大型航空貨站貨物出港處理流程是：散貨收取、散貨暫存、散貨組裝到集裝器、集裝器暫存到立體倉庫、集裝器出庫。航空集裝器是大型貨物，人工搬運費時費力，自動化輸送處理係統可提高貨站生產效率。國內某航空貨站2004年建成的自動化貨物輸送處理係統由加拿大某公司設計，其軟件係統每年正常維護的服務費高達10多duo萬wan美mei元yuan。高gao費fei用yong的de原yuan因yin一yi是shi非fei本ben國guo化hua服fu務wu，另ling外wai也ye由you於yu國guo內nei公gong司si在zai該gai領ling域yu缺que乏fa經jing驗yan和he競jing爭zheng力li。因yin此ci，開kai發fa大da型xing貨huo物wu輸shu送song處chu理li係xi統tong對dui貨huo運yun行xing業ye的de發fa展zhan具ju有you戰zhan略lve意yi義yi。
輸送係統由數十台輸送機組(zu)成(cheng)，每(mei)個(ge)集(ji)裝(zhuang)器(qi)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)不(bu)同(tong)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)實(shi)現(xian)單(dan)個(ge)輸(shu)送(song)機(ji)隨(sui)時(shi)脫(tuo)離(li)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)人(ren)工(gong)幹(gan)預(yu)的(de)單(dan)機(ji)控(kong)製(zhi)和(he)協(xie)調(tiao)多(duo)個(ge)輸(shu)送(song)機(ji)完(wan)成(cheng)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)的(de)協(xie)調(tiao)調(tiao)度(du)。要(yao)求(qiu)輸(shu)送(song)機(ji)組(zu)可(ke)同(tong)時(shi)輸(shu)送(song)至(zhi)少(shao)16個集裝器，不碰撞，不形成堵塞。這構成了多任務並發、實shi時shi控kong製zhi要yao求qiu。這zhe與yu常chang見jian的de小xiao型xing貨huo物wu和he原yuan料liao輸shu送song係xi統tong不bu同tong。文wen獻xian中zhong設she計ji的de柔rou性xing物wu流liu輸shu送song係xi統tong輸shu送song線xian為wei環huan形xing，文wen獻xian中zhong涉she及ji的de生sheng產chan原yuan料liao輸shu送song係xi統tong輸shu送song的de貨huo物wu類lei型xing單dan一yi，二er者zhe都dou沒mei有you多duo工gong位wei處chu理li多duo路lu徑jing輸shu送song功gong能neng。
目前尚未發現可參考的大型控製係統軟件樣例。本係統開發綜合了軟件工程思想和實時控製係統方法，提供了類似係統PLC控製軟件的範例。
2、輸送線及工藝要求
在大中型航空貨站中配置類似的輸送機組3到6zu。huowuzaidingshengjiangshuangxiangshusongjishangzuzhuangdaojizhuangqi，ranhoushusongdaojizhuanghuowuliticangkuqu。kongdehuoxuyaozhongxinzuzhuangdejizhuangqiyekenengxuyaocongliticangkuqufanxiangshusongdaojizhuangqizuzhuangqu。tushishusongjizugongyou4種類型22台輸送機。圖中的8台可升降雙向輸送機設計為集裝器組裝以及稱重．打標簽和錄入貨物信息的操作工位。輸送機D2A，D5A與立體倉庫堆垛機接口。輸送電機采用變頻器驅動。
hangkonghuozhandehuowushusongjichuligongyiyouwutexing。texingyi，qishusongdeduixiangshihangkongjizhuangqi，congqitijihezhongliangshangkanshuyudaxinghuowu，buyichuli。texinger，hangkonghuoyunwuliuchulizhong，tongyigejizhuangqihuowukenengxuyaozaibutongdidian（工位上）多次組裝，這提出了輸送係統多工位的要求。特性三，由於航空貨物裝機配載的要求以及航空貨物批量小、品pin種zhong多duo的de特te點dian，每mei個ge集ji裝zhuang器qi的de裝zhuang載zai操cao作zuo流liu程cheng經jing過guo的de工gong位wei是shi不bu同tong的de，提ti出chu了le輸shu送song路lu徑jing可ke隨sui時shi變bian化hua的de要yao求qiu，即ji多duo路lu徑jing要yao求qiu。特te性xing四si，多duo個ge集ji裝zhuang器qi在zai不bu同tong工gong位wei上shang同tong時shi組zu裝zhuang、chuli，yaoqiukongzhixitongjuyouduorenwubingfachuligongneng。texingwu，yaoqiuduishusonghuowudexinxijinxingshishigenzong。jixiefangmian，shusongjiweigundaotaishusongfangshi，shusongxitongyouduogekeduligongzuodeshusongjipailiexingchengshusongjizu。
3、控製係統總體規劃設計
控製係統由監控計算機和PLC兩級組成。輸送機組分為手動、半自動、聯機自動3種工作模式。手動和半自動模式下由PLC單獨控製輸送機組。聯機自動模式下監控計算機和PLC協作完成輸送機組控製。
手動模式下提供單台設備的單一動作操作功能。半自動操作模式下，操作員通過觸摸屏操作輸入相關信息，當操作員選取目標地址後，PLC控製係統自動把貨物輸送到目標地址。由於PLC資源有限，半自動模式下不考慮多個貨物同時輸送時可能產生的路徑衝突問題。
聯機自動模式下，PLC與監控調度上位機聯網，PLCanzhaoshangweijifalaidezhilingzhixingshusongdongzuo，bingxiangjiankongjisuanjibaogaoshusongjishusongzhixingqingkuang。lujingchongtuwentiyoushangweijitiaodujiejue。weilebianyuweihuhejianshaoguzhangshusongjiduizhenggejizudeyingxiang，caiqulegongzuomoshidefenzukongzhicelve。linjindejigeshusongjigouchengyigegongzuoxiaozu。
對於如圖1所示的一組輸送機組的控製，采用一台PLC為主控製器。主控製器通過現場總線與分組控製櫃中的遠程10模塊通信。並通過工業以太網交換機與工位旁的8台觸摸屏以及監控調度計算機通信。
4、控製軟件開發方法分析
由(you)於(yu)工(gong)藝(yi)的(de)特(te)性(xing)，在(zai)航(hang)空(kong)貨(huo)站(zhan)的(de)物(wu)流(liu)執(zhi)行(xing)係(xi)統(tong)中(zhong)，用(yong)一(yi)般(ban)的(de)輸(shu)送(song)機(ji)和(he)順(shun)序(xu)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)物(wu)流(liu)的(de)有(you)效(xiao)控(kong)製(zhi)。物(wu)流(liu)執(zhi)行(xing)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)軟(ruan)件(jian)是(shi)實(shi)現(xian)多(duo)工(gong)位(wei)處(chu)理(li)多(duo)路(lu)徑(jing)輸(shu)送(song)等(deng)要(yao)求(qiu)的(de)關(guan)鍵(jian)。文(wen)獻(xian)[2]以及其他一些文獻提出了把麵向對象的軟件技術應用到複雜PI。C控製軟件的開發。但單純的麵向對象開發方法已經不能適應本係統的特性需求。軟件發展的新技術在PLC控製軟件開發中應用一般較晚。軟件架構即軟件體係結構技術和麵向對象技術在PLC軟件開發中應用同樣較少見。
本文把軟件架構技術引入PLC軟件開發，以期為該領域開發提供一個範例。正如文獻[4]中所述“為工業軟件設計體係結構時，必須將純的體係結構風格改造成專用風格來滿足特定領域的需求”，本係統應用了管道過濾器架構，並對其做了局部的麵向對象的改造。本設計在係統底層對象的分析與設計方麵本文與文獻[3.5]相似，但文獻[3，5]在係統架構方麵關注較少。
5、P'LC控製軟件設計
1)貨物信息跟蹤設計本係統中，由於每個被輸送的貨物的批次信息不同，以及處理過程的多工位、duolujingtedian，xuyaoshishigenzongbaochishijihuowuliuhexinxiliudetongbu。yibianshusongkongzhixitongzuochuxiangyingdechuli，huoyongyuxiaoyan，huotijiaoguanlixinxixitongchuli。genzongchuanshudexinxibaokuohuowuzishenhekongzhixiangguanliangleixinxi。PLC通過相連的傳感器或觸摸屏獲得兩類信息，信息具體內容詳見下文。
在一些生產線中，常采用條形碼技術對物料進行全程數據跟蹤。但條形碼技術會增加貼碼工序、讀(du)碼(ma)設(she)備(bei)，相(xiang)應(ying)地(di)增(zeng)加(jia)成(cheng)本(ben)。且(qie)條(tiao)形(xing)碼(ma)在(zai)數(shu)據(ju)動(dong)態(tai)變(bian)化(hua)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)顯(xian)得(de)不(bu)方(fang)便(bian)。本(ben)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)可(ke)編(bian)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)器(qi)進(jin)行(xing)集(ji)裝(zhuang)器(qi)及(ji)其(qi)貨(huo)物(wu)數(shu)據(ju)的(de)同(tong)步(bu)輸(shu)送(song)，實(shi)現(xian)的(de)數(shu)據(ju)全(quan)程(cheng)跟(gen)蹤(zong)。信(xin)息(xi)跟(gen)蹤(zong)在(zai)監(jian)控(kong)計(ji)算(suan)機(ji)和(he)PLC控製係統上分別實現，以起到相互校驗和備份的功能。
2)監控計算機與PLC的通信設計在聯機自動模式下，監控調度計算機向機組PLC控製係統下達輸送指令，指揮機組中某一台輸送執行輸送動作。輸送指令為一個結構體。其分量包括貨物起始（輸送機）位置、目標位置、貨物號、貨物重量、集裝器類型、貨物外形、輸送指令類型、是否旋轉、操作員工號等。輸送機執行輸送指令後把執行情況自動報告給監控計算機。PLC控製係統與監控計算機的通信采用PLC共享內存方式。在PLC數據存儲器開辟指令數據“窗口”和報告數據“窗口”，並設置應答標誌，以實現信息交互同步。輸送機組PLC控製軟件中設計了指令接收模塊和報告發送模塊以實現與監控計算機的通信。
3) PLC控製係統軟件架構貨物在輸送機之間依次傳輸，這與管道過濾器模式處理數據的方式相似。用PLC軟件實現管道過濾器模式以映射輸送過程，可方便地同時實現數據與貨物輸送的同步。不同於一般過濾器，本係統過濾器．shusongjikongzhimokuaijiaofuza，taxuyaowanchengshusongjixiedekongzhihehuowuxinxideweihuhechuandi。tatongyangyouzishendekongzhishujuhekongzhigongneng。mianxiangduixiangjishushiheyingyongyufenbushixitong，duogeduixiangfenbieshixianhecunzai，kefangbiandichuliduorenwubingfacaozuo。gubenwenbashusongjikongzhimokuaiyingsheweiduixiangshixian。
根據對PLC控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)係(xi)統(tong)信(xin)息(xi)跟(gen)蹤(zong)和(he)多(duo)任(ren)務(wu)並(bing)發(fa)控(kong)製(zhi)要(yao)求(qiu)，控(kong)製(zhi)軟(ruan)件(jian)總(zong)體(ti)采(cai)用(yong)麵(mian)向(xiang)數(shu)據(ju)的(de)管(guan)道(dao)過(guo)濾(lv)器(qi)模(mo)式(shi)。各(ge)個(ge)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)部(bu)分(fen)采(cai)用(yong)麵(mian)向(xiang)對(dui)象(xiang)模(mo)式(shi)。軟(ruan)件(jian)各(ge)個(ge)模(mo)塊(kuai)設(she)計(ji)為(wei)一(yi)個(ge)個(ge)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)機(ji)，模(mo)塊(kuai)間(jian)關(guan)係(xi)和(he)數(shu)據(ju)流(liu)，如(ru)圖(tu)2所示。
輸送機控製部分按照麵向對象方法對係統進行了分解。模塊間的數據通過消息方式傳遞。指令隊列和狀態報告隊列為FIFO（先進先出）隊dui列lie。指zhi令ling隊dui列lie中zhong的de貨huo物wu輸shu送song指zhi令ling來lai自zi現xian場chang觸chu摸mo屏ping輸shu入ru或huo上shang位wei監jian控kong計ji算suan機ji，指zhi令ling生sheng產chan模mo塊kuai或huo指zhi令ling接jie收shou模mo塊kuai完wan成cheng與yu觸chu摸mo屏ping或huo上shang位wei機ji的de交jiao互hu並bing實shi現xian指zhi令ling的de校xiao驗yan後hou把ba指zhi令ling壓ya入ru指zhi令ling隊dui列lie。
4)指令分發及任務調度 控製軟件的中樞是“指令分發及任務調度”模塊。指令分發及任務調度模塊把指令分發到（壓人各個輸送機控製模塊的指令隊列）各(ge)個(ge)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)，並(bing)激(ji)活(huo)相(xiang)應(ying)的(de)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)，實(shi)現(xian)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)任(ren)務(wu)的(de)動(dong)態(tai)調(tiao)度(du)。所(suo)有(you)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)在(zai)指(zhi)令(ling)分(fen)發(fa)及(ji)任(ren)務(wu)調(tiao)度(du)模(mo)塊(kuai)中(zhong)顯(xian)式(shi)調(tiao)用(yong)。調(tiao)度(du)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)其(qi)子(zi)程(cheng)序(xu)“調用使能位”實現。多任務的調度實際上是使空閑的輸送機控製模塊休眠，也就是PLC不掃描相應模塊，雖然軟件上稍微複雜了一些．但帶來2個好處。一是節約了PLC掃描時間，提高了係統實時性；二是可以減少傳統PLC軟件中複雜的聯鎖關係的設計。
5)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)控(kong)製(zhi)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)動(dong)作(zuo)，並(bing)把(ba)任(ren)務(wu)執(zhi)行(xing)情(qing)況(kuang)壓(ya)入(ru)指(zhi)令(ling)報(bao)告(gao)隊(dui)列(lie)以(yi)便(bian)與(yu)監(jian)控(kong)計(ji)算(suan)機(ji)通(tong)信(xin)。或(huo)把(ba)一(yi)個(ge)配(pei)合(he)動(dong)作(zuo)指(zhi)令(ling)壓(ya)入(ru)指(zhi)令(ling)隊(dui)列(lie)，通(tong)過(guo)“指令分發及任務調度”mokuaibapeihedongzuozhilingfasongdaolingwaiyigeshusongjikongzhimokuai，yitongzhiqitashusongjikongzhimokuaijinxingpeihedongzuo。shusongjikongzhimokuaiwanchengchuanlaideshusongzhilinghoufuweizishendetiaoyongshinengwei，shizijijinruxiumian，zhidaobeizhilingfenfajirenwutiaodumokuaijihuo·置位其調用使能位。
每個輸送機控製模塊（對象）對應於實際的一台輸送機的控製。按照實際存在的輸送機類型，係統設計了4種輸送機控製子程序（類）。輸送機設計相應的控製數據。模塊內部設計方法詳見文獻。
6)輸送路徑控製 半自動工作模式下的路徑控製在輸送機控製模塊中實現。根據圖l輸(shu)送(song)機(ji)組(zu)排(pai)列(lie)特(te)點(dian)，各(ge)個(ge)工(gong)位(wei)上(shang)的(de)輸(shu)送(song)機(ji)首(shou)先(xian)把(ba)貨(huo)物(wu)輸(shu)送(song)到(dao)主(zhu)幹(gan)道(dao)即(ji)中(zhong)間(jian)的(de)一(yi)排(pai)輸(shu)送(song)機(ji)上(shang)。中(zhong)間(jian)的(de)輸(shu)送(song)機(ji)先(xian)比(bi)較(jiao)當(dang)前(qian)縱(zong)坐(zuo)標(biao)和(he)目(mu)標(biao)地(di)址(zhi)縱(zong)坐(zuo)標(biao)的(de)大(da)小(xiao)關(guan)係(xi)確(que)定(ding)輸(shu)送(song)的(de)縱(zong)向(xiang)方(fang)向(xiang)，直(zhi)到(dao)相(xiang)等(deng)後(hou)比(bi)較(jiao)橫(heng)坐(zuo)標(biao)確(que)定(ding)輸(shu)送(song)的(de)橫(heng)向(xiang)方(fang)向(xiang)。
聯機自動控製方式下由監控計算機調度實現多路徑控製。為提高實時監控效率．監控計算機事先根據Dijkstra最短路徑搜索算法計算出所有可能的路徑（包括不同輸送機組中的工位間的路徑），保(bao)存(cun)在(zai)數(shu)據(ju)庫(ku)中(zhong)。需(xu)要(yao)時(shi)根(gen)據(ju)貨(huo)物(wu)起(qi)點(dian)和(he)終(zhong)點(dian)查(zha)詢(xun)出(chu)貨(huo)物(wu)路(lu)徑(jing)。在(zai)發(fa)送(song)指(zhi)令(ling)控(kong)製(zhi)貨(huo)物(wu)進(jin)入(ru)關(guan)鍵(jian)路(lu)徑(jing)前(qian)先(xian)判(pan)斷(duan)是(shi)否(fou)有(you)路(lu)徑(jing)衝(chong)突(tu)，並(bing)根(gen)據(ju)貨(huo)物(wu)輸(shu)送(song)優(you)先(xian)級(ji)設(she)定(ding)決(jue)定(ding)是(shi)否(fou)允(yun)許(xu)貨(huo)物(wu)進(jin)入(ru)關(guan)鍵(jian)路(lu)徑(jing)輸(shu)送(song)機(ji)。即(ji)采(cai)取(qu)了(le)主(zhu)動(dong)避(bi)讓(rang)策(ce)略(lve)，以(yi)避(bi)免(mian)發(fa)生(sheng)路(lu)徑(jing)死(si)鎖(suo)，造(zao)成(cheng)貨(huo)物(wu)堵(du)塞(sai)。
6、係統實現與運行效果
PLC控製軟件在Rockwell的Control Logix 5562（Rockwell公司也稱其為PAC）上編程實現，一個輸送機組的PLC控製程序規模（程序文件大小）約2MB，程序掃描周期在1ms—2 ms。設計的輸送控製係統於2009年6月在某機場大型貨運站實施，替代了進口。由於控製軟件係統分析合理、結構清晰，加快了係統調試。
係統壓力測試中，每2組機組同時輸送32個集裝器，同時投入50個集裝器在16個工位上並行進行正方向輸送操作，連續8h測試。測試表明係統在高負荷輸送時輸送流暢，可以避免路徑死鎖產生，係統實時性滿足要求，不發生集裝器碰撞。
7、結語
為實現實時多任務並發控製和物流與信息流的實時跟蹤，在大型貨物多工位處理和多路徑輸送PLC控製係統軟件開發中應用了管道過濾器軟件架構技術，對該架構局部應用了麵向對象的技術實現。開發完成了一個特定領域（柔性輸送控製）的de軟ruan件jian架jia構gou。該gai係xi統tong軟ruan件jian設she計ji方fang法fa較jiao通tong常chang的de順shun序xu控kong製zhi程cheng序xu設she計ji方fang法fa更geng適shi合he大da規gui模mo分fen布bu式shi控kong製zhi係xi統tong開kai發fa。實shi現xian的de軟ruan件jian架jia構gou具ju有you較jiao強qiang的de適shi應ying性xing，便bian於yu重zhong用yong。合he理li的de控kong製zhi軟ruan件jian架jia構gou也ye為wei實shi現xian多duo任ren務wu調tiao度du提ti供gong了le方fang便bian，通tong過guo多duo任ren務wu的de合he理li調tiao度du，使shi得dePLC軟件的執行是不完全掃描，縮短了掃描周期，提高了係統實時性。為此類複雜係統PLC控製軟件開發提供了實用的範例。
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相關輸送機產品：
1、皮帶輸送機
2、鬥式提升機
3、刮板輸送機
