物流师考试综合辅导：CAN总线在物流拣选系统中的应用

1、物流师考试综合辅导：CAN总线在物流拣选系统中的应用1前言拣选系统是现代化物流配送的核心，物流配送中心现代化程度的高低取决于拣选技术和 拣选工作方式。常见的拣选信息传送方式有传票拣选、拣选单拣选、电子标签辅助拣选、R F辅助拣选、IC卡拣选和自动拣选等。对于品种繁多、占用空间不大的小货品，采用电子 拣选辅助设备可以实现无差错的手工拣选操作。电子标签辅助拣选是当前倡导的自动化物流 系统无纸化作业的基础技术，其原理是在每一个货位安装电子标签，计算机通过总线网络将 订单信息传输到电子标签，拣货人员根据电子标签显示的货品数量进行拣选，拣完货后按确 认钮即完成工作。本文介绍了一种CAN总线在电子拣选系统

2、网络技术中的应用，使大范围 地安设布置电子标签、大规模地增加货品拣选种类、提高信息传输速率、降低电子拣选系统 的成本变为现实。2背景技术2.1电子标签一种电子拣选辅助设备，可以显示货物库位、货物品种、拣选数量，按键可以对完成情 况进行确认。它通过总线网络传输数据，是电子拣选系统的主要组成部分。2.2 CAN总线CAN全称为"Controller Area Network "，即控制器局域网， 是一种有效支持分布式控制或实时控制的全数字化、多主方式串行通讯网络，也是国际上应 用最广泛的现场总线之一°CAN总线数据通信具有很高的可靠性、实时性和灵活性，越来 越广泛地应

3、用于各种工业现场。其基本设计规范要求具有极高的总线利用率，较远的传输距 离（可达1 OKm），高速的传输速率（可达1 Mbits），高抗电磁干扰性，可靠的错误处理和检错机制°CAN总线可以根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文，发送的信息遭到 破坏后还可自动重发，节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。3系统设计3.1总体要求在自动化物流电子拣选系统中，远距离集群式电子标签的分散控制问题一直存在许多技 术难点。当分散的距离越来越远时，通讯的延迟、环境的干扰等，造成了信息传输时实时性 和可靠性的降低。另外，伴随电子标签数量和相互之间分散距离的变化，其供电方式和技术 成本也随之变化。因

4、此，采用什么样的通讯方式和信息传输模式就成为至关重要的问题。本 文介绍的基于CAN总线技术的电子拣选辅助系统，可以限度地满足大规模、远距离、高速 率和低成本的实际应用要求。3.2供电设计在电子标签远距离分散控制的诸多技术难点中，其供电方式是主要问题之一。一种方案 是所有电子标签均采用交流供电，这样能够满足长距离、低能耗的技术要求，然而每个电子 标签都需要单独的AC-DC转换电路。使用AC-DC电源模块，电路简单，占用体积不 大，但是电源模块的价格会占到电子标签整个成本的近一半，这对于大规模地使用电子标签 来说是一个障碍；采用变压器的传统方式，增加的成本可以接受，但是电源转换电路相对复 杂，变压

5、器占用空间过大。 交流供电方式会增加工频干扰， 而且对电子标签外壳的绝缘性能、 安全性能提出更加严格的要求，尤其在电气防爆技术等级要求较高的场所，交流供电方式会 受到限制。另外一种方案是所有电子标签均采用直流集中供电，这样能够避免工频电源带来的干扰，电源转换电路成本低廉，对电子标签的外壳要求不高，适合在电气防爆技术等级要求较高的 场所使用。然而，直流供电方式受工作电流限制，挂接电子标签的个数相对较少，而且因线 路压降的问题，也无法满足长距离供电的技术要求。本文介绍的方案采用直流分散供电方式。在电子标签分布密集的区域使用2 4V直流电 源集中供电，电源功率由其负载的电子标签数量决定。如果相邻区域

6、之间跨度较远，则另外 使用一个电源°24V直流电源的数量与电子标签的分布密切相关，电子标签分布密集，供 电电源相对较少；电子标签分布稀疏，则供电电源相对较多。这样，就可以根据实际需求灵 活布置供电电源，既能满足供电要求，又尽可能地降低了供电成本。电子标签的元件需要5 V直流供电，因此每个电子标签还需要单独的DC-DC转换电路。使用DC-DC隔离电 源模块，转换效率在8 0%以上，抗干扰性能较强，但价格偏高；使用线性降压电路成本最 低，但转换效率低于3 0%;使用开关电源转换电路成本也很低，转换效率可以达到60%,但不具备隔离性能。具体采用哪种DC-DC转换方式，要从现场环境和对成本的

7、要求综合 考虑。总线驱动元件可以拥有各自独立的供电电源，但是却一定要共地。否则不共地的两个 总线驱动元件之间存在着地电位差。那么，驱动元件接收器输入端的共模电压就会达到很大 幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入超出正常范围， 在信号线上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏驱动元件接口。3.3结构组成基于CAN总线技术的电子拣选辅助系统，主要由三类设备（内置CAN卡的管理类计 算机、CAN 4 8 5总线控制器、电子标签类显示报警设备）和三层网络（管理以太网、 CAN总线网络、4 8 5总线网络） 组成。计算机通过以太网接口可以与其它管理系统连接， 其内置CAN

8、卡通过CAN总线与CAN485总线控制器连接；由于电子标签类设备数 量庞大，基于成本角度考虑，其间采用4 8 5总线结构，CAN 4 8 5总线控制器作为主 机采用查询方式巡检电子标签类分机，协调4 8 5总线的分时共用。电子标签类显示报警设 备主要包括电子标签、区域完成确认标签、区域指示灯控制器、区域任务显示屏等。3.4工作流程管理计算机通过网络将订单信息传输到电子标签，电子标签所属的区域指示灯和需要捡货操 作的任务标签点亮闪烁，提示捡货人员该处有业务。捡货人员根据电子标签显示的货品数量 进行拣选，拣完货后按电子标签确认键。当一个区域的所有任务标签完成捡货确认后，区域 完成确认标签点亮闪烁，

9、按区域标签的确认键结束本区域的捡货操作。3.5容量计算现在市场上通用的计算机内置CAN卡，每块具有2路独立的CAN接口。受CAN总 线收发器件驱动能力的限制，每路CAN总线上最多可以挂接110个CAN节点。由于系 统设计中使用的4 8 5总线器件的驱动能力可以挂接2 5 6个节点，因此管理计算机内置1 块CAN卡时，最多挂接2X109X255 = 55590个电子标签类设备，能够满足绝 大多数物流中心拣选的需要。4结语随着用户需求向小批量多品种方向的发展，物流中心配送货品的种类和数量将急剧增加。拣 选流程是最耗费人力和时间的作业，成为物流配送中心的核心工序，并直接影响配送中心的 作业效率和经营效益。然而，当前国内物流中心的拣选系统，绝大部分仍然沿用传统的人工 对照货单的方式。这种分拣方式，既要求分拣