报文数据分析法在立体库故障分析中的应用

曾思武

摘要：自立体库装置使用以来，软件问题层出不穷，大大增加了我们出库人员核对的压力。文章研究了如何通过通讯报文数据来进行聚烯烃立体库PLC、WCS软件故障的分析，进而发现立体库装置存在漏洞并进行解决，达到保证立体库装置的“长、满、优”运行的目的。

关键词：立体库；故障分析；报文数据分析法；通讯报文；出库 文献标识码：A

中图分类号：TP311 文章编号：1009-2374（2017）11-0078-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.040

自立体库装置使用以来，软件问题层出不窮，经常导致混料等问题，同时也大大增加了我们出库人员核对的压力。为达到查明立体库装置混料等故障的原因，保留故障资料，保证立体库装置的“长、满、优”运行的目的。

1 立体库控制系统及工艺流程简介

1.1 立体库控制系统组成

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。

1.2 立体库控制系统运作原理

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。

1.3 立体库控制系统通讯方式

WCS和WMS系统通过数据库中间表的方式来进行通讯，WMS和WCS都对中间表进行读写，由WMS写入的信息，WCS在读取后删除；由WCS写入的信息，WMS在读取后删除，故WCS和WMS系统通讯记录无法保存。WCS和PLC通过报文的方式进行通讯，且这些通讯数据会在WCS系统中进行保存。

2 立体库通讯报文

WCS和WMS系统通讯中间表是实时变化的，故不具备可追溯性；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。从软件故障分析的角度出发，本文只对WCS和PLC之间的通讯报文进行介绍。

2.1 报文组成

WCS和PLC之间的通讯报文与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。

2.2 WCS报文记录

报文记录相较于报文来说，多了报文收发的时间和发送（或接收）报文的PLC编号。WCS报文记录分为以下两种：

2.2.1 动作电报读取记录。动作电报读取记录中记录了所有PLC发给WCS的电报信息，包含有PLC主动发给WCS的信息和WCS下发信息后的应答。动作电报读取记录中主指令是由（报文类型、PLC子类型）组成的。WCS读取到电报信息后进行相应逻辑处理，比如说PLC给WCS发送货位申请报文，WCS接收到该报文后询问WMS该货物的货位，并反馈给PLC。正常情况下，物料每经过一个输送台，PLC都会发物料到达XX输送台的报文给WCS，故通过此电报信息可以跟踪托盘的行走情况，方便进行问题排查。操作人员可以通过上部的条件框输入查询条件进行组合查询。

2.2.2 动作电报发送记录。动作电报发送记录中记录了WCS系统发给PLC的动作电报，WCS系统通过这些动作电报来驱动PLC按照要求进行工作。动作电报发送记录中主指令是由（报文类型、EMS子类型）组成的。当出现设备运行错误时可以从此记录中查询出WCS发出的指令是否有问题。操作人员可以通过上部的条件框输入查询条件进行组合查询。

2.3 报文主指令含义

2.3.1 堆垛机动作电报主指令含义。

WCS----->PLC：（12，1）表示WCS驱动堆垛机进行工作

PLC----->WCS：（1012，10）表示堆垛机开始执行WCS的驱动指令

PLC----->WCS：（1012，20）表示堆垛机已装载托盘完成

PLC----->WCS：（1012，81/181）表示堆垛机空出库[故障时发]

PLC----->WCS：（1012，82/182）表示堆垛机双重入库[故障时发]

PLC----->WCS：（1012，1/101）表示堆垛机任务完成[需要WCS答复12，51]

WCS----->PLC：（12，51）表示WCS已知晓堆垛机完成

PLC----->WCS：（1050，1）故障恢复

WCS----->PLC：（50，1）表示对故障恢复（1050，1）的应答

2.3.2 输送机动作电报主指令含义。

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

空托盘补给状态（动作电报）

PLC----->WCS：1060，1

WCS----->PLC：60，1

PLC----->WCS：（1003，4）表示托盤行至出口，且货物已被叉走，要求WCS必须应答3，54

WCS----->PLC：（3，54）表示WCS应答

PLC----->WCS：（1040，1）故障恢复

WCS----->PLC：（40，1）表示对故障恢复（1040，1）的应答

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PLC、WCS软件故障时，可以依据这些通讯数据来判断是PLC还是WCS发生问题。接下来介绍个人总结的一些报文数据分析法：

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。

3.1.1 查看故障托盘的报文记录，看其行走路径（足迹）是否有异常。

3.1.2 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。

3.1.3 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。

3.1.4 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。

3.1.5 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

在WCS系统中查询托盘T00000005696的动作电报读取记录，从动作电报读取记录中的货物位置号变化可以看到，该物料在16∶37出现在A90303输送台后便再无出库踪迹，在20∶41出现时已在包装车间A11514输送台上准备入库。排查与该托盘出库时间相近的托盘报文后发现，物料T00000006313动作电报读取记录异常，从货物位置号变化可以明显看出该物料从A91004到A91007有两次行走痕迹。物料T00000006313从A90303到第一次出现在A91004输送台的用时约56秒，物料T00000005696从到A90303到T00000006313第二次出现在A91004的时间差约54秒，两者耗时极为相近。物料从A90303到A91004，需经过4#RGV（穿梭车）摆渡过去，物料上下4#RGV时A9区PLC会与4#RGV的PLC相互拷贝数据，两者之间通过无线网进行通讯，通讯较网线来说会有一些延迟和不稳定。查询A90303输送台的动作电报读取记录，发现该输送台上托盘T00000005696的前一个托盘正好为托盘T00000006313。

3.3 针对以上故障所采取的措施

在输送机（A90303）上穿梭机（RGV）、输送机（A91004）下穿梭机（RGV）与穿梭机（RGV）内部间增加了托盘信息的比对，如果上下托盘信息相同就停止运行，手工把托盘信息恢复后正常，从而避免了质量事故。

4 结语

综上所述，报文数据分析方法可以有效查找出立体库装置PLC、WCS软件问题故障的原因。

参考文献

[1] 镇海炼化聚烯烃立体库WCS系统使用说明书[S].中集公司.

[2] RSlogix5000编程指令教程[S].ABB公司.

（责任编辑：蒋建华）