昆船智能技術股份有限公司（簡稱昆船智能）隸屬于中國船舶集團下屬的昆明船舶設備集團有限公司。現有職工1800余人，其中專業技術人員1000余人，資產總額近30億元人民幣。公司主要業務包括倉儲及電子商務物流自動化設備和系統的開發、設計和系統集成。昆船智能是先進制造業和現代服務業深度融合的新型企業，在中國自動化物流系統行業確立了領導品牌地位，先后采用倍福技術開發了滑靴式分揀設備、交叉帶分揀設備、多層穿梭車、環形穿梭車和AGV 等設備。

昆船智能公司智慧倉庫不僅是一個物料倉庫，也是現代物流倉庫的試驗場，在這里將要進行傳統控制和現代控制的測試，5G通信也在這里得到應用

昆船智能在承接自動化試驗、存儲立體倉庫項目時，公司決定將其用作現代物流倉庫的試驗場。新總裝集配中心主要用于總裝車間設備零部件的倉儲配送，以規范化管理產品零部件，提升信息化管理水平。昆船智能經公司相關部門領導商討，選擇倍福作為其控制系統供應商，以提高電控產品平臺的豐富多樣性，探索類似高級語言編程及基于PC平臺在整線控制上的性能。

系統架構及控制功能

最終配置中，數據庫服務器和調度服務器處于系統架構高層，負責生產數據管理及與MES和ERP系統交互、調度任務下發等。本地PLC控制器、堆垛機單元及其他系統處于平級控制。稱重單元、輥道輸送系統、二維碼識別系統、外觀檢測系統和操作員終端為本地PLC控制器子系統，受本地控制器控制。

系統功能分為出入庫控制、物料查詢和物料管理等單元。在入庫過程中，托盤通過叉車搬運到入口處，并放置到通過 PLC 控制的輥道輸送系統上。當輥道輸送系統移動貨品時，系統會讀取托盤上的二維碼并將信息傳輸給下一個輥道。掃碼后的托盤首先進入到外觀檢測區域進行外觀體積的檢測，根據不同的體積進入不同的輥道，然后，托盤移至地上衡進行稱重，這些體積重量信息被添加到托盤信息中，調度系統根據這些信息選擇合適的貨位來存放托盤。

此時，被稱為堆垛機的入庫和出庫單元向輸送機端頭方向運行出來接貨，托盤往相應的端頭方向走，當雙方都到端頭后，本地 PLC 與堆垛機進行握手通信，堆垛機根據調度系統的要求將貨物放到相應貨位。出庫過程相較更為簡單，操作人員只需根據訂單要求查詢物料，并激活托盤上的出庫物品，這些物品就會從貨架上自動走到出口處等待提取。

圖1 高密度 I/O 組件的使用降低了硬件成本，減少了控制柜中占用的空間

基于PC的開放式控制技術簡化通信過程

輥道輸送機的控制大多基于邏輯控制，比較簡單，相對來說倉儲設備與上位層系統間的通信則較為復雜。系統的控制難點包括如何穩定進行設備間的數據交互，系統出現故障后如何快速恢復等。相對于傳統PLC控制，CX2020嵌入式控制器支持所有過程，并無需使用額外的PC設備。

據昆船智能介紹，與傳統控制技術相比倍福PC控制技術的優勢在于設備的互通互聯、高速和高精度控制等方面。總體來說，PC控制技術的系統開放性簡化了項目中的通信。在項目中，可通過本地 PLC 中安裝的 PROFINET 通信協議選件包實現與堆垛機單元的 PROFINET 通信；通過 Modbus TCP 選件包實現與二維碼識別系統的數據交互，通過安裝 TCP/IP 選件包實現與外觀檢測系統的 UDP通信。此外，控制器可使用 TwinCAT Database Serve 直接與數據庫進行數據交互，將重量、外觀和尺寸信息等直接寫入數據庫中。嵌入式控制器可與倍福控制面板 CP2912 結合，形成一個集成在控制柜中的緊湊型控制單元，無需使用單獨的操作終端。

此外，PC 控制系統的互聯互通性還體現在它支持 VPN 通信。客戶的技術中心與倉庫相距10??km，當設備有問題時，客戶可從技術中心遠程登錄控制系統，方便指導現場人員排查故障。

圖2 控制柜中的嵌入式控制器與用作人機界面的倍福控制面板 CP2912 相連

緊湊型 I/O 模塊的使用降低硬件成本

“物流行業現在競爭激烈得很，對我們來說，降低成本是重中之重。相比以前使用的其他系統，采用倍福的16通道高密度端子模塊后，整體硬件成本降低了約30%。”負責這個項目電控設計的楊新麗工程師說道。系統共設計了5個地上衡，其通過 EL6631 PROFINET RT 控制器/設備都端子模塊連接 EtherCAT 總線。“倍福EtherCAT網關模塊配置靈活方便，我們之前使用的其他網關模塊都需使用獨立的軟件進行配置，而倍福的 EtherCAT 網關的配置可通過 TwinCAT軟件方便、穩定地完成。”昆船智能公司負責項目調試的馮立源工程師說道。

高效開發縮短項目實施時間

倍福的軟件和硬件可分開開發調試，軟件工程師不需了解硬件就可編寫、調試程序。硬件工程師只需按點表要求把變量點與實際硬件點鏈接起來即可。專業化分工使工程師有更多的精力來優化系統；軟件和硬件可同時開工實施，之后再結合起來聯調，縮短項目實施周期。此外，當某個硬件通道損壞后硬件工程師只需解綁當前的變量鏈接，重新綁定到另外一個通道即可，不需修改運行程序源代碼。

圖3 適合DIN導軌安裝的CX2020嵌入式控制器用作邏輯控制器和通信服務器；同時，它也支持現場操作和遠程維護

程序的仿真運行也是TwinCAT的強項。“我們的軟件在開發好后都需要先與 TIMMS VCCS 軟件進行聯機仿真調試，倍福在仿真運行這塊確實做得好，我的電腦在裝好 TwinCAT 后就成了一個算力強大的控制器，可直接找到程序中的錯誤。”馮立源工程師解釋說道。TwinCAT 支持所有（共6種）IEC 61131-3編程語言，各種編程語言可在一個項目中混用。梯形圖（LD）編程語言的邏輯較直觀明了，可用于控制輥道機；結構化文本（ST）編程語言用于實現 ModbusTCP 通信、UDP 調試和算術運算。

對未來的展望

隨著智慧工廠、工業4.0概念的提出，未來的物流自動化也要朝著智能化、信息化的方向發展，昆船智能認為，傳統的“黑盒子”PLC控制是一個封閉的平臺，無法實現所需的新功能，而基于PC的控制技術本身就是PC技術的一個分支，具備了在同一個平臺上實現自動化、智能化和信息化融合的條件。“在這個項目中，我們看到了 PC控制技術的巨大潛力，在下一個項目中，我們可能會考慮采用一臺功能更強大的 PC 控制系統來替代目前的服務器工作，這樣又可以幫我們節省兩臺服務器的開支。”楊新麗工程師總結說道。