开放式控制系统助力降低维护成本，增强未来扩展能力
对于每一家网络零售商而言，仓储物流是其运营架构中的核心基础设施组成部分：一旦输送线陷入停滞状态，往往意味着后续的包裹将无法继续顺利地被送出。为了有效预防此类情况的发生，澳大利亚一家办公设备供应商对其中央仓库的仓储物流设备进行了全面的升级改造。作为项目的领航者，Layer Seven Automation 将输送线上原有的专用分布式控制器全面升级为倍福提供的、依托强大 EtherCAT 通信技术的 PC 控制系统。
该项目的最终用户是澳大利亚首屈一指的办公设备供应商，其业务范围非常广泛面，涵盖了从日常办公用品、电脑设备到办公家具等全方位产品线。该公司在澳大利亚拥有超过百家的实体门店，并精心打造了一个线上商城，汇聚了超过 40,000 种琳琅满目的产品。在主配送中心，货物被精确地从货架上取下并装箱，随后沿着总长 700 米、设有 28 个配送站的复杂输送线缓缓前行，每一环节都精准无误，确保货物顺利抵达发货准备区。
这些输送线虽已可靠运行多年，但随着时间的推移，很明显，这些系统的使用寿命已接近尾声。系统逐渐进入了老化阶段，故障率呈逐年攀升，所需备件的供应变得日益艰难，且价格也随之水涨船高。因此，这家办公设备供应商的管理层委托位于悉尼繁华市区贝拉维斯塔的 Layer Seven Automation — 一家在仓储物流项目开发领域拥有卓越专业能力的企业，开发一种能够全面升级改造其仓储系统的创新解决方案。
经过深入细致的评估，我们得出结论：主输送带的机械结构仍然可用，但控制系统需要更新换代。Layer Seven Automation 公司联合创始人兼总工程师 Lucky Thommadura 说道：“输送系统的缺点之一在于其高度专有化的结构设计。每个部件都必须从制造商那里直接采购，这无疑加大了系统扩展的难度。鉴于此，公司决定配置一套基于现货产品的开放式系统。“通过此举措将能够成功打造一个面向未来、具有前瞻性的解决方案，并有效降低维护成本。”Thommadura 表示道。
一台高性能工业 PC 取代原先的 28 个控制器
在最初的系统配置中，每个配送站都独立配备了专用的控制器与条形码扫描仪。Layer Seven Automation 公司致力于构建一个中央控制架构，旨在通过优化资源配置，显著提升系统效率并降低运营成本。
每个配送站的条形码扫描仪在精确记录纸箱内物品信息方面起着至关重要的作用。为此，Layer Seven Automation 公司精心选用了支持 EtherCAT 接口配置的扫描仪，并集成了 I/O 接口以实现控制功能。例如，输入用于通过光电传感器检测纸箱，而输出则用于根据目标站点控制开关或按钮。
首先对一个配电站进行了升级改造，并通过 EtherCAT 将其扫描仪连接至倍福的 C6920 控制柜工业 PC。在初期测试取得圆满成功后，所有 28 个配电站都分阶段逐一迁移至新的系统架构下，并通过总线型拓扑结构（菊花链）与 C6920 连接。Lucky Thommadura 评论道：“物流公司的技术专家和我本人都对解决方案的极致紧凑性赞不绝口，对 EtherCAT 网络所展现的闪电般高速更新能力以及控制器的整体性能更是让我们满意。”毕竟，纸箱上的条形码必须通过 EtherCAT 扫描并即时转发至工业 PC 进行处理。在此环节，应用程序会精准判断对应工位上的开关是否需要进行切换操作，这一决策信息通过带 EtherCAT 接口的条形码扫描仪进行反馈。与此同时，条形码扫描仪通过其集成的 I/O 实时检测进入的包裹，并接收来自中央控制计算机发出的定位命令，以控制开过的动作。Layer Seven Automation 公司联合创始人兼总工程师 Lucky Thommadura 说道：“TwinCAT 的一大优势在于其高度集成性，能够轻松集成用户自己的软件，并将其整合到现有的 IT 设施中。EtherCAT。“倍福工业 PC 展现出了令人惊叹的运算速度，能够在约 100 µs 的时间内完成庞大的计算任务。”Thommadura 热情洋溢地说道，“更值得一提的是，我们还拥有充足的性能储备。”
尽管目前尚未出现网络故障，但我们必须警惕潜在的电缆断裂风险，因为一旦发生，可能会导致整个系统瘫痪。此类系统停机事件将对生产效率造成极其严重的影响，尤其是在庞大且复杂的物流设施中。因此，我们制定了详尽的电缆冗余实施方案，而借助 EtherCAT 技术，改造过程将变得尤为简便快捷。
采用 IT 方法进行开发
Layer Seven Automation 公司的开发团队在通用软件及计算机领域积累了丰富的经验，擅长构建数据库以及部署网络服务器。然而，在正式启动此项目之前，Lucky Thommadura 及其团队成员还从未接触过自动化环境：“我们深知，这一切对我们来说都是前所未有的全新挑战。然而，随着我深入探索 EtherCAT 的工作原理、工业 PC 的奥秘，以及如何将 Windows 与虚拟 PLC 无缝融合，一切都变得豁然开朗，充满了意义。尤其是虚拟机的运用，它给了我极大的灵活性，让我能够无论身处家中、公司还是现场，仅需一台笔记本电脑即可轻松进行程序测试。”TwinCAT 被无缝集成至 Visual Studio 中的这一卓越特性成为了总工程师选择倍福和 EtherCAT 解决方案的另一个重要考量因素。“我坚信，这就是自动化技术应当前行的方向 — 摒弃采用传统梯形图编程语言以及依赖过时的信号处理技术的封闭系统。为了确保我们的解决方案能够高效保质交付，我们必须将成熟的软件设计与架构实践作为基础，并与自动化测试相机制紧密结合。”Thommadura 补充道。
基于 PC 的控制技术：安全、开放、灵活
Layer Seven Automation 公司指出，基于 PC 的控制技术的显著优势之一在于其控制架构能够轻松集成到现有的 IT 系统中。这对 Lucky Thommadura 而言无疑是另一个惊喜：“很多 IT 部门都有非常严格的安全要求，但依然能够轻松集成 Windows。防火墙的部署、安全设置以及全局用户管理策略的实施，极大地简化了我们的工作流程。”选择 Windows 作为开发平台还让 Layer Seven Automation 能够轻松地将自身程序与 TwinCAT 软件相结合：例如，Layer Seven Automation 公司通过 TwinCAT 3 Database Server（TF6420）成功集成了一个 SQL 数据库，从而在每次扫描操作后，都能即时归档存储纸箱的详细信息。这一操作不仅会被永久性地存储，并通过 TwinCAT 3 EventLogger 进行记录。此外，公司还设计了一个专门的消息队列系统，该系统利用 ADS 协议提取关键数据，最后将其链接至 RabbitMQ 消息代理软件。“倍福的 ADS 技术提供了几乎无限的可能性。我们运用 ADS 技术收集记录的海量数据，实现数据的横向和纵向分配。它还可用于轻松集成几乎所有主流的 MES 或 ERP 系统。”Thommadura 最后补充道。