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1、自动分拣监控系统的动画与通讯设计 张斌王珂车歧强 薹摘。：要薹阐述了舟拣计算机监控程序中的动画设计原理，结合与工业t L c 通讯培出了动画的谩计方法。文中还 介绍了有关分拣计算机和工业P L c 的通讯方法。 薹美键词墨自动分拣监控系统动画可编程控制嚣通讯n d p l l i 分拣系统主要用于邮政信件和包裹的分拣具有分拣误 差率低、效率高等特点。本文介绍的自动分拣系统则是用于 自动化仓库，分拣小单元包装货包。 原有的仓库分拣系统是1 9 9 1 年投入使用的，上位监控 系统是基于D O S 系统的。该系统虽然运行良好但是上位监 控系统已越来越不适应现在仓库的管理要求，为此必须对原 有的仓库
2、分拣系统的监控进行相应的改造。 1自动分拣监控系统 本文介绍的自动分拣系统是由上包平台、两台上包机、 一台带有9 0 个托盘的环形分拣机、2 1 个分拣格口、一个收容 口、两台控制台、P I 上和分拣计算机组成”J 。监控的任务包 括开始的货包条形码扫描、货包自动上到分拣机、分拣机的 运动过程、托盘的翻盘和最后的货包装箱等一系列过程。在 分拣计算机中可以看到以上过程的实时工作动画，可以查向 分拣任务的完成情况，还能得到整个系统的状态信息并能够 及时地向工作人员发出错误报警信号。 分拣计算机属于上位机是一台P c 机；工业P L C 属于下 位机，使用的是日本O M R O N 公司生产的C 1
3、 1 3 0 H 型机。上位 机的监控部分使用的是I N P R I S E ( B o R l A N D ) 公司出品的 D E L P H I 程序系统，通讯程序使用微软公司的M S C m 吼控件 作为基础模块开发；下位机控制着分拣机的工作并传递数据 信息给上位机，二者之间的通讯由L K - 2 0 1 通讯模块实现。 这两部分合起来组成了自动分拣系统主要监控部分。 2 分拣机的动画设计 2 1 动画的表示 在分拣机的轨道两侧，安装有一对透过式红外光电开 关，称为主同步光电开关”】，用来计数分拣托盘的个数，同时 发出脉冲信号给工业P L C ，P I 上根据这个信号可以知道分拣 机的运
4、转情况，将数据信息传递给上位机，上位机也就能够 * 山东大学控制科学与工程学院济南2 5 0 0 6 1 用动画形式表示出分拣机的运动情况，因此主同步光电信号 对于整个艨控系统来说是非常重要的。其他的信号，如上 包、包在盘和格日落包，也都是使用光电开关进行检测，将 脉冲信号传递给P L C ，P L C 再送给上位机，用动画显示。 分拣环形主机的轮廓是用D e l p t f i 画布属性T C a n y a s 提供 的一些方法画出。托盘模拟是采用D e l p h i 编程环境中一种 控件T S h a p e ，通过改变它的位置属性来实现动画监控。分拣 主机共有9 0 个托盘，也就是蜕
5、要用到9 0 个这样的控件，因此 定义了控件的属性数组，格式：T u o P a n ：A R R A Y 1 9 0 1 5 。 托盘的属性列足：托盘号T u o P 衄I a 1 ，托盘横坐标T u o P a n a ， 2 ，托盘纵坐标T u o P m i a ，3 ，托盘弧度属性T u o P a n a ，4 ，托 盘状态属性T u o P a n E a ，5 。托盘动画就是改变T s h a t z 控件坐 标参数横纵的值来实现。9 0 个T s h a p e 控件通过改变自身的 颜色来表达它们的状态，白色代表没有货物在盘七，蓝色代 表有货物在盘上，从兰到白的变化就代表了翻
6、盘卸货。 2 2 动画运行的问题 因为动1 日J 运行的基本数据是来自光电脉冲信号，而且要 求动画运行的实时性，这就需要通讯时间极短最起码要在 下个脉冲到来之前完成数据的通讯，主同步脉冲时问问隔 大约是1 s ，还有要加上程序处理数据的时问和必要的数据库 查询时间，通讯时间就必须更短。如果按照原先的思路先传 递信息，再处理信息，最后用动画显示，会出现动画运行紊 乱，不能做到实时监控的教果。 动画显示还有一个H j 难，那就是动画叠盘现象。设计中 的上位机程序是用D e l 出编写的，程序中表示分拣机托盘的 是D d 出的T s I m p e 控件，托盘动画就是改变T s h a p e 控件
7、坐标 参数横纵的值来实现。托盘弧度属性的定义： T u o p m t a 4 = fT l m 陆正a ，4 + S 畔, V RI F 盘在半圆轨道上 【0I F 盘在直线轨道上 凼为计算弯道弧度不能做到精确，弯道的线速度分解成 的横纵速度与直道的直线速度不能一致，所以在弯道和直道 交界点会出现两个T s p e 出现叠加在一起，这就足叠盘现 ! 堂生苤! 塑圈 象。 2 3 动画的设汁 设计的关键还是托盘的运行。因为存在着动画的实时 性问题，考虑采用以下的方法：对实时采集的数据处理后保 存，当实际系统进入到下一状态时，再用此数据进行模拟刷 觏。具体实现的手段见动岫序列罔如图l 所示。 当
8、前指针 模拟指针 图I 动画序列 建立循环对列如图2 所示，实际通讯采集的数据经过处 删后存人当J ) 指针所指的单元内，而动画模拟使用的数据是 储存在模拟恬针下的数据，这样由于能够读出托盘移动在此 同步问隔内所需的时问，使得动画模拟比较平滑。因为托盘 在主同步州隔内所需时间和实际滨出的时间总会有误差一 旦误差累计就会形成模拟卡f j 对于实际有较大滞后，系统误差 累汁超过5 秒系统槿拟就会完全混乱。对于累计误差，系 统采用自校正的方法。系统随时判断当前指针和模拟指针 的情况。如果当f j I 指针和模拟指针之间相差1 ，这表明模拟 0 4r 日j 之后大于1 s 小于2 s ，这种情况比较正
9、常。如果相差值 为2 或3 澄明模拟指针之后较大，超过了2 s ，系统会是托盘 的移动在原来的速度上加快，这样模拟托盘所用时间变短 了，模拟指针移动速度也就加快了。直到当前指针和模拟指 针相差2 为止。同样，假直指针超前了，当前指针和模拟指 针相差1 ，系统会减慢托盘移动速度。始终保持指针问的距 离。这样在实时性要求不高的情况下，完全可以实现动l | I 的 平滑。 如此表示可以使得动画和实际托盘运动大约只差一个 盘运动所用的时问，而且在由于分拣机因为其他外界因素变 化的情 兑下，转速也有可能浮动变化，动画模拟也可以相应 的做出判断和调整。 对于叠盘现象问题，不采用止9 0 个T s h a
10、p e 控件一起运 动的方案，因为做不到真正的一致，同时如果这样做也会增 加下位机P L C 程序的编写困难。对托盘动厕运动采用静态 的方法，即i j ：某个T s l m p e 控件部只运动至忆前面的h a p e 控 件的位置就停下束，然后再退回原先的位置，实际上是说， T s h a p e 控什是走一步，再退一步的方法，实际没有动。因为 圈2 咝生篁9 塑 P I g ：可以计算到前一个主同步脉冲和本次主同步脉冲间隔 的时间，把这个时间送给上位机转换成T s h a p e 控件每次要走 的步数和步长，步数和步长都是根据同步间隔时间束认为规 定，但尾每次要走步数的步长总和要等于两个T
11、 s h a p e 控件的 中心距，即某个控件要移动到下一个位值时走的像素距，这 里每个控件走到下一个位置走的距离是2 0 个像素。让控件 按照得到的步数和班长改变位置所需的时间是毫秒级，而退 回原址用循环F o r 语句一次性完成，是微秒级的，人眼是无法 看到的。这栉看到的只是控件前移过程，自然表现出是分拣 机在运动首。然而移动一次位置再迅速退回是不会有叠盘 现象现的，从而避免了这个问题。P L C 程序编写只需用循 环命令改变包在盘和其他包信息内存位置，也就完成了动画 上看到的有包盘的运动。 实现这两种解决方案并不是十分困难，D e 蛳提供了大 量呵视控件及其属眭和方法。动油i 实现用到
12、了4 个定时器 T i m e r ，有托盘刷新定时器，画布刷新定时器，通讯定时器和看 门定时器。有托盘刷新定时器主要用于刷新托盘属性，厕布 枷新定时器卡要用于画市刷新通讯定时器主要用于控制通 讯，看门定时器主要用于监视通讯问题。 3 分拣计算机的通讯程序设计 在第：部分中提到使用了4 个定时器，且中有关通讯方 面的有两个：通讯定时器和看】定时器。还有，M n m l 控件 的C o m m E v e n t 事件。这三个程序块就实现了通i n 和动画。 因为使用的硬件上的问题，通讯是没有接受应答的专门 数据线，所以使用了软件上的通讯应答握手。这样设定了阿 个B o o l e a n 型变
13、量：W f i t e E d l u 和R e a d l - h o ，一个是写响应标 志，即上位机将数据写入P L C 的写缓冲废后将萁置为T r u e ， 其他时为F a l 畿；一个读响鹿标志，即l ：位机从P L C 的读缓冲 区读到数据后置为T r u e 其他时为F a l s e 。这样虽然每隔一段 时问就触发通讯定时器，但是由于读写标志的控制，是否滨 写数措f 苦息也就不会出错。设计为当定时器被触发，如果此 时为W f i t e E e h o 足T r u e ，说明上次通讯为写操作，那么这次通 讯就是凄操作，相反如果R e a d E e h o 是T r u e
14、，说明上次埔讯是 谈操作，那么这次通讯应足写操作。通讯流程图如图2 所 示。 完成了数据的发送与接受后，下面就是处理数据。上位 机发到下位机P L C 数据后，会按到P L C 的同响应数据，接着 检验响应码，此后就是置读标志R e a r l E c h o ，复位写标志W 6 t E e h o ，不进行数据上的处理。上位机要读数据时，P I c 会在接 到命令后，I 叫样会回送响应数据不过这里不但要检验响应 码是否为“0 0 ”，还要对后面的数据信息进行处理其中包含 了包在盘，落包，打印等信息，这些数据都是按制定的格式放 置，在数据处理上也就很容易进行拆分，得到相应的信息。 整个过程都是
15、在M S C o m m 控件的触发事件C o m m E v e n t 中完 成的。 定时驱动 图2 通讯流程图 如果通i n 中出现了标志位置位错误或其他通讯受阻的 情况，会严重影响整个监控过程，特别是标志位经过实际检 验是很容易发生置位错误的。对此看门定时器起到了关键 的作用。看门定时器触发后程序流程田如图3 所示。 看门定时器驱动 图3 看门定时器流程囤 看门定时器就如同看门狗的作用，每次扫描超过极限次 数后都会复位标志位W f i t e E e h o 或是R e a d E c h o ，立果仍然是 超过极限次数，则会提示响应的错误信息，如此整个通讯模 块会变得更加的安全町靠。
16、 4 结束语 本文所要讲述的是济南军区自动分拣系统监控子系统 上位机的部分动i 由i 和通讯设计。在实际运行过程中，动画比 较琏贯平滑，基本达到设计要求。在与P L C 通玎t 是虽然时间 稍长，影响了实时性，但足也能够较好的达到任务要求，系统 运行比较平稳。 。参考文献： 1 李歧强，钱积新可鳊程控制嚣在自动分拣季统中的应 用，自动化仪表，1 9 9 8 ，1 9 ( 6 ) ：2 0 2 3 2 李歧强，金萍，钱积新自动分拣系统中分拣教据的同步 跟踪与装箱单的实时打印，机械与电子，1 9 9 8 ( 3 ) ：8 一l O ( 上接第4 3 页) 6 运行情况和今后设想 根据生产实践，在退火炉点火，不同规格产品的温度控 制，煤气天然气的混合比例等方面，逐渐摸索出一些经验，已 能较好稳定生产，保正产品质量，大大降低了能量消耗。 随着生产发展，管理和技，忙水平的提高，今后设想，在提 高废炉自动化程度方面再作努力如何在高炉煤气
