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西門子SCALANCE W在立體倉庫的應用

2008/4/17 16:48:00

特點：
自動化立體倉庫不是單一設備堆積而成的倉庫，它是一個倉庫系統(tǒng)。自動化立體倉庫中所有設備在控制軟件的管理下統(tǒng)一高效地運行。這些設備可能包括搬運設備-如堆垛機、AGV 小車；輸送設備-輸送帶；容器-如托盤；貨架-如高位貨架；掃描系統(tǒng)-如激光讀碼系統(tǒng)；傳感器等在高效、安全地系統(tǒng)中運行。

圖1 立體倉庫實拍

        因為自動化立體倉庫不單純是一個倉庫，所以它的建設也是一個復雜的系統(tǒng)工程。包括地基的勘探、工程的設計、建設等。自動化立體倉庫系統(tǒng)的設計建設必須與企業(yè)的物流規(guī)劃、企業(yè)的發(fā)展聯(lián)系起來綜合考慮，使其成為物流鏈中重要的節(jié)點。

需求：
       在實現(xiàn)立體倉庫貨物自動堆垛功能，堆垛機是一個的重要組件，穩(wěn)定可靠的堆垛機在貨物堆放流程中可代替繁重的人力搬運，以及易損壞物品的憂慮。堆垛機控制系統(tǒng)通常采用PLC和單片機結(jié)合的方式集成。由于堆垛機的操作位置是隨著貨物的堆放位置變化而變化的，其通訊控制是移動變化中進行的。
　　
解決方案：
SCALANCE W工業(yè)移動通訊解決方案
        西門子 SCALANCE W工業(yè)移動通訊解決方案屬于無線以太網(wǎng)解決方案的一種。針對工業(yè)現(xiàn)場的需要西門子對無線以太網(wǎng)設備硬件和軟件加以改進開發(fā)出了SCALANCE W系列工業(yè)無線以太網(wǎng)產(chǎn)品，這個系列產(chǎn)品可以在各種工業(yè)環(huán)境中使用，立體倉庫堆垛機控制系統(tǒng)是SCALANCE W 系列產(chǎn)品一個比較典型的應用環(huán)境。前面兩種方案中提到不可靠的因素可以在SCALANCE W移動通訊解決方案中得到很好的解決。
SCALANCE W 同時遵循現(xiàn)有的4種國際通行的無線以太網(wǎng)標準，具有很好的兼容性。兼容的標準有802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11h.可以使用2.4G 和5G兩個免授權(quán)射頻頻段。
SCALANCE W移動通訊解決方案（如下圖所示）的組成可以分為三個子部分：
1，無線接入點設備 2，Rcoax 天饋線系統(tǒng) 3，客戶端設備

圖2 立體倉庫中移動解決方案

無線接入點
        無線接入點設備用來輻射一個無線信號區(qū)域用于移動的無線客戶端接入,它就象一個無線的基站一樣. 802.11標準使用的2.4G 和5G的射頻頻段，在物理連接上它像紅外向一樣是無線連接的，但要比紅外射線在作數(shù)據(jù)傳輸上有更好的表現(xiàn)，它對有些障礙物具有一定的穿透性，在一個規(guī)則的物理空間內(nèi)具有很好的反射效果，這樣可以實現(xiàn)非直視數(shù)據(jù)傳輸，可靠性可以在一定程度上得以提高。
        通常的無線接入點當面對多個無線客戶端通訊時處于一種通訊資源被競爭利用的角色,這樣系統(tǒng)就無法保證每個客戶端通訊的確定性和實時性. SCALANCE W 700系列接入點獨有的iPCF功能可以保證每個注冊客戶端有固定的通訊通訊資源用于數(shù)據(jù)傳輸，從而確定性和實時性得以實現(xiàn)，這也是其可以適用于工業(yè)環(huán)境的特性之一。
　　
RCOAX天饋線系統(tǒng) ( 如下圖 )
        紅外線通訊的優(yōu)點是通訊雙方之間是非接觸的，無磨損故障現(xiàn)象，由于紅外線無法非直視通訊，當軌道發(fā)生彎轉(zhuǎn)時就無法通訊，而滑觸線卻可以在軌道彎轉(zhuǎn)處進行實時通訊。RCOAX 天饋線是這樣一個綜合了兩者的優(yōu)點的饋線系統(tǒng)。

圖3 漏波天線結(jié)構(gòu)圖

RCOAX饋線系統(tǒng)的主體是漏波電纜，它借鑒了標準饋線傳輸信號損耗小的優(yōu)點，以及2-5GHz信號的衍射特性而設計的一種線狀天線，區(qū)別于通常的桿狀或面狀天線。機構(gòu)設計上遵循2.4G 或5G的衍射原理將特定的饋線等距離的開出一列漏波孔。射頻信號通過漏波孔向外輻射。這種天線可以很好的規(guī)避障礙物的屏蔽作用，將射頻信號隨著電纜的敷設位置而向外延伸，單節(jié)最長可達200M的敷設距離。RCOAX饋線系統(tǒng)可以像滑觸線一樣隨著軌道的彎轉(zhuǎn)而敷設，也可以像紅外線一樣非接觸無線通訊。
　　
無線客戶端
用來安裝在移動的堆垛機上將移動的控制器接入到無線接入點覆蓋的無線網(wǎng)絡中，達到移動設備通訊聯(lián)網(wǎng)的目的。SCALANCE W系列客戶端有兩種，一種是將以太網(wǎng)接口的控制設備接入到無線以太網(wǎng)的模塊，即 W 740系列產(chǎn)品；另一種是將標準的PROFIBUS DP從站設備接入到無線以太網(wǎng)的模塊，即IWLAN/PB LINK PN IO , 這個模塊本身作為一個DP主站與DP從站以主從方式通訊，同時與上位系統(tǒng)以PROFINET IO方式通訊。
　　
項目優(yōu)點：
系統(tǒng)集成簡單，系統(tǒng)擴展性好：由于采用的無線以太網(wǎng)技術(shù)，不同的立庫系統(tǒng)設計增加堆垛機時只需要增加客戶端數(shù)量即可，單個接入點最多可以接入35客戶端，冗余的方式還可以接入多達70個客戶端。
　　
可靠性高：SCALANCE W系列移動通訊產(chǎn)品的防護等級達到了IP 65標準，模塊借口部分甚至達到了IP 67的標準。特有的RCOAX天饋線系統(tǒng)建立了一個無信號死區(qū)的無線網(wǎng)絡。
　　
實時性高：在設置使用802.11g標準時最高可達54M 通訊帶寬，并且獨有的IPCF功能保證系統(tǒng)通訊的確定性。