堆垛機控制器的備份與應用

兌幸福 王宜江

摘? 要：由于德馬泰克堆垛機控制器采用的是軟PLC，安裝在基于Windows XP操作系統(tǒng)的工控機上，近幾年來輔料高架庫的堆垛機控制器經(jīng)常出現(xiàn)藍屏死機情況，生產(chǎn)隨著堆垛機的故障中斷運行。在分析堆垛機控制器的工作原理后，決定選擇重新備份控制器的方法在控制器出現(xiàn)藍屏死機時通過快速更換解決停機問題，但由于原系統(tǒng)的硬件板卡、操作系統(tǒng)都已經(jīng)過時，與新購置的工控機都不兼容，只能通過重新安裝老系統(tǒng)并自行設置參數(shù)的方法進行備份，經(jīng)過多次探索和嘗試，維修人員終于掌握了控制的備份方法，并在別的高架庫中推廣應用，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：堆垛機;工控機;CP5613網(wǎng)卡;操作系統(tǒng)

1.引言

河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心裝備有16臺堆垛機，分別安裝在原料、輔料庫和成品高架庫，這些堆垛機都是從德國進口，品牌為德馬泰克，控制器采用的是基于西門子工控機的軟PLC，使用兩塊西門子的CP5613網(wǎng)卡通過Profeibus_DP現(xiàn)場總線與堆垛機上的子站通訊，控制堆垛機的運行，因此控制系統(tǒng)的穩(wěn)定起決于工控機的可靠性。近期，輔料高架庫堆垛機的工控機經(jīng)常出現(xiàn)藍屏死機問題，造成控制器也無法運行，需要重新啟動才能恢復正常，但重新啟動后堆垛機上的任務會丟失，操作人員還要手動把丟失的任務找回來才能正常運行，長時間的恢復過程嚴重了正常生產(chǎn)，而且處理過程中稍不注意就會出現(xiàn)任務交叉錯誤的問題，把卷煙材料送錯，存在嚴重的產(chǎn)品質(zhì)量隱患，而且如果工控機重新啟動失敗或徹底損壞，整個高架庫就不能運行，因為沒有備用設備，修好可能需要數(shù)天時間，屆時全廠生產(chǎn)都可能停止。

2.原因分析

雖然西門子的工控機是基于工業(yè)環(huán)境設計，不采用散熱風扇等易損件，可以在惡劣的環(huán)境中長時間運行，但隨著時間的推移，內(nèi)存條、硬盤等配件仍然存在老化分風險;而且工控機采用的是window操作系統(tǒng)，運行中也會出現(xiàn)垃圾文件，影響設備的運行速度，問題嚴重到一定程度后就會造成藍屏死機等問題，如果不及時處理就會發(fā)展到硬件損壞造成堆垛機不能運行，如果卷煙材料不能及時出庫，后果將不堪設想。

3.方案設計和選擇

由于工控機的損壞時間存在不確定性，即使藍屏也可能會工作幾個月甚至幾年，也可能幾天就徹底損壞，但就全廠生產(chǎn)而言，不能寄希望與這些不確定的因素，因此，維修人員設計兩種解決方案，一種是采用PLC硬件替代軟PLC，另一種是克隆一臺相同配置的工控機。兩種都是采取備用機的方式保證在工控機損壞時可以補上，短時間內(nèi)即可替換使用，保證設備無憂生產(chǎn)。

（1）PLC硬件替換方案

PLC硬件替換方案就是采用成熟的西門子S7-300PLC替換現(xiàn)有的軟PLC。從性能上講，S7-300PLC的運算速度和內(nèi)存容量等參數(shù)完全可以滿足運行的需求，但是，在替換過程當中需要重新進行硬件安裝、接線、調(diào)試，特別是控制程序項目中的參數(shù)也需要重新配置，由于維修人員對程序不是太熟悉，還需要廠家的技術(shù)支持，配置后的兼容性還需要進行測試，存在諸多不確定因素。

（2）克隆相同配置工控機

該方案需要采購一臺工控機，然后在系統(tǒng)中安裝軟PLC，與堆垛機的通信的CP5416網(wǎng)卡還需要重新配置，如果完全按照地址和參數(shù)進行配置，克隆出的工控機與原設備完全一致。對控制程序的改動不大，維修人員完全可以自主進行。

硬件替換方案對維修人員的技術(shù)要求比較高，而且還可能存在兼容性的風險?？寺∠嗤渲玫姆桨缚梢詮椭埔慌_相同配置的工控機，對原控制程序的修改量不大，風險較小，維修人員自己動手即可完成。綜合考慮之后決定選擇第2種方案。

4.方案實施

確定方案二后，維修人員隨機展開了方案規(guī)劃，從購買硬件到硬件配置都做足了功課，為方案實施做好準備。

（1）購買工控機并安裝軟件

按照原堆垛機工控機的型號購買時，發(fā)現(xiàn)該型號工控機早已經(jīng)停產(chǎn)，只能購買較新型號的產(chǎn)品，但新產(chǎn)品自帶的是Windouws 7操作系統(tǒng)，而西門子的軟PLC與新操作系統(tǒng)也可能存在兼容性問題，于是維修人員就在新機器上按照了windows XP操作系統(tǒng)，又安裝老版本的西門子STEP7編程軟件，把所有的工控軟件都恢復到原先的老操作系統(tǒng)環(huán)境中。

（2）購買和設置Profeibus_DP網(wǎng)卡

工控機是通過兩個Profeibus_DP網(wǎng)卡與堆垛機進行通訊的，型號為CP5613 A1，但在市場上只能買到新型號的CP5613 A2網(wǎng)卡，安裝時需要在BIOS里面進行設置網(wǎng)卡在插槽里面的地址，設置的地址為：

CP5613 A2 Karte 1 -> Adresse 0 -> Slot 2 -> IRQ 05 -> Line 2

CP5613 A2 Karte 2 -> Adresse 1 -> Slot 6 -> IRQ 05 -> Line 2

CP5613 A2 Karte 3 -> Adresse 2 -> Slot 4 -> IRQ 10 -> Line 4

（3）安裝CP5613 A2驅(qū)動和配置網(wǎng)卡

由于網(wǎng)卡型號不一致，堆垛機項目里的網(wǎng)絡配置不識別新網(wǎng)卡，于是又從西門子官網(wǎng)上下載了新的網(wǎng)卡驅(qū)動程序，安裝網(wǎng)卡驅(qū)動后，原來的網(wǎng)絡配置不識別新網(wǎng)卡，參數(shù)還需要重新設置，在PLC的PC STATION中添加網(wǎng)卡并進行設置，設置參數(shù)如下圖1所示。

（4）裝載堆垛機PLC控制程序

將原來工控機上的PLC控制程序移植到硬盤，然后通過硬盤導入程序，啟動PLC后，控制界面綠燈亮起，至此備份機安裝調(diào)試完畢。

5.效果檢驗

新的工控機備份系統(tǒng)配置完成后，維修人員將工控機搬到輔料庫進行測試，將原來的工控機IP地址記錄下來后拆除，再安裝上新的工控機，上電后把網(wǎng)絡地址設為記錄的原工控機的地址，手動設置一個任務，讓堆垛機自動學習記錄認址片位置，保存記錄，然后從WCS上下發(fā)一個取貨任務，堆垛機自動執(zhí)行，工作效果良好。將原來的工控機替換回來，總共用時15分鐘，如果高架庫再出現(xiàn)工控機故障時可以快速進行切換，起到了備份冗余的效果。

6.結(jié)束語

該種德馬泰克堆垛機那個時期在煙草行業(yè)有大量應用，采用的都是基于工控機的軟PLC，隨著時間的推移，基本都出現(xiàn)了設備老化藍屏死機的問題。該方法成功掌握了工控機的備份機技術(shù)，實現(xiàn)了工控機故障時的快速切換，具有非常好的推廣前景。

參考文獻：

[1]宋佳妮.一種基于PLC的堆垛機[J].起重運輸機械，2021（24）：34-39.

[2]田峰，韓紹軍.PLC在堆垛機控制系統(tǒng)中的應用[J].制造業(yè)自動化，2000（08）：66-68.

[3]蒙重寶.自動化立體倉庫堆垛機的控制與設計研究[J].科技風，2020（34）：16-17.

作者簡介：

兌幸福（1972—），河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心物流分中心設備管理員，在物流設備管理及工控自動化方面有深入研究。