通信實(shí)時(shí)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(shè)備終端，通信數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求較低、設(shè)備間隨機(jī)性通信多于周期性通信。為此，采用有鏈接的自動(dòng)周期性交換數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)總線和協(xié)議集成單元裝備控制和物流機(jī)組控制層硬件;采用基于服務(wù)器——客戶機(jī)應(yīng)答式通信協(xié)議集成物流裝備監(jiān)控層設(shè)備。論文給出了在監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中集成多個(gè)信息設(shè)備時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性的校核和一個(gè)典型的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控及管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成實(shí)例。
　　在單元裝備控制軟件開(kāi)發(fā)層面，針對(duì)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(qiáng)的問(wèn)題，提出了面向任務(wù)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(wù)、全局實(shí)時(shí)任務(wù)、異步并發(fā)任務(wù)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)圖模型，解耦的多任務(wù)通過(guò)任務(wù)調(diào)度和任務(wù)間通信實(shí)現(xiàn)綜合。同時(shí)，結(jié)合可編程序控制器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出了擴(kuò)展模型中各種任務(wù)的封裝、嵌套和調(diào)度方法，并通過(guò)實(shí)例系統(tǒng)展示了該方法的可行性，應(yīng)用表明該方法提高了控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。
　　分布式物流裝備機(jī)組由多個(gè)單元裝備構(gòu)成，其控制軟件的復(fù)雜性源于單

5、元裝備數(shù)量和多單元裝備間協(xié)調(diào)作業(yè)的需求，以及系統(tǒng)的“柔性”功能需求。為簡(jiǎn)化控制軟件開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性，在一個(gè)多工位處理、多路徑可配置大型貨物輸送及處理機(jī)組控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中引進(jìn)了對(duì)象技術(shù)和軟件架構(gòu)技術(shù)，建立了易于擴(kuò)展的層次化控制軟件模型。在輸送機(jī)組控制軟件底層，應(yīng)用面向任務(wù)的單元裝備控制軟件分析與建模方法設(shè)計(jì)控制器模塊;在機(jī)組控制軟件中層，把單元裝備控制模塊封裝為控制器對(duì)象;控制軟件頂層采用了管道——過(guò)濾器模式軟件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合。應(yīng)用表明對(duì)象技

6、術(shù)和軟件架構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用提高了控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性并實(shí)現(xiàn)了輸送機(jī)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(guò)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(dòng)性而導(dǎo)致監(jiān)控計(jì)算機(jī)與裝備控制系統(tǒng)間的通信有時(shí)會(huì)中斷。為了降低系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)了代理參與的物流裝備監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)。論文最后介紹了基于控制及信息協(xié)議的應(yīng)用于多工位處理、

7、多路徑可配置貨物輸送及處理機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)的通信軟件的開(kāi)發(fā)。
　　論文研究結(jié)合物流裝備領(lǐng)域特點(diǎn)，研究解決了幾個(gè)物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了單元裝備、裝備機(jī)組、系統(tǒng)監(jiān)控三個(gè)層次上的物流裝備控制和監(jiān)控系統(tǒng)軟件架構(gòu)，并總結(jié)和提煉了相應(yīng)的系統(tǒng)和子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法。研究提出的技術(shù)和方法已在航空貨運(yùn)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(yīng)用和驗(yàn)證。這些方法的應(yīng)用提高了裝備系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性、提高了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)