物料出入庫智能指示系統(tǒng)設(shè)計

吳智勇 安華

摘要：針對電子裝備生產(chǎn)企業(yè)物料中心信息系統(tǒng)覆蓋不足、軟件支撐能力薄弱等問題，提出一種新的物料出入庫智能指示系統(tǒng)，實現(xiàn)信息流對物料出入庫環(huán)節(jié)的覆蓋。構(gòu)建平庫管理數(shù)據(jù)庫，將物資系統(tǒng)生成的物料出入庫清單實時傳遞給上位機軟件，實現(xiàn)物料出庫信息在線提取與狀態(tài)辨識以及物料入庫庫位智能分配，數(shù)據(jù)庫同時進(jìn)行在線動態(tài)更新。基于485總線實現(xiàn)上位機與單片機的多機通信，通過亮燈方式讓業(yè)務(wù)人員直觀獲知工作指令，準(zhǔn)確快速地完成物料出入庫任務(wù)。

關(guān)鍵詞：物料;上位機;單片機;485總線;多機通信

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1008-1739（2021）09-55-4Design on Intelligent Indication System for Material in and out-of-warehouse

WU Zhiyong， AN Hua

（The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang 050081， China）

Abstract： A new intelligent indication system for material in and out-of-warehouse is proposed to overcome the problems ofinsufficient coverage of the material centre information system of electronic equipment manufacturers and weak software supportcapabilities. Firstly， a warehouse management database is built. Secondly， the material in and out-of-warehouse list generated by thematerial system is transferred to the host computer software in real time to realize online extraction and status identification of materialout-of-warehouse information and intelligent distribution of material in-warehousing locations. and the database is updated online. Afterthat. the multi-machine communication between the host computer and the single-chip computer is realized based on the 485 bus.Finally， the operators are intuitively informed of the work instructions through the method of lighting， and the task of material in andout-of-warehouse c an be completed accurately and quickly.

Keywords： material; host computer; single-chip computer; 485 bus; multi-machine communication

0引言

原材料、輔料以及各類備品備件是我國科研產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的重要載體和裝備制造的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是裝備制造企業(yè)正常生產(chǎn)的物質(zhì)保障[1]。隨著電子裝備領(lǐng)域多樣化需求模式的產(chǎn)生，電子設(shè)備更加趨向于多品種小批量的生產(chǎn)模式。因此，提高物料出入庫的快速性和準(zhǔn)確性對于保障物料中心業(yè)務(wù)人員的作業(yè)效能、提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率具有重要意義[2-3]。

目前我國電子裝備科研和生產(chǎn)任務(wù)十分繁重，項目研制周期短、產(chǎn)品種類多、原材料、配套件、半成品等數(shù)量不斷增加，對物料出入庫管理提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的平庫存儲雖然可以適應(yīng)日益增長的多品種小批量的生產(chǎn)模式需要，但物料中心庫房管理員為完成物料出入庫任務(wù)，需手動記錄貨架庫位號，識別庫位速度慢且難以進(jìn)行斷點控制。不僅約束了供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)的運行效率，還對提升產(chǎn)品綜合交付能力形成了很大阻礙。

針對目前電子裝備生產(chǎn)企業(yè)物料中心信息系統(tǒng)覆蓋不足、軟件支撐能力薄弱等問題，本文研究設(shè)計了一種新的物料出入庫智能指示系統(tǒng)，以適應(yīng)制造業(yè)精益化生產(chǎn)的要求。

1系統(tǒng)總體方案設(shè)計

從物資管理理論出發(fā)，通過與信息化相結(jié)合的方法開展物料出入庫智能指示系統(tǒng)的設(shè)計研究工作，系統(tǒng)總體設(shè)計方案如圖1所示。

首先對平庫庫位布局進(jìn)行分析，構(gòu)建平庫庫位管理數(shù)據(jù)庫，同時研究并設(shè)計物料出入庫智能指示系統(tǒng)的軟硬件體系框架。基于物料中心平庫特點，考慮在貨架改造升級的同時實現(xiàn)軟硬件的動態(tài)自適應(yīng)升級。

其次完成單片機與上位機軟件編程工作，研制物料出入庫指示系統(tǒng)軟件，基于物資管理系統(tǒng)實現(xiàn)物料出庫信息在線提取與狀態(tài)辨識，進(jìn)而完成物料出庫指示系統(tǒng)開發(fā);研制物料入庫指示系統(tǒng)，開發(fā)平庫庫位管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)用于物料入庫的庫位在線智能分配及數(shù)據(jù)庫在線動態(tài)更新，進(jìn)而完成物料入庫指示系統(tǒng)開發(fā)。

最后完成物料出入庫硬件設(shè)施布局，實現(xiàn)包括單片機改造、指示燈及開關(guān)布局、安裝布線等硬件設(shè)施的搭建，形成物料出入庫智能指示系統(tǒng)。

2硬件設(shè)計

2.1單片機硬件電路設(shè)計

單片機以其集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、應(yīng)用靈活、處理能力強、速度快及可靠性高等獨特優(yōu)點，在工業(yè)控制和產(chǎn)品自動化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[4-5]。

單片機選用STC12系列的STC12C5A60S2，該類單片機加密性強且運行高速，內(nèi)設(shè)有增強型805 1內(nèi)核，1個時鐘周期等于1個機器周期，速度是傳統(tǒng)8051單片機的6-12倍，可實現(xiàn)在線編程而無需編程器，具備AD、DA、PWM等功能，LQFP40封裝的40引腳，最多可以36個通用I/O口。

為更好地將該類型單片機應(yīng)用于本文提出的物料出入庫指示系統(tǒng)中，對單片機進(jìn)行改造，具體包括：

①增加電阻R1，R2，R3，R4，R5，5個電阻型號均為1206-204，且另一端飛線至負(fù)極引腳。

②增加電阻R6，R7，R8，R9，4個電阻型號為RJ14-201，另一端分別接在單片機板的P15，P14，PII，PIO口。

③增加電阻Rll，電阻型號為RJ14-4 70，連接單片機與繼電器。

④貼裝102電容C1，C2，C3，C4。

⑤增加引線L1，C7正極引出+5V。

單片機引腳應(yīng)用如圖2所示，其中P0.2口控制SM16703P串行燈，P2.2口控制LED塔燈，P1.O，P1.1，P1.4，P1.5，P1.6口控制按鍵開關(guān)，P1.2或P1.3口控制485通信。

2.2貨架布局設(shè)計

物料出入庫智能指示系統(tǒng)硬件布局圖如圖3所示，以單個貨架為單位，每一個貨架均安裝一組控制指示單元，包含單片機板、指示燈、按鍵開關(guān)以及LED塔燈，通過總線與電腦主機連接。系統(tǒng)包含上位機軟件和單片機軟件。

為便于安裝和布線，控制總線采用485方式;按鍵采用模擬電路方式，在單片機內(nèi)部進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，占用4個單片機ADC口;指示燈選用SM16703P串行LED，僅占用1個單片機1/0口。

貨架指示燈串聯(lián)如圖4所示，考慮到貨架的層數(shù)升級情況，每個貨架的第一層第一個庫位布置有第一個指示燈，呈“S”形向上增加。同時為實現(xiàn)軟件的動態(tài)自適應(yīng)升級，單片機及上位機軟件程序要求實現(xiàn)貨架層數(shù)在線調(diào)整功能。

3軟件設(shè)計

3.1單片機軟件系統(tǒng)

單片機軟件編程應(yīng)按照上位機軟件和單片機規(guī)格—p設(shè)置相應(yīng)接口功能和收發(fā)指令。在此基礎(chǔ)上，同上位機軟件互相配合，實現(xiàn)亮燈指示功能、通信功能以及動態(tài)升級功能。單片機軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖5所示。

單片機軟件系統(tǒng)運行流程如下：

①接收上位機的亮燈指令。上位機指令包括單片機地l止、與該單片機地址對應(yīng)的貨架層數(shù)以及需存取物料的位置。判斷上位機指令中的地址信息是否與單片機地址一致。若是，則使該貨架的指定位置的指示燈保持常亮狀態(tài)，同時該貨架塔燈保持常亮狀態(tài)。

②判斷是否已存取物資，若已完成存取任務(wù)，對應(yīng)的指示燈滅，且將已完成存取物資的位置進(jìn)行存儲。當(dāng)該貨架中應(yīng)存取物資任務(wù)全部完成時，貨架塔燈滅。

⑧接收上位機詢問指令，判斷上位機指令中的地址信息是否與單片機地址一致。若是，則將存儲的所有已完成存取任務(wù)的位置信息全部發(fā)送給上位機。

3.2上位機軟件系統(tǒng)

上位機軟件界面如圖6所示。物料出庫時.物料中心工作人員可在該界面中輸入查找值，系統(tǒng)將自動抓取物資管理系統(tǒng)中的“物料出入庫信息”并顯示在軟件界面上，將這些值按照從小到大進(jìn)行排序后，生成表格（可保存本地，可打印），對應(yīng)貨架位置的指示燈亮起，點亮的位置的物料是需要取走的，完成任務(wù)后點擊按鈕，燈滅，同時在Excel庫位表中標(biāo)記為完成（背景色由白色變?yōu)榫G色），并保存。物料入庫時，工作人員可在該界面輸入物料類型，系統(tǒng)將利用數(shù)據(jù)庫信息找尋距離工作人員合適且最近的庫位，對應(yīng)庫位的指示燈亮起，物料存放于亮燈的庫位中，存放后點擊按鈕，燈滅，同時該放人物料的庫位信息將在平庫庫位管理數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲。

3.3多機通信方案設(shè)計

在由上位機和單片機構(gòu)成的多機串行通信系統(tǒng)中，采用主從式結(jié)構(gòu)[6]，只有一臺上位機作為主機，主機主動發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由主機控制。另外要求各從機之間不能相互通信，即使有信息交換也必須通過主機轉(zhuǎn)發(fā)。

上位機軟件同單片機通信流程及通信協(xié)議如圖7所示，具體包括以下步驟：

①啟動上位機軟件。

②輪流與下位機通信確認(rèn)通信狀態(tài)良好。具體規(guī)則為：與下位機輪流通信，先發(fā)送下位機地址碼，延時100 ms后繼續(xù)發(fā)送指令碼“11”，等待下位機回復(fù)。下位機應(yīng)回復(fù)“自身地址+11”。

③按照關(guān)鍵字在物資管理系統(tǒng)中搜索出庫信息。

④下載出庫標(biāo)簽。

⑤將出庫信息發(fā)送至下位機。具體規(guī)則為：與需出庫的下位機輪流通信，先發(fā)送下位機地址碼，延時100 ms后繼續(xù)發(fā)送指令碼“22”，繼續(xù)發(fā)送出庫信息包括層數(shù)和位置信息，如第2層第5個物料盒則發(fā)送“02，05”。

⑥輪流詢問下位機狀態(tài)，并更新出庫信息。具體規(guī)則為：輪流詢司下位機，先發(fā)送下位機地址碼，延時IOO ms后繼續(xù)發(fā)送指令碼“33”，等待下位機回復(fù)。下位機應(yīng)回復(fù)“自身地址+33+已完成出庫信息”。如已完成第2層第5個物料盒則發(fā)送“02，05”。無需出庫的，則直接回復(fù)“自身地址+3 3+FF”，收到出庫信息后將對應(yīng)表格行背景色進(jìn)行改變。

4結(jié)束語

針對提升我國電子裝備生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品綜合交付能力的重大需求，圍繞如何將信息流與物流有機結(jié)合這個關(guān)鍵的科學(xué)問題，詳細(xì)闡述了物料出入庫智能指示系統(tǒng)中物資管理系統(tǒng)、上位機、單片機以及電路的協(xié)同通信技術(shù)，并最終實現(xiàn)信息系統(tǒng)對物料出入庫環(huán)節(jié)的覆蓋，完成對物料出庫信息的抓取及指示系統(tǒng)的開發(fā)，完成用于物料入庫的庫位在線智能分配及指示系統(tǒng)的開發(fā)，搭建包括指示燈、開關(guān)、單片機以及485總線在內(nèi)的物料出入庫指示平臺。本文提出的物料出入庫智能指示系統(tǒng)能有效提升物料出入庫的信息化、智能化水平，提升電子裝備制造企業(yè)的社會競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]趙軍，楊亮.物資管理系統(tǒng)與自動化立體庫集成技術(shù)研究[J]無線電工程，2014，44（7）：4-6.

[2]孫曉騰.計量倉儲平庫智能化提升[J]河北電力技術(shù)，2018，37（4）：34-36.

[3]范興華，李昌，張韜，物料編碼子系統(tǒng)在物資管理系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)[J]計算機與網(wǎng)絡(luò)，2012，38（2）：62-64.

[4]邵貝貝.單片機系統(tǒng)可靠性技術(shù)及發(fā)展[J]電子產(chǎn)品世界，1999（8）：3-5.

[5]劉春生.單片機在智能化儀器儀表中的應(yīng)用[J]電子制作，2000（11）：29-30.

[6]張利娜，郭文成.CRC校驗在單片機多機通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2006（4）：82-84.