西门子 SCALANCE W工业移动通讯技术在自动化立体仓库中的应用 |
单位】 立体仓库简介
自动化立体仓库不是单一设备堆积而成的仓库，它是一个仓库系统。自动化立体仓库中所有设备在控制软件的管理下统一高效地运行。这些设备可能包括搬运设备-如堆垛机、AGV 小车；输送设备-输送带；容器-如托盘；货架-如高位货架；扫描系统-如激光读码系统；传感器等在高效、安全地系统中运行。
因为自动化立体仓库不单纯是一个仓库，所以它的建设也是一个复杂的系统工程。包括地基的勘探、工程的设计、建设等。自动化立体仓库系统的设计建设必须与企业的物流规划、企业的发展联系起来综合考虑，使其成为物流链中重要的节点。
在实现立体仓库货物自动堆垛功能，堆垛机是一个的重要组件，稳定可靠的堆垛机在货物堆放流程中可代替繁重的人力搬运，以及易损坏物品的忧虑。堆垛机控制系统通常采用PLC和单片机结合的方式集成。由于堆垛机的操作位置是随着货物的堆放位置变化而变化的，其通讯控制是移动变化中进行的。
堆垛机移动通讯解决方案
目前移动通讯解决方案通常有三种方式红外线，滑触线，无线局域网
红外线和滑轨方式都是比较传统的解决方案，但是这两种解决方案都存在着许多的不足，无线局域网技术是一个比较新的解决方案，有很好的应用前景，但是需要妥善解决信号覆盖的问题才能保证系统通讯的可靠性。
红外线通讯解决方案
在红外线通讯解决方案中，安装在移动的堆垛机上中的堆垛机控制器（通常选用S7-300 PLC）通过与其连接的红外线转换模块将PROFIBUS DP信号转换成红外射线信号与安装在轨道尽头固定的红外线转接模块通讯，各条轨道尽头的红外通过一个串口集线器统一接入到调度工作站中。
如下图所示：
方案评述：
1， 通讯距离受限制：通常只有4米的通讯距离，有些大功率可以达到100米左右，但无法在已有的传输路径上采用放大或中继的方式延伸传输距离。
2， 可靠性比较低：红外信号的穿透效果，衍射效果以及反射效果很差，致使两个红外转换模块间有任何障碍物就会发生通讯中断的情况，既无法进行非直视数据传输。
3， 系统扩展性能差：当应用的立体仓库面积过大，弯道过多时红外模块的数量会急剧增加，同样串口的数量也会急剧增加，每增加一个红外转换模块都必须在调度工作站上增加一个串口，从系统调试和整合来说都会带来比较大的困难。
4， 红外射线通讯双方是非接触式的，数据传输带宽4M.
5， 轨道发生弯转时有可能无法通讯，要通讯必须在弯转部位增加红外转接模块。
滑触线解决方案
滑轨解决方案是将安装在堆垛机上的控制器端的PROFIBUS DP 通讯接口接入一个导轨放大器模块，导轨放大器上的通讯端子与滑触线上的滑动探刷相连，每个移动站作为一个PROFIBUS DP 从站，固定接入导轨放大器模块作为PROFIBUS DP 主站。整个系统的扩展通过增加从站的方式来实现，最多可扩展到32个从站。
系统如图：
方案评述
1，系统维护成本高：由于移动通讯是通过硬件接触滑动来实现的，接触面的磨损变形等因素会导致接触不良，导致通讯中断，维护频率高。
2，滑轨的安装成本高：在整个系统中导轨的投资比较大，而且由于移动通讯是通过硬件接触来实现的，对接触面的安装精度要求比较高才能保证通讯的可靠性。
3，对应用环境要求比较高：由于滑动接触面是裸露在外的；粉尘，蒸汽都有可能导致接触不良的现象发生。
4，数据通讯双方是接触式通讯，通讯带宽在滑轨长为25时为500Kbps，随着长的延伸有效通讯速率在不断下降。
5，滑触线方式可实现轨道弯转时移动通讯。
SCALANCE W工业移动通讯解决方案
西门子 SCALANCE W工业移动通讯解决方案属于无线以太网解决方案的一种。针对工业现场的需要西门子对无线以太网设备硬件和软件加以改进开发出了SCALANCE W系列工业无线以太网产品，这个系列产品可以在各种工业环境中使用，立体仓库堆垛机控制系统是SCALANCE W 系列产品一个比较典型的应用环境。前面两种方案中提到不可靠的因素可以在SCALANCE W移动通讯解决方案中得到很好的解决。 |
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