近些年來電子商務(wù)以超過20%的年增長率持續(xù)增長。急速的發(fā)展為企業(yè)帶來了一個問題：每創(chuàng)造6個新的工作崗位，可能只有1名工人可用，而且只有20%的候選人具備必要的技能。Honeywell Intelligrated公司提供的這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，凸顯了在競爭激烈的市場中，零售商和配送中心面臨的勞動力短缺所帶來的挑戰(zhàn)。

　　出于這些原因ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，許多制造企業(yè)的內(nèi)部物流運營部門，正在利用技術(shù)進(jìn)步來加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并最大限度地提高配送中心的效率和生產(chǎn)力?；ヂ?lián)配送中心平臺，將資產(chǎn)監(jiān)控、倉庫執(zhí)行和勞動力管理軟件與先進(jìn)的自動化和機(jī)器人解決方案結(jié)合起來，以幫助企業(yè)解決技能差距的難題。

　　"將設(shè)備連接起來的目的，是實時聚合數(shù)據(jù)以優(yōu)化員工生產(chǎn)力、提高運營可靠性，并通過自動化簡化績效。這樣做就可以將人員、設(shè)備和自動化系統(tǒng)與關(guān)鍵績效指標(biāo)(KPI)聯(lián)系起來，例如正常運行時間、吞吐量和盈利能力。"系統(tǒng)集成商和機(jī)器制造商Honeywell Intelligrated公司的業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁Joe Joice如是說。

　　互聯(lián)配送中心的概念，是所有自動化和物料搬運解決方案（包括從軟件到輸送和分揀設(shè)備）開發(fā)背后的驅(qū)動力。相關(guān)應(yīng)用包括模塊化貨物到機(jī)器人(GTR)，貨物到運行人員(GTO)工作站，以及基于PC的第四代機(jī)器控制平臺。

　　"與傳統(tǒng)平臺相比，基于PC的新架構(gòu)使我們能夠設(shè)計出客戶想要的功能，包括集中和有意義的數(shù)據(jù)采集。"Honeywell Intelligrated公司機(jī)器控制開發(fā)的高級經(jīng)理Jason Johnson這樣介紹道。在大型企業(yè)集團(tuán)中，如果擁有多個產(chǎn)品系列，實施互聯(lián)基礎(chǔ)架構(gòu)并非易事。為了幫助企業(yè)解決勞動力短缺和不斷增長的電子商務(wù)技術(shù)需求而構(gòu)建的配送中心，需要實現(xiàn)基于EtherCAT和PC的自動化。

　　模塊化的設(shè)計

　　GTR工作站改善了多個行業(yè)公司的運營。應(yīng)用范圍包括第三方物流供應(yīng)商的配送中心、電子商務(wù)執(zhí)行中心以及食品和飲料公司的生產(chǎn)制造等。

　　"靈活的工作站支持揀貨、補(bǔ)貨或質(zhì)量控制運營，以及其它增值服務(wù)，同時保持減少了占地面積。"負(fù)責(zé)GTR開發(fā)的Joice說。傳統(tǒng)上，員工會親自處理裝在箱子中的產(chǎn)品，但隨著機(jī)器人技術(shù)在工作場所的應(yīng)用變得越來越普遍ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，為提高效率和彌補(bǔ)工人短缺的問題，工作站需要為機(jī)器人提供靈活性，以便完成這些任務(wù)。

圖1：Honeywell Intelligrated公司的MC4控制平臺使用可擴(kuò)展的嵌入式PC和EtherCAT I/O，帶來了性能優(yōu)勢并節(jié)省了成本。本文圖片來源：倍福

　　當(dāng)前最新的工作站，使用了一個具有鉸接式機(jī)器人的裝置，配置了專門為高效和精確的材料處理過程而設(shè)計的夾具。自動存儲和取貨系統(tǒng)中的穿梭車，負(fù)責(zé)將物品運送給機(jī)器人或操作員。為確保機(jī)器人能夠完成所有操作，工作站需要可以與倉庫中的傳統(tǒng)技術(shù)集成的自動化技術(shù)。

　　他們需要支持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)技術(shù)，并增加數(shù)據(jù)采集--所有這些都是互聯(lián)設(shè)施的基礎(chǔ)。實施自動化流程（例如GTR），可以幫助客戶提高可靠性、提高設(shè)備利用率并最大限度地提高生產(chǎn)力。

　　控制平臺需要靈活的軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?；赑C的解決方案，包括機(jī)器控制和支持IIoT的數(shù)據(jù)采集，可為互聯(lián)配送中心平臺的眾多產(chǎn)品提供關(guān)鍵見解。大多數(shù)現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，在發(fā)送大量數(shù)據(jù)時都會遇到性能問題，并且在混合架構(gòu)環(huán)境中應(yīng)用并不是很好。"改造在我們的業(yè)務(wù)中占比很大，"Johnson說控制工程網(wǎng)版權(quán)所有， "無論是我們還是其它公司安裝的系統(tǒng)，都必須通過開放式通信支持廣泛的協(xié)議。"

　　盡管先前供應(yīng)商基于PC的解決方案，已經(jīng)用于傳統(tǒng)控制平臺，但硬件方面的限制使其不能應(yīng)用于更廣泛的范圍。這些硬件產(chǎn)品不支持分布式控制架構(gòu)，而且成本也過高。服務(wù)器級的解決方案無法安裝在倉庫里，而且要由客戶的IT部門管理，這樣就會增加維護(hù)費用。還可以在設(shè)備附近安裝另一臺PC，但需要昂貴的空調(diào)機(jī)柜，而且需要與其它組件隔離。

　　Johnson和他的團(tuán)隊評估了高速、確定性的EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)及其相關(guān)的自動化技術(shù)。通過添加適當(dāng)?shù)腅therCAT耦合器和網(wǎng)關(guān)，EtherCAT允許系統(tǒng)連接到建立在其它網(wǎng)絡(luò)上的配送中心設(shè)備，包括EtherNet/IP、Profinet、Profibus、DeviceNet等網(wǎng)絡(luò)。在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的情況下，從現(xiàn)場設(shè)備獲得更多信息將有助于實現(xiàn)互聯(lián)配送中心的目標(biāo)。

　　EtherCAT使GTR工作站實現(xiàn)了更加模塊化的設(shè)計。EtherCAT有助于降低每個站點的成本，并可以在未來以更低的成本為最終用戶實施功能擴(kuò)展。除了EtherCAT I/O模塊外，分布式EtherCAT Box模塊可以提供相同的高速通信，并具有IP67等級的外殼，使其適用于GTR和倉庫間的輸送系統(tǒng)。這些工作站還利用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，通過EtherCAT(FSoE)通信，集成了經(jīng)過認(rèn)證的功能安全。"我們高度重視安全，包括員工安全、設(shè)備安全和環(huán)境安全。在現(xiàn)場的同一網(wǎng)絡(luò)中添加安全功能的能力將變得更加重要。"Joice說。

圖2：倍福的多點觸控控制面板，為各種內(nèi)部物流應(yīng)用提供HMI硬件。

　　基于PC的硬件和軟件升級

　　在一系列基于四核處理器的嵌入式PC上，工程團(tuán)隊已經(jīng)實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。"花費每一美元所帶來的性能提升都是最佳的，我們不必?fù)?dān)心帶寬不足。"Johnson說控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，"DIN導(dǎo)軌式安裝的工業(yè)控制計算機(jī)（IPC），能夠在惡劣的倉庫環(huán)境中使用，并且與I/O、驅(qū)動器和其它組件安裝在同一個控制柜中。因此，我們無需在IT中心安裝基于PC的控制器，也就不會因為增加機(jī)柜而產(chǎn)生額外費用。"

　　GTR工作站具有較小的嵌入式PC，而GTO版本包括用于操作員界面的多點觸控控制面板。IPC和EtherCAT的開放式連接，可以提高內(nèi)部物流的能力，將傳感器的反饋發(fā)送到云或其它更高級別的系統(tǒng)，并實時顯示性能和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖3：GTO工作站通過基于PC的靈活控制和EtherCAT技術(shù)，支持揀貨、補(bǔ)貨或質(zhì)量控制操作。當(dāng)前最新的工作站，使用Soft Robotics提供的具有一個鉸接式機(jī)器人的裝置，配備了專為高效和精確的材料處理過程而設(shè)計的抓手。

　　這種靈活性延伸到了自動化軟件。工程和運行軟件包，使工程師能夠創(chuàng)建處理大數(shù)據(jù)、模式識別、狀態(tài)或電源監(jiān)控、可編程邏輯控制器(PLC)和運動控制任務(wù)的應(yīng)用程序。軟件提供免費的IEC61131-3編程語言和面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展，Microsoft Visual Studio中的計算機(jī)科學(xué)語言，內(nèi)置功能塊和圖形編輯器中的其它選項。GTR工作站依靠自動化軟件進(jìn)行實時控制。在配置期間，設(shè)計受益于自動化設(shè)備規(guī)范（ 這是一種設(shè)備和現(xiàn)場總線中立的接口），可實現(xiàn)設(shè)備的自動檢測和尋址，從而節(jié)省工程時間。

圖4：基于PC的MC4控制平臺進(jìn)一步推進(jìn)了互聯(lián)配送中心的概念，該概念將硬件與KPI連接起來，以提高性能、可靠性和可維護(hù)性。

　　提升連接性和可擴(kuò)展性

　　實施基于PC的自動化技術(shù)帶來了多種優(yōu)勢www.cechina.cn，例如提高了靈活性、可擴(kuò)展性和連接性。這使公司能夠提供更強(qiáng)大的功能，并未客戶提供所需的數(shù)據(jù)，以幫助他們應(yīng)對勞動力短缺的挑戰(zhàn)并減少工程需求。這些優(yōu)勢使GTR解決方案能夠根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)展。

　　"通過可擴(kuò)展的控制平臺和EtherCAT，我們可以安裝一個中心站，然后為員工或更多機(jī)器人添加多個分布式位置以增加容量。這為我們的客戶提供了靈活性，無論是價值數(shù)十億美元的電子商務(wù)公司，還是嘗試增加電子商務(wù)、訂單履行或制造產(chǎn)量的初創(chuàng)公司。" Joice說。

　　對于新的基于PC的系統(tǒng)，這些自動化解決方案被證明是最可靠和最具經(jīng)濟(jì)性的。Johnson表示，在過去5年多的時間里，他安裝了80多臺這種IPC，其產(chǎn)品在運行中幾乎沒有出現(xiàn)故障。"由于我們不必在IT空間中使用空調(diào)機(jī)柜或安裝PC，因此這種IPC技術(shù)為我們節(jié)省了50%以上的硬件成本，甚至超過了PLC的費用。"

　　盡管有些人對從傳統(tǒng)PLC技術(shù)遷移不太放心，但他們主要關(guān)心的是性能和正常運行時間。兩者都是帶有操作系統(tǒng)的工業(yè)級機(jī)器控制器，但與硬件PLC不同，基于PC的控制更具有成本效益、靈活性和透明性。系統(tǒng)集成商與自動化供應(yīng)商工程師的緊密合作ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，對于從研發(fā)到調(diào)試和故障排除都至關(guān)重要。（作者：JamesFigy）