关键词：PROFIBUS-DP；PLC；物流传送带
中图分类号：TP336 文献标识码：B
CHEN guojian , XIE guanghan
（Institute of Automation ,Guangdong University of Technology, Guangdong, Guangzhou, 510006,China）
（广东工业大学 自动化学院 广东省 广州市 510006）
Abstract: This article discusses the PROFIBUS-DP control the logistics of conveyor belt, according to Logistics Monitoring the actual needs, completed a monitoring system hardware and software design, and the PLC control conveyor belt campaign materials bar code, color, weight, The shape and size of the data collection, such as access to materials warehouse operation.
Keywords: PROFIBUS-DP；PLC；Transmission Belt
1 概述
自动化物流传送带已经应用到工业生产的各个部门，广泛应用于汽车、食品、医药、机械加工和电子元件生产线上，在国家的工业生产中发挥着举足轻重的作用。随着现代化物流设备和工业总线的出现与发展，物流系统与生产制造系统有机的融为一体，形成完整的生产系统[1]。这就带来了控制、通信结构复杂性和实现困难的问题。本文在此背景下，提出基于PROFIBUS-DP现场总线的物流传送带协调控制方案。
PROFIBUS现场总线[2]由西门子等公司制定的标准化规范，包括：用于主站之间通讯的FMS；用于过程行业从站之间通讯的PA；用于制造行业从站之间通讯的DP。因此本文就是研究设计基于PROFIBUS-DP现场总线的物流监控系统，监控生产线各个工位的数据采集，控制生产线传动带的运作。
2 系统硬件结构
本文设计的物流传送带负责产品物料的仓库存取，运输，条形码检测，电子标签检测，产品物料颜色检测，产品重量检测[3]等环节，是整个工业产品生产加工运输过程的重要组成部分。
基于PROFIBUS-DP的物流传送带的硬件结构如图1所示。
图1
系统分为两层，PROFIBUS-DP主站S7-300，从站S7-200，及通过桥接模块PQ20连接的工控机。桥接模块PQ20主要是作协议转换，把电脑的串口RS232协议转换成PROFIBUS-DP的RS485协议。具体主要有以下五部分：
（1） 主站S7-300，主要负责1、2、3号拐角后，条形码与触摸屏工位之间，形状与尺寸工位之间的绿色传送带的运动控制，收集各个工位PQ20桥接模块发送来的工位工作状态信息（包括工位忙与不忙，操作中等）及工位采集数据的信息（包括物料条形码数据等），再通过总控工控机的PQ20桥接模块发送给总控进行处理。
（2） 从站传送带S7-200，负责1、2、3号拐角前的绿色传送带，拐角滚轮、鼎升、旋转电机及圆拐角处滚轮电机的运动控制。
（3） 从站颜色触摸屏工位的 S7-200，负责本工位滚轮传送带的运动控制，与We In View 触摸屏MT506S通信，触摸屏主要是用来显示产品物料颜色与条形码数据。
（4） 各个工位的工控机，包括采集物流产品物料的条形码电子标签工位、电子称重工位、形状检测工位、尺寸检测工位及堆垛机上下料工位。工控机的程序用VB编写，主要负责本工位硬件控制，及通过串口发送本工位的工作状态信息（包括工位忙与不忙，操作中等）及工位采集数据的信息（包括物料条形码数据等）到桥接模块PQ20上，PQ20完成协议转换，把RS232转换成RS485，工位信息传送到主站S7-300上。完成PROFIBUS数据采集任务。
（5） 总控工控机，S7-300从PROFIBUS采集到的信息也是通过桥接模块PQ20与总控工控机通信的，所以总控工控机其实也是PROFIBUS的从站，数据到了总控后通过VB编写的监控软件，可以显示各个工位的工作状态，产品物料的各种信息，而且总控的VB程序还要负责把产品物料的各种信息存入MS SQL数据库中，保存信息。
以下是物流生产线的工作流程的概述，如图2所示：
图2
1） 产品物料从仓库中通过堆垛机机器手取出，放到滚轮传送带上，传送到拐角1；
2） 拐角1鼎升旋转后，判断条形码工位是否忙，如果忙则产品物料停留在拐角1上，不忙则传送产品物料到条形码电子标签工位。
3） 条形码工位正常读取完条码及电子标签后，判断颜色触摸屏工位是否忙，不忙则传送产品物料到颜色触摸屏工位，同时通过PROFIBUS发送数据到S7-300。
4） 颜色工位读取完颜色数据后，拐角2不忙，送出产品物料，如果电子称工位也不忙，则拐角2把物料送到电子称重工位，颜色工位S7-200数据通过PROFIBUS发送。
5） 电子称重工位获得产品物料的重量后，也将判断下面一个工位是否忙碌，不忙则送出物料，同时通过PROFIBUS发送工位状态及数据到S7-300，剩下的形状和尺寸工位同样完成本工位数据的采集与发送数据。
6） 经过圆滚轮传送带，产品物料已获得全部数据，将送到成品仓库，这是将再次回到堆垛机上下料工位，送成品仓前会判断物料的信息是否全部采集完，否则将从新回到生产线，再次采集数据，如果采集完成将送成品仓，完成物料生产线的工作流程。
3 系统软件设计
软件部分主要包括S7-300硬件组态[2]，分配DP地址，从站的输入输出字节地址，S7-300与S7-200的皮带和滚轮控制程序，S7-300与总控工控机的数据收集转发程序，总控及其它6个工位的VB程序设计。主站S7-300要协调S7-200与其它6个工位间的控制，6个工位除了要完成本工位数据采集外，还要往主站S7-300发送信息。
PROFIBUS-DP主站选用S7-300 CPU313C-2DP，从站用S7-200 CPU226，通讯速率选用1.5M/s。S7-300与200的PROFIBUS通讯需要通过EM277模块实现，因此在硬件组态时，调用EM277模块代替S7-200，各个工位的工控机也是从站，通过桥接模块PQ20连接PROFIBUS，安装了GSD文件后，在硬件组态中可以调用PQ20模块。
由于采用PROFIBUS-DP现场总线，主站和各从站的通讯无需编写专门通讯程序，只要在S7-300硬件组态中，配置PROFIBUS总线DP地址与输入输出字节地址及字节数即可，如下表1所示。
表1
主站S7-300与从站S7-200通讯，需要通过EM277模块，上表1中的EM277的DP地址需要与实际使用的EM277模块上的旋转开关一致。主站S7-300通过将其输出区来的信息发给从站的输出缓冲区（称为“接收信箱”），从站将其输入缓冲区（称为“发送信箱”）的数据返回给主站的输入区，这样主站完成与从站交换数据。
硬件组态EM277时，设置V存储器[2]偏移量为0，对于传送带工位的EM277，由于选用8Bytes Out/8Bytes In的输入输出区，则输出数据（从主站S7-300来）放置在V存储器中的VB0，输入数据（传送到主站）取自V存储器的VB8。以下表2是S7-200的V存储器对应S7-300的I/Q区域字节地址。
表2
主站S7-300协调传送带S7-200与其它6个工位间的控制，需要判断工位的工作状态，例如：颜色触摸屏工位得到产品的颜色数据后，会查询前面的拐角2是否空闲，如果空闲才降下档片，放行产品物料进入拐角2，当拐角2完成带产品物料的鼎升旋转后，也会查询前面电子称重工位是否空闲，如果空闲才启动滚轮传送带，把产品物料送出。以下是拐角2程序流程图图3。
图3
各个工位采集到的物料数据，经过PROFIBUS-DP发送到总控的工控机后，存入总控工控机的MS SQL 2000数据库进行存储。工控机的程序用VB编写，VB通过ADO对象，对MS SQL 2000数据库进行插入、查询、删除等操作，记录各个物料产品的条形码，电子标签，产品物料颜色，产品重量等数据。以下是建立以条形码数据为主键，建立一条存储物料产品数据的记录的VB程序代码。
Public gadoConnect As New ADODB.Connection ‘ 创建一个新的ADO Connection对象
Dim strSQL As String
strSQL = "INSERT INTO MASTER （barCode, eleLabel, Stat） " ‘ barCode为条形码字段名
‘ eleLabel为电子标签字段名
‘ Stat为工位号字段名
strSQL = strSQL & "VALUES （‘" & temp_Bracode7 & "‘, ‘" & temp_Elabel6 & "‘, 2）"
gadoConnect.Execute strSQL ‘ 把条形码与电子标签写入数据库的MASTER表中
4 结束语
本物流生产线监控系统设计已投入应用，运行效果良好，能满足中小型物流生产线的要求，采用PROFIBUS-DP现场总线，取得相对廉价高速的数据传输效果，节省硬件数量与投资，节省维护开销，又提高了系统的准确性与可靠性。随着物流事业的发展，PROFIBUS现场总线会在物流生产线中应用得越来越广泛。
参考文献
[1] 王国华.现代物流技术与装备[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[2] 张运刚,宋小春.西门子S7-300/400 PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[3] 马腾远. 关于实时物流监控系统设计技术探讨[J]. 现代电子技术, 2007,（19）：12～13.
作者简介:
陈国健 男 硕士研究生 研究方向：智能控制系统及应用
详细通讯方式：广州大学城外环西路100号广东工业大学G162信箱
电话：15902054954 邮编: 510006 E-mail：ken-831001@163.com
