昆船智能技术股份有限公司（简称昆船智能）隶属于中国船舶集团下属的昆明船舶设备集团有限公司。现有职工1800余人，其中专业技术人员1000余人，资产总额近30亿元人民币。公司主要业务包括仓储及电子商务物流自动化设备和系统的开发、设计和系统集成。昆船智能是先进制造业和现代服务业深度融合的新型企业，在中国自动化物流系统行业确立了领导品牌地位，先后采用倍福技术开发了滑靴式分拣设备、交叉带分拣设备、多层穿梭车、环形穿梭车和AGV 等设备。

昆船智能公司智慧仓库不仅是一个物料仓库，也是现代物流仓库的试验场，在这里将要进行传统控制和现代控制的测试，5G通信也在这里得到应用

昆船智能在承接自动化试验、存储立体仓库项目时，公司决定将其用作现代物流仓库的试验场。新总装集配中心主要用于总装车间设备零部件的仓储配送，以规范化管理产品零部件，提升信息化管理水平。昆船智能经公司相关部门领导商讨，选择倍福作为其控制系统供应商，以提高电控产品平台的丰富多样性，探索类似高级语言编程及基于PC平台在整线控制上的性能。

系统架构及控制功能

最终配置中，数据库服务器和调度服务器处于系统架构高层，负责生产数据管理及与MES和ERP系统交互、调度任务下发等。本地PLC控制器、堆垛机单元及其他系统处于平级控制。称重单元、辊道输送系统、二维码识别系统、外观检测系统和操作员终端为本地PLC控制器子系统，受本地控制器控制。

系统功能分为出入库控制、物料查询和物料管理等单元。在入库过程中，托盘通过叉车搬运到入口处，并放置到通过 PLC 控制的辊道输送系统上。当辊道输送系统移动货品时，系统会读取托盘上的二维码并将信息传输给下一个辊道。扫码后的托盘首先进入到外观检测区域进行外观体积的检测，根据不同的体积进入不同的辊道，然后，托盘移至地上衡进行称重，这些体积重量信息被添加到托盘信息中，调度系统根据这些信息选择合适的货位来存放托盘。

此时，被称为堆垛机的入库和出库单元向输送机端头方向运行出来接货，托盘往相应的端头方向走，当双方都到端头后，本地 PLC 与堆垛机进行握手通信，堆垛机根据调度系统的要求将货物放到相应货位。出库过程相较更为简单，操作人员只需根据订单要求查询物料，并激活托盘上的出库物品，这些物品就会从货架上自动走到出口处等待提取。

图1 高密度 I/O 组件的使用降低了硬件成本，减少了控制柜中占用的空间

基于PC的开放式控制技术简化通信过程

辊道输送机的控制大多基于逻辑控制，比较简单，相对来说仓储设备与上位层系统间的通信则较为复杂。系统的控制难点包括如何稳定进行设备间的数据交互，系统出现故障后如何快速恢复等。相对于传统PLC控制，CX2020嵌入式控制器支持所有过程，并无需使用额外的PC设备。

据昆船智能介绍，与传统控制技术相比倍福PC控制技术的优势在于设备的互通互联、高速和高精度控制等方面。总体来说，PC控制技术的系统开放性简化了项目中的通信。在项目中，可通过本地 PLC 中安装的 PROFINET 通信协议选件包实现与堆垛机单元的 PROFINET 通信；通过 Modbus TCP 选件包实现与二维码识别系统的数据交互，通过安装 TCP/IP 选件包实现与外观检测系统的 UDP通信。此外，控制器可使用 TwinCAT Database Serve 直接与数据库进行数据交互，将重量、外观和尺寸信息等直接写入数据库中。嵌入式控制器可与倍福控制面板 CP2912 结合，形成一个集成在控制柜中的紧凑型控制单元，无需使用单独的操作终端。

此外，PC 控制系统的互联互通性还体现在它支持 VPN 通信。客户的技术中心与仓库相距10  km，当设备有问题时，客户可从技术中心远程登录控制系统，方便指导现场人员排查故障。

图2 控制柜中的嵌入式控制器与用作人机界面的倍福控制面板 CP2912 相连

紧凑型 I/O 模块的使用降低硬件成本

“物流行业现在竞争激烈得很，对我们来说，降低成本是重中之重。相比以前使用的其他系统，采用倍福的16通道高密度端子模块后，整体硬件成本降低了约30%。”负责这个项目电控设计的杨新丽工程师说道。系统共设计了5个地上衡，其通过 EL6631 PROFINET RT 控制器/设备都端子模块连接 EtherCAT 总线。“倍福EtherCAT网关模块配置灵活方便，我们之前使用的其他网关模块都需使用独立的软件进行配置，而倍福的 EtherCAT 网关的配置可通过 TwinCAT软件方便、稳定地完成。”昆船智能公司负责项目调试的冯立源工程师说道。

高效开发缩短项目实施时间

倍福的软件和硬件可分开开发调试，软件工程师不需了解硬件就可编写、调试程序。硬件工程师只需按点表要求把变量点与实际硬件点链接起来即可。专业化分工使工程师有更多的精力来优化系统；软件和硬件可同时开工实施，之后再结合起来联调，缩短项目实施周期。此外，当某个硬件通道损坏后硬件工程师只需解绑当前的变量链接，重新绑定到另外一个通道即可，不需修改运行程序源代码。

图3 适合DIN导轨安装的CX2020嵌入式控制器用作逻辑控制器和通信服务器；同时，它也支持现场操作和远程维护

程序的仿真运行也是TwinCAT的强项。“我们的软件在开发好后都需要先与 TIMMS VCCS 软件进行联机仿真调试，倍福在仿真运行这块确实做得好，我的电脑在装好 TwinCAT 后就成了一个算力强大的控制器，可直接找到程序中的错误。”冯立源工程师解释说道。TwinCAT 支持所有（共6种）IEC 61131-3编程语言，各种编程语言可在一个项目中混用。梯形图（LD）编程语言的逻辑较直观明了，可用于控制辊道机；结构化文本（ST）编程语言用于实现 ModbusTCP 通信、UDP 调试和算术运算。

对未来的展望

随着智慧工厂、工业4.0概念的提出，未来的物流自动化也要朝着智能化、信息化的方向发展，昆船智能认为，传统的“黑盒子”PLC控制是一个封闭的平台，无法实现所需的新功能，而基于PC的控制技术本身就是PC技术的一个分支，具备了在同一个平台上实现自动化、智能化和信息化融合的条件。“在这个项目中，我们看到了 PC控制技术的巨大潜力，在下一个项目中，我们可能会考虑采用一台功能更强大的 PC 控制系统来替代目前的服务器工作，这样又可以帮我们节省两台服务器的开支。”杨新丽工程师总结说道。