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操作系統的工控機上，近幾年來輔料高架庫的堆垛機控制器經常出現藍屏死機情況，生產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藍屏死機時通過快速更換解決停機問題，但由于原系統的硬件板卡、操作系統都已經過時，與新購置的工控機都不兼容，只能通過重新安裝老系統并自行設置參數的方法進行備份，經過多次探索和嘗試，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。

關鍵詞：堆垛機;工控機;CP5613網卡;操作系統

1.引言

河南中煙黃金葉生產制造中心裝備有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網卡通過Profeibus_DP現場總線與堆垛機上的子站通訊，控制堆垛機的運行，因此控制系統的穩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常出現藍屏死機問題，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，而且處理過程中稍不注意就會出現任務交叉錯誤的問題，把卷煙材料送錯，存在嚴重的產品質量隱患，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，修好可能需要數天時間，屆時全廠生產都可能停止。

2.原因分析

雖然西門子的工控機是基于工業環境設計，不采用散熱風扇等易損件，可以在惡劣的環境中長時間運行，但隨著時間的推移，內存條、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，運行中也會出現垃圾文件，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，短時間內即可替換使用，保證設備無憂生產。

（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替換現有的軟PLC。從性能上講，S7-300PLC的運算速度和內存容量等參數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、調試，特別是控制程序項目中的參數也需要重新配置，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，然后在系統中安裝軟PLC，與堆垛機的通信的CP5416網卡還需要重新配置，如果完全按照地址和參數進行配置，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要求比較高，而且還可能存在兼容性的風險。克隆相同配置的方案可以復制一臺相同配置的工控機，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，發現該型號工控機早已經停產，只能購買較新型號的產品，但新產品自帶的是Windouws 7操作系統，而西門子的軟PLC與新操作系統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，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環境中。

（2）購買和設置Profeibus_DP網卡

工控機是通過兩個Profeibus_DP網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網卡，安裝時需要在BIOS里面進行設置網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驅動和配置網卡

由于網卡型號不一致，堆垛機項目里的網絡配置不識別新網卡，于是又從西門子官網上下載了新的網卡驅動程序，安裝網卡驅動后，原來的網絡配置不識別新網卡，參數還需要重新設置，在PLC的PC STATION中添加網卡并進行設置，設置參數如下圖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，至此備份機安裝調試完畢。

5.效果檢驗

新的工控機備份系統配置完成后，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上下發一個取貨任務，堆垛機自動執行，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.結束語

該種德馬泰克堆垛機那個時期在煙草行業有大量應用，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，實現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：

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[2]田峰，韓紹軍.PLC在堆垛機控制系統中的應用[J].制造業自動化，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。