利用組態(tài)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的后臺(tái)管理系統(tǒng)

曹 瑜，吳彥霖，陳 偉

(云南國土資源職業(yè)學(xué)院，云南 昆明 650000)

0 引 言

隨著人們生活節(jié)奏的加快，信息技術(shù)水平的提高，自動(dòng)售貨機(jī)作為一種新的零售方式已越來越普遍，自動(dòng)售貨機(jī)售貨的種類也形色各異，從咖啡、飲料到玩具、植物。而且作為高校學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)很好的載體也頗為推廣。自動(dòng)售貨機(jī)作為本機(jī)的控制系統(tǒng)無論采用單片機(jī)還是PLC可編程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基本功能已非常成熟，但隨著自動(dòng)售貨機(jī)的投放量越來越大，后臺(tái)管理及維護(hù)的問題也越來越多，傳統(tǒng)的運(yùn)營管理方式將無法適應(yīng)，既消耗大量的人力成本，也因不能提供精確的診斷系統(tǒng)將浪費(fèi)資源。為了適應(yīng)現(xiàn)在自動(dòng)售貨機(jī)的投放區(qū)域越來越廣，運(yùn)營管理的低成本、高效性的要求較高，研究并開發(fā)自動(dòng)售貨機(jī)的后臺(tái)管理系統(tǒng)具有很大的必要性。本文研發(fā)的后臺(tái)管理系統(tǒng)是針對(duì)投入成本較低，開發(fā)周期短，開放性較好、管理高效通用的運(yùn)營系統(tǒng)，而不是開發(fā)專有的專家決策系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

在研究開發(fā)自動(dòng)售貨機(jī)的后臺(tái)管理系統(tǒng)時(shí)，為降低開發(fā)成本，減短開發(fā)周期，開放性較好不依托于某一家自動(dòng)售貨機(jī)廠家，創(chuàng)新地將組態(tài)軟件引入到自動(dòng)售貨機(jī)的后臺(tái)管理系統(tǒng)的開發(fā)中，充分利用組態(tài)軟件強(qiáng)大的開放數(shù)據(jù)交換功能、數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)加工能力、畫面制作系統(tǒng)、可視化動(dòng)畫連接向?qū)А?bào)警和事件管理系、支持多種設(shè)備的通信功能、安全系統(tǒng)，見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2 數(shù)據(jù)的采集方案

本文提出的自動(dòng)售貨機(jī)的后臺(tái)管理系統(tǒng)針對(duì)的是大投放量、投放區(qū)域很廣、需集中管理的自動(dòng)售貨機(jī)群，所以在前端自動(dòng)售貨機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只能考慮通信協(xié)議開放、基于無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集方案。GPRS是分組無線技術(shù)的簡稱，是GSM用戶可用的移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)。利用GSM網(wǎng)絡(luò)未使用的通道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，傳輸速率為56～114 Kbps。使用費(fèi)用是以傳輸資料單位計(jì)算，一般按月收取，成本較低，是目前無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x方式。

自動(dòng)售貨機(jī)的本機(jī)一般采用單片機(jī)和PLC來進(jìn)行控制，單片機(jī)控制的成本較低，但穩(wěn)定性和抗干擾性較弱；PLC控制成本較高，但穩(wěn)定性較好，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。本文以自動(dòng)售貨機(jī)本機(jī)選取PLC控制為例討論具體數(shù)據(jù)采集方案。現(xiàn)在很多廠家推出的DTU都可以實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件和工業(yè)現(xiàn)場PLC之間建立可靠的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的采集。

2.1 PLC端的通信設(shè)置

當(dāng)PLC通過GPRS DTU 與組態(tài)軟件建立通信時(shí)，一般設(shè)置為自由口通信模式或MODBUS從機(jī)模式，物理接口一般為RS-485。調(diào)試的自由口通信模式和MODBUS從機(jī)模式的通信程序，見圖2。

圖2 通信程序

2.2 GPRS的組網(wǎng)方式

GPRS的組網(wǎng)方式常用如下2種：

方式一：監(jiān)控端有固定 IP 地址，GPRS-DTU 直接通過 IP 地址和軟件端口號(hào)訪問組態(tài)軟件，系統(tǒng)示意圖，見圖3。

圖3 系統(tǒng)示意圖一

方式二：監(jiān)控端利用動(dòng)態(tài) IP+動(dòng)態(tài)域名解析軟件，GPRS-DTU 通過 DNS 解析中心服務(wù)器 IP 地址完成雙向通訊。此種方式可以大大節(jié)約申請(qǐng)公網(wǎng)固定 IP 的所需費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于 DNS 服務(wù)器，此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用，系統(tǒng)示意圖,見圖4。

圖4 系統(tǒng)示意圖二

2.3 通過組態(tài)軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)數(shù)據(jù)采集

在基于組態(tài)軟件的后臺(tái)管理系統(tǒng)，通常要采集的自動(dòng)售貨機(jī)數(shù)據(jù)為銷售數(shù)據(jù)類數(shù)據(jù)、設(shè)備診斷類數(shù)據(jù)、商品庫存及備貨類數(shù)據(jù)等。在建立了GPRS網(wǎng)絡(luò)的硬件連接后，要在監(jiān)控端通過組態(tài)軟件的設(shè)置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。在組態(tài)軟件中新建I/O設(shè)備，在數(shù)據(jù)變量中新建變量即可，見圖5。

圖5 數(shù)據(jù)采集

3 后臺(tái)管理系統(tǒng)的各模塊的實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)加工

通過GPRS網(wǎng)絡(luò)采集到各運(yùn)營點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將以報(bào)表和實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線的形式提交，例如每月銷售報(bào)表、各銷售點(diǎn)周累計(jì)銷售量歷史曲線圖、備件統(tǒng)計(jì)曲線。

并通過已統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，建立銷售預(yù)測模型。通過統(tǒng)計(jì)不同運(yùn)營點(diǎn)的周銷售量、月銷售量、季度銷售量，對(duì)不同運(yùn)營點(diǎn)的總銷售量、每種商品銷售量細(xì)化分析，再結(jié)合利潤表，確定不同運(yùn)營點(diǎn)的銷售預(yù)測模型，并制定各運(yùn)營點(diǎn)專有配送計(jì)劃表。好的銷售預(yù)測模型將優(yōu)化配送商品的需求，合理控制現(xiàn)金流。

3.2 故障分析和故障診斷

自動(dòng)售貨機(jī)的主要設(shè)備由紙幣、硬幣識(shí)別設(shè)備、傳送裝置、電氣裝置、制冷設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等幾部分組成。在運(yùn)營過程中，主要的故障現(xiàn)象如下：

1)卡鈔。原因是紙幣過舊、過軟等無法識(shí)別或卡在過幣器內(nèi)。

2)卡幣。原因是異常貨幣或過多硬幣無法識(shí)別。

3)機(jī)器無顯示，不操作。原因多為停電或電源插頭拔出。

4)找零不正確。原因多為找零幣不足或硬幣有異物。

5)卡貨。原因多為貨物與彈出彈簧不匹配、貨物不規(guī)則等。

針對(duì)上述故障、設(shè)備故障和診斷數(shù)據(jù)，生成報(bào)警報(bào)表，以直觀、準(zhǔn)確、迅速報(bào)告觸發(fā)的報(bào)警事件。

3.3 主監(jiān)控畫面

主監(jiān)控畫面是運(yùn)營管理人員主要的監(jiān)測窗口及畫面，將以動(dòng)畫實(shí)時(shí)顯示各運(yùn)營點(diǎn)的總體設(shè)備信息、總體銷售數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)報(bào)警報(bào)表等等。真正實(shí)現(xiàn)可視化的遠(yuǎn)程監(jiān)控，體現(xiàn)無人售賣的本質(zhì)，見圖6。

4 結(jié) 語

自動(dòng)售貨機(jī)后臺(tái)管理系統(tǒng)創(chuàng)新性地將組態(tài)控制技術(shù)引入到其研發(fā)中，將真正實(shí)現(xiàn)開發(fā)及運(yùn)營的低成本、高效率，充分保證了此系統(tǒng)的開放性、可兼容性和安全性。此后臺(tái)管理系統(tǒng)的開發(fā)集成了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)、最優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)的數(shù)據(jù)采集和分析，可視化畫面、故障診斷模塊、最優(yōu)配送模型等。

圖6 主監(jiān)控