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生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的機(jī)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(shí)尋找貨架的位置十分困難, 元件庫存盤點(diǎn)難度較大, 使得庫存補(bǔ)充計(jì)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(shí)存在, 此外由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員對(duì)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(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)中?；谏鲜銮闆r, 利用CAN總線技術(shù), 同時(shí)引入單片機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行了再塑造和再設(shè)計(jì), 解決了元件貨架管理問題, 提高了管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。

某機(jī)電企業(yè)一個(gè)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(gè)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(duì)應(yīng)所存放的貨位, 為了貨位查找的方便, 每個(gè)貨位處設(shè)有相應(yīng)的LED指示屏來顯示相關(guān)信息, 產(chǎn)品出入庫作業(yè)時(shí)顯示出入庫的數(shù)量, 沒有出入庫作業(yè)時(shí)顯示貨位存放貨物的數(shù)量, 出入庫作業(yè)時(shí)電子標(biāo)簽告訴相關(guān)人員該處會(huì)有存取作業(yè)等待處理, 在庫存盤點(diǎn)時(shí)表示該處貨位庫存信息尚未盤點(diǎn)。另有一個(gè)開關(guān)按鈕可以控制LED指示屏, 如果某個(gè)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(gè)單片機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制1行貨架, 也就是說1個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理40個(gè)貨位。如果這企業(yè)的倉庫由于擴(kuò)展需要將貨架擴(kuò)展到m行, 那么這m個(gè)單片機(jī)就構(gòu)成了一個(gè)完整的貨架管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過CAN總線與上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信, 而上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)倉庫對(duì)整個(gè)倉庫進(jìn)行管理, 上位計(jì)算機(jī)通過向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送指令以完成對(duì)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(jī)系統(tǒng)框架如圖3所示。

圖3 基于CAN總線技術(shù)的單片機(jī)系統(tǒng)框架  下載原圖

單片機(jī)型號(hào)選擇at89s51, 這個(gè)型號(hào)在同類型號(hào)中屬于高檔機(jī)型和功能增強(qiáng)型, 其主要優(yōu)勢(shì)是帶有10KB的可以二次編程的存儲(chǔ)器, 并且內(nèi)置監(jiān)控電路, 因此性價(jià)比較高, 且不用再考慮存儲(chǔ)器的擴(kuò)展問題。

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

CAN總線在本質(zhì)上屬于串行總線式信息通訊網(wǎng)絡(luò), 其特征是通信可靠、靈活、性能可靠、數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)等。配合使用sja1000獨(dú)立總線控制器, 同一個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)最大可以允許來自110個(gè)節(jié)點(diǎn)的接入, 其有效傳輸距離可以長(zhǎng)達(dá)10km, 并且CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以以多種方式進(jìn)行工作, 允許網(wǎng)絡(luò)上的任何節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)候向任意節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息, 并且節(jié)點(diǎn)之間可以根據(jù)ID來設(shè)置屏蔽或接受該節(jié)點(diǎn)的信息, 使得總線數(shù)據(jù)傳輸中的沖突降到了最低點(diǎn)。此外CAN總線網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)處理機(jī)制, 當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的信息遇到干擾或傳送失敗后可以自動(dòng)重新發(fā)送, 如果發(fā)生重大錯(cuò)誤, 則該節(jié)點(diǎn)將自動(dòng)從網(wǎng)絡(luò)中退出, 以免給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成更多的負(fù)擔(dān)和影響。

CAN總線電路以sja1000獨(dú)立總線控制器為中心, 單片機(jī)系統(tǒng)與實(shí)際物理CAN總線的通過82c250 CAN收發(fā)器進(jìn)行連接, 使用總線式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), 該結(jié)構(gòu)成本低可靠性高。sja1000獨(dú)立總線控制器的最大傳輸速率為1mbps, 并且對(duì)于11位和29位的編碼標(biāo)示符具有很好的支持作用。

CAN接口卡內(nèi)置在上位計(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)展槽中, 負(fù)責(zé)上位計(jì)算機(jī)與單片機(jī)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(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)展槽中, 從而實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。

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

圖4 倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的功能模塊架構(gòu)  下載原圖

當(dāng)有電氣元件物資需要入庫的時(shí)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?jì)算機(jī)系統(tǒng)中。下位計(jì)算機(jī)獲取上位計(jì)算機(jī)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(jìn)行元件入庫作業(yè), 當(dāng)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(jìn)行下一個(gè)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(diǎn)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(duì)底層數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行更新。其他功能的操作與之相類似。

下位計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)框架如圖5所示。該軟件框架相對(duì)簡(jiǎn)單, 下位計(jì)算機(jī)在獲得CAN總線上位計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)中, 使用nvidia公司的C51芯片可以很容易地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

visual basic語言作為企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序的開發(fā)工具, 本身的數(shù)據(jù)處理能力非常強(qiáng)大?，F(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)級(jí)的應(yīng)用程序都是基于windows平臺(tái)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(shí)現(xiàn)對(duì)硬件信息的讀取、寫入等控制, 就目前來看大部分供應(yīng)商都為其產(chǎn)品提供了豐富的擴(kuò)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(jiǎn)單實(shí)用的電子表格數(shù)據(jù)庫軟件, 功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便且能夠有效負(fù)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(yīng)用, 且后續(xù)的培訓(xùn)服務(wù)較為簡(jiǎn)單。

基于此本文選用visual basic和excel作為開發(fā)上位計(jì)算機(jī)軟件的工具, 開發(fā)出來的上位計(jì)算機(jī)軟件界面如圖6所示。程序設(shè)計(jì)中上位計(jì)算機(jī)和下位計(jì)算機(jī)之間的通信通過總線CAN進(jìn)行, 并且遵循了上下位計(jì)算機(jī)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(cuò)檢錯(cuò)方式等方面都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配。使用CAN總線接口卡的dll擴(kuò)展函數(shù)進(jìn)行上下位計(jì)算機(jī)之間的通信。

圖5 下位計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)框架  下載原圖

圖6 上位計(jì)算機(jī)軟件的系統(tǒng)界面  下載原圖