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生產(chǎn)非標準設備的機電企業(yè)生產(chǎn)所需的電氣材料元件涉及種類繁多, 使得庫存管理面臨著非常大的壓力, 例如元件出入庫時尋找貨架的位置十分困難, 元件庫存盤點難度較大, 使得庫存補充計劃比較難以制定, 一部分元件庫存積壓而另一部分庫存短缺的狀況同時存在, 此外由于產(chǎn)品設計人員對庫存情況缺乏了解, 使得一些積壓的元件不能快速有效地應用到新產(chǎn)品開發(fā)中。基于上述情況, 利用CAN總線技術(shù), 同時引入單片機和計算機系統(tǒng)就倉儲管理系統(tǒng)進行了再塑造和再設計, 解決了元件貨架管理問題, 提高了管理水平和經(jīng)濟效益。

某機電企業(yè)一個元件庫中共有12行貨架, 其中每行貨架有4層, 每層又有10個貨位, 其結(jié)構(gòu)如圖1所示。用行、層、列表示貨位的位置, 該貨位唯一對應所存放的貨位, 為了貨位查找的方便, 每個貨位處設有相應的LED指示屏來顯示相關(guān)信息, 產(chǎn)品出入庫作業(yè)時顯示出入庫的數(shù)量, 沒有出入庫作業(yè)時顯示貨位存放貨物的數(shù)量, 出入庫作業(yè)時電子標簽告訴相關(guān)人員該處會有存取作業(yè)等待處理, 在庫存盤點時表示該處貨位庫存信息尚未盤點。另有一個開關(guān)按鈕可以控制LED指示屏, 如果某個貨位的作業(yè)處理完畢, 那就予以關(guān)閉。這樣可以大幅度地提高元件出庫率和貨架查找率。

基于CAN總線技術(shù)的解決方案框架如圖2所示。1個單片機系統(tǒng)負責控制1行貨架, 也就是說1個單片機系統(tǒng)負責管理40個貨位。如果這企業(yè)的倉庫由于擴展需要將貨架擴展到m行, 那么這m個單片機就構(gòu)成了一個完整的貨架管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過CAN總線與上位計算機系統(tǒng)進行通信, 而上位計算機系統(tǒng)基于業(yè)務數(shù)據(jù)倉庫對整個倉庫進行管理, 上位計算機通過向單片機系統(tǒng)發(fā)送指令以完成對貨架的管理。

圖1 元件庫的貨架結(jié)構(gòu)  下載原圖

圖2 基于CAN總線技術(shù)的解決方案框架  下載原圖

基于CAN總線技術(shù)的單片機系統(tǒng)框架如圖3所示。

圖3 基于CAN總線技術(shù)的單片機系統(tǒng)框架  下載原圖

單片機型號選擇at89s51, 這個型號在同類型號中屬于高檔機型和功能增強型, 其主要優(yōu)勢是帶有10KB的可以二次編程的存儲器, 并且內(nèi)置監(jiān)控電路, 因此性價比較高, 且不用再考慮存儲器的擴展問題。

使用8255芯片的a、b輸出口對數(shù)據(jù)進行鎖存操作, 考慮到bcd碼的特性, 所以兩個LED顯示屏的顯示可以由一個輸入口進行控制, 每個LED顯示屏與8255芯片安裝3個74ls47譯碼器, 用來處理bcd碼的轉(zhuǎn)換及顯示屏的工作驅(qū)動。

CAN總線在本質(zhì)上屬于串行總線式信息通訊網(wǎng)絡, 其特征是通信可靠、靈活、性能可靠、數(shù)據(jù)傳輸距離遠等。配合使用sja1000獨立總線控制器, 同一個CAN總線網(wǎng)絡最大可以允許來自110個節(jié)點的接入, 其有效傳輸距離可以長達10km, 并且CAN總線網(wǎng)絡上的節(jié)點可以以多種方式進行工作, 允許網(wǎng)絡上的任何節(jié)點在任何時候向任意節(jié)點發(fā)送信息, 并且節(jié)點之間可以根據(jù)ID來設置屏蔽或接受該節(jié)點的信息, 使得總線數(shù)據(jù)傳輸中的沖突降到了最低點。此外CAN總線網(wǎng)絡具有較強的錯誤檢測處理機制, 當一個節(jié)點所發(fā)送的信息遇到干擾或傳送失敗后可以自動重新發(fā)送, 如果發(fā)生重大錯誤, 則該節(jié)點將自動從網(wǎng)絡中退出, 以免給整個網(wǎng)絡造成更多的負擔和影響。

CAN總線電路以sja1000獨立總線控制器為中心, 單片機系統(tǒng)與實際物理CAN總線的通過82c250 CAN收發(fā)器進行連接, 使用總線式的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu), 該結(jié)構(gòu)成本低可靠性高。sja1000獨立總線控制器的最大傳輸速率為1mbps, 并且對于11位和29位的編碼標示符具有很好的支持作用。

CAN接口卡內(nèi)置在上位計算機的功能擴展槽中, 負責上位計算機與單片機系統(tǒng)之間的信息通訊和數(shù)據(jù)交換工作。CAN卡選擇Keorei公司的單口6n137光電耦合器總線卡8110, 將該卡直接內(nèi)置在上位計算機的功能擴展槽中, 從而實現(xiàn)上位計算機與單片機之間的數(shù)據(jù)交換。

在對倉儲作業(yè)需求分析的基礎上, 得到如圖4所示的倉儲管理系統(tǒng)功能模塊架構(gòu)。

圖4 倉儲管理系統(tǒng)的功能模塊架構(gòu)  下載原圖

當有電氣元件物資需要入庫的時候, 就需要添加入庫信息, 倉管員通過系統(tǒng)界面將數(shù)據(jù)記錄提交到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中, 然后系統(tǒng)界面上出現(xiàn)出庫操作的命令, 信息錄入完畢后通過CAN總線傳輸?shù)较挛挥嬎銠C系統(tǒng)中。下位計算機獲取上位計算機發(fā)送的信息后, 打開入庫元件所要存放貨位處的LED屏, 倉管作業(yè)員根據(jù)LED屏的指示進行元件入庫作業(yè), 當完成作業(yè)后關(guān)閉存放物資元件處貨位的LED指示屏, 然后進行下一個批次的元件入庫作業(yè), 等所有批次的物資入庫作業(yè)都結(jié)束后, 在操作系統(tǒng)界面上點擊結(jié)束入庫作業(yè)按鈕以完成本批次的元件入庫作業(yè), 并根據(jù)新錄入的入庫作業(yè)信息對底層數(shù)據(jù)庫信息進行更新。其他功能的操作與之相類似。

下位計算機的軟件設計框架如圖5所示。該軟件框架相對簡單, 下位計算機在獲得CAN總線上位計算機發(fā)送來的命令后, 打開LED指示屏顯示相關(guān)信息, 并將LED指示屏的狀態(tài)信息反饋到上位計算機中, 使用nvidia公司的C51芯片可以很容易地實現(xiàn)這個功能。

visual basic語言作為企業(yè)級應用程序的開發(fā)工具, 本身的數(shù)據(jù)處理能力非常強大。現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)級的應用程序都是基于windows平臺的架構(gòu), 通過開發(fā)編譯activex和dll控件, 利用控件調(diào)用功能可以很容易地實現(xiàn)對硬件信息的讀取、寫入等控制, 就目前來看大部分供應商都為其產(chǎn)品提供了豐富的擴展控件, 以方便二次開發(fā)中的數(shù)據(jù)采集、傳輸、修改等操作。excel是一種最為簡單實用的電子表格數(shù)據(jù)庫軟件, 功能強大、操作簡便且能夠有效負載本文所研究問題的數(shù)據(jù)處理量, 其在企業(yè)產(chǎn)品管理、人事信息、客戶關(guān)系管理等方面廣泛應用, 且后續(xù)的培訓服務較為簡單。

基于此本文選用visual basic和excel作為開發(fā)上位計算機軟件的工具, 開發(fā)出來的上位計算機軟件界面如圖6所示。程序設計中上位計算機和下位計算機之間的通信通過總線CAN進行, 并且遵循了上下位計算機之間的通信協(xié)議, 在傳送速率、數(shù)據(jù)格式、同步方式、糾錯檢錯方式等方面都可以實現(xiàn)自動匹配。使用CAN總線接口卡的dll擴展函數(shù)進行上下位計算機之間的通信。

圖5 下位計算機的軟件設計框架  下載原圖

圖6 上位計算機軟件的系統(tǒng)界面  下載原圖