立体库报文数据分析法在立体库故障分析中的应用

立体库报文数据分析法在立体库故障分析中的应用

高明

镇海石化海达发展有限责任公司 315200

1立体库控制系统及工艺流程简介

立体库控制系统主要由WMS系统、WCS系统、PLC组成。WMS是仓库管理系统，该系统主要面向操作人员，下单进行收发货及库存查询等操作都在该系统上完成。WCS是仓库控制系统，承上与WMS系统连接，接收WMS传来的任务，并将执行结果回传；启下连接PLC，将任务分解发给各个PLC，进而驱动现场设备动作。

立体库工艺流程主要有入库流程、出库流程和空托盘循环流程。入库流程为物料码垛完成后经链条输送机输送，外形尺寸不合格的送至异常处理工位，合格的输送至指定巷道由堆垛机放置到系统分配的货位。出库单建立后，系统调度堆垛机取该批次物料，经由链条输送机、穿梭车送至指定出口的翻转器，翻转后叉车将物料叉至货车上。翻转器翻转后的空托盘经由码盘机码盘后根据现场实际选择送至货仓还是直接进行补给到码垛处。

以出库作业进行举例，一辆车要装30吨H30S物料，司机将出库单交到操作室后，操作人员在WMS系统新建一个30吨H30S物料出库的任务，待系统执行该任务时，叫号系统指引司机将货车开到指定的出口，WMS系统从数据库内拣选出符合要求的30吨物料，并告知WCS取出这30个物料并送往指定出口，WCS将任务发给货物所在巷道的堆垛机PLC，驱动堆垛机动作，堆垛机取完货放到输送交接台上后，告知WCS取货完成，WCS再告知输送机PLC该货物的出口，输送机PLC驱动设备动作将货物送往指定出口，到达指定出口后告知WCS该货物已完成出库，WCS再告知WMS，待30个货物全部取出后，WMS将该车的装车任务标记为完成。

2立体库通讯报文

WCS和WMS系统通过数据库中间表的方式来进行通讯，数据是实时变化；而WCS和PLC之间的通讯报文数据，会在WCS系统中保存约七天，具备了故障查询的可追溯性。

WCS和PLC之间的通讯报文类同早期的电报有点类似，用编码替代文字和数字，WCS和PLC收到报文后都进行相应的编译，以解析出其中的含义。WCS和PLC之间的通讯报文主要含有物料托盘号、物料的位置、物料行走的起点、物料行走的终点和主指令等信息。

PLC----->WCS：（1001,1）表示PLC向WCS申请入库【需要WCS答复1或9】

WCS----->PLC：（1,1）表示WCS同意该货物入库，并通过1,1报文指明托盘路向

WCS----->PLC：（1,9）表示WCS不同意该货物入库，并通过1,9报文指明托盘路向

WCS----->PLC：（1,54）表示货物已经被接收

PLC----->WCS：（1001,1）表示PLC向WCS申请入库

PLC----->WCS：（1002,21）常规报文，除一层出库交接台外其他位置不需要WCS答复

WCS----->PLC：（2,2）表示WCS应答ＰＬＣ，并通过该报文指明托盘出口

PLC----->WCS：（1002,12/22/122）DD报文（申请货位），该报文WCS必须应答2,1报文

WCS----->PLC：（2,1） 表示WCS应答，并通过2,1报文指明托盘运行路向

PLC----->WCS：（1002,13/23/123） 表示托盘到达入库交接台位置

WCS----->PLC：（2,1）表示WCS应答

PLC----->WCS：（1002,24/124）表示托盘行至出口，WCS必须应答，3,1

WCS----->PLC：（3,1）表示WCS应答

3报文分析辨故障

报文记录了PLC与WCS通讯数据，故当立体库发生疑难故障时，可以依据这些通讯数据来班组判断发生问题的原因。立体库运行每天起码产生20万条通讯数据，如何从这些海量数据中获取到有用的数据并找到故障的线索，就像破解达芬奇密码一样富有挑战性。接下来，介绍个人总结的一些报文数据分析法和一个报文数据分析故障的案例。

3.1 报文数据分析法

基于报文的特点和立体库现场实际，我总结出报文数据分析的几点方法，以给故障分析提供一些参考。

（a）查看故障托盘的报文记录，看其行走路径（足迹）是否有异常。

（b）查看故障托盘的报文记录，看PLC（或WCS）发送的报文指令是否符合逻辑。

（c）查看故障托盘的报文记录，看PLC（或WCS）接收到报文后，是否做出了相应的动作或逻辑处理。

（d）托盘实际有行走路径，但在报文记录中无行走路径或行走路径忽然消失的，基本可确定为该托盘使用了其他托盘的托盘号。对该类问题首先从该托盘经过的输送台、经过的时间或该托盘前一托盘和下一托盘的托盘号等条件去锁定该托盘可能顶替的一个或几个托盘号，再对这几个托盘号按可能性大小进行查询，直到发现有两次行走轨迹的托盘号，最后查看真实托盘最后一次出现的位置和时间和假托盘号是否能接上。

（e）查看故障托盘的报文记录，看其托盘号（货物单元号）位数是否符合总共12位数的规范。

3.2报文数据分析故障案例

12月23日22点20分物料T00000003749被踢至立体库二层异常口，操作人员查询WMS后发现无法找到该托盘的入库信息；当天包装4#线入库155吨，6#线入库363吨，但WMS显示却为4#线入库156吨，6#线入库362吨。

在WCS系统中查询托盘T00000003749的动作电报读取和发送记录,显示为空，无该托盘当天入库的任何痕迹。查询异常口输送台上的动作电报读取记录发现该托盘在WCS系统中的托盘号为X00000000000，X00000000000是因托盘芯片有问题，使得立体库二层RFID（安装在A40203位置）在读不出托盘号后，PLC给该托盘生成的虚拟托盘号。X00000000000的托盘号出现后，PLC处理逻辑是将该物料踢到异常口，与故障现象相符，但不符合逻辑的是，正常情况下芯片有问题的托盘在包装车间RFID处就会被识别出来并踢到平库口，根本不会上到二层。

基于以上事实，怀疑T00000003749使用了另一托盘的身份，进而进入到立体库二层，到二层后RFID识别不出其托盘号，将其托盘号改成虚拟托盘号并踢至异常口。于是，查询了输送台A40203的动作电报读取记录，知晓了该托盘前一位置和后一位置的托盘号，接着查询了输送台A40201的动作电报读取记录。由于一条输送线上托盘行走的顺序不会改变，这样的话就确定该托盘使用了托盘T00000018361的数据。查询T00000018361的动作电报读取记录，发现从输送台A11513开始到A40203确实有两遍“足迹”，但两个托盘一开始有托盘号时，两者在系统中的托盘号就已相同，说明系统中还存在着其他问题，对托盘号读写原理进行了解后，怀疑是包装6#线处RFID将4#上T00000018361托盘信息读到并覆盖了T00000003749的托盘信息。后经实测验证，在4#线RFID与6#线RFID同时进行读取时，一条输送线RFID处放置芯片好的托盘，另一条线上RFID处放置芯片坏或无芯片的托盘，托盘芯片坏或无芯片哪条生产线的RFID会将芯片好的托盘号读取过来，使得两个托盘同时使用同一个托盘号，与故障现象一致。

基于以上事实分析可知，托盘T00000003749芯片问题加上RFID之间因距离过近且未设置屏蔽房的原因，使得包装6#线处RFID将4#线RFID处的T00000018361托盘信息读到并覆盖了T00000003749的托盘信息，并造成PLC将托盘T00000018361上放置的是6#物料的错误组盘结果上传给系统，产生当天包装4#线入库155吨，6#线入库363吨，但WMS显示却为4#线入库156吨，6#线入库362吨的故障现象。后托盘T00000003749抵达二层，因RFID读不出其托盘号，故PLC将该物料踢至异常口。

结论

综上所述，报文数据分析方法可以有效查找出立体库装置疑难故障的原因，是立体库疑难故障分析的达芬奇密码。

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