DP协议

DP协议（共7篇）

DP协议 篇1

0 引言

现场总线控制系统由于它的开放性、分散性和完全可互操作性等特点, 正成为未来新型工业控制系统的发展方向。但现场总线协议标准众多且通信协议差异很大、互不兼容。这一方面给现场总线控制系统的集成带来了很大困难, 出现了“自动化孤岛”, 另一方面也给现场总线技术的推广带来了不利影响。本文通过对Profibus-DP与Modbus总线之间的协议转换技术的探讨, 研究不同现场总线之间的信息互联问题。

1 Profibus-DP与Modbus协议

1.1 Modbus协议

Modbus协议[1]是由Schneider Electric提出, 是应用在电子控制器上的一种通用协议, 实现了控制器相互之间、控制器与其他设备之间的通信, 并且支持RS-232/422/485接口。利用Modbus可以把不同厂商生产的控制设备连成一个工业网络, 进行集中的监控。

Modbus协议是OSI模型 (Open System Interconnect) 第7层上的应用层报文传输协议, 它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信[1]。在标准的Modbus通信网络中连接设备可设置为ASCII (American Standard Code for Information Interchange) 或RTU (Remote Terminal Unit) 两种传输模式中的一种。在配置网络时, 在同一个Modbus网络上的所有设备都必须配置相同的传输模式和串口参数。由于Modbus RTU协议应用的普及, 本文着重讨论Modbus RTU模式, 它的帧中包含地址域、功能码、数据域、CRC (Cyclic Redundancy Check) 校验, 数据结构如图1所示。地址域占用一个字节, 分为ASCII和RTU编码两种形式。

1.2 Profibus-DP协议

Profibus是应用于制造业和过程自动化领域中的现场总线标准。它包括Profibus-DP、Profibus-PA和Profibus-FMS三个兼容的版本。其中ProfibusDP主要应用于自动控制系统与和分散外围设备I/O及智能现场仪表之间的高速数据通信[2]。Profibus-DP支持RS-485接口。数据链路层描述了用于数据传输中报文的一般格式、安全机制和可用的传输服务。在用户接口中规定了Profibus-DP设备的应用功能, 以及各种类型的系统和设备的行为特性。

每个Profibus-DP系统可包含三种不同类型的设备:一类主站、二类主站和从站。主从站之间采取主从方式的总线存取协议

1.3 网络互连与协议转换

为在不改变原有网络体系结构的情况下, 实现网络间的互连, 需要在互连的网络中间增加一个协议转换设备。按照OSI模型, 协议转换可以在物理层的实现, 也可以在数据链路层、网络层上实现。物理层上的互连设备通常可以采用中继器, 它仅是对比特率的拷贝转发, 数据在中继器内不进行任何形式的转换。这样形成的互连系统从数据链路层的角度看基本上可视作一个单一网络;数据链路层的互连设备可采用网桥。它是按帧接收或传送信息的。当从一条链路上收到一帧信息后, 网桥先检查链路层协议的包头, 如果可能的话, 再将该信息传送到另一条链路;网络层的互连采用路由器;对于高层的网络互连要用网关来实现。网关相当于一个协议转换器, 可以是双向的, 也可以是单向的, 主要用来连接不同协议的网络。Profibus-DP与Modbus虽然在物理层都可采用RS-485总线, 但它们的数据链路层和用户接口/应用层完全不同, 因此是两个异构的网络。要实现这两种网络的互连就必须采用网关进行协议转换。协议转换一般采用分层的方法, 自低层向高层逐层进行。低层支持高层, 高层调用低层。

图2给出了Profibus-DP到Modbus协议转换的通信模型的一个模型。一次通信由Profibus-DP主站启动。首先, DP-主站将在请求协议数据单元 (PDU) 的前后加上地址域和CRC校验组成一个地址数据单元 (ADU) , 然后调用数据链路层Default服务访问点 (SAP) 服务。数据链路层将ADU作为它的报文的DU域, 组成一个共享数据模型 (SRD) 服务报文再交付给物理层发送到网关。网关的数据链路层接收到有效的SRD报文后, 通知DP用户接口, DP用户接口调用Default SAP服务将其DU中的数据取走。网关可不对ADU做任何处理, 直接将付到Modbus的数据链路层发送出去。被寻址的Modbus从站的数据链路层接收到网关发过来的有效的ADU后, 应用层将PDU取走。Modbus从站依据PDU的要求执行相应的操作, 并将结果组成一个应答PDU或者异常响应PDU, 按前述的逆向过程发送到DP-主站[2]。

2 硬件的设计

为了实现功能, 转换器硬件原理图如图3所示。

本设计中采用了带ISP功能的W77E516芯片与专用的通信处理芯片SPC3。这种设计相比传统的MCU再加上纯软件的设计方法而言, 大大的使设计简化, 同时也使Profibus-DP协议的实现更加简单、方便、省时、省力, 增加了系统的可靠性。

W77E516芯片功能强大, 64 KB的具有ISP功能的Flash EPROM区, 4 KB的辅助Flash EPROM区, 3个16位定时/计数器、可编程看门狗定时器。W77E516的ISP功能, 方便开发人员对焊接好的电路板进行调试程序。

本设计选择了西门子公司的SPC3芯片, 该芯片集成了完整的Profibus-DP协议, 其对于MCU而言, 就是MCU扩展的一个外部RAM, 而且, SPC3有内部地址解码电路, 所以, AB8~AB10接地。此时DB7~DB0是数据地址复用总线与MCU的P0.0~P0.7相连, 可以产生低8位的数据和地址, 高4位地址由AB0~AB3产生, AB4~AB7产生SPC3的片选信号, 只有AB4~AB7同时为0时才选中SPC3 (AB0~AB7与MCU的P2.0~P2.7相连, 其中P2.4取反后与AB4相连) 。SPC3同时支持Intel 80C31、80X86, Siemens 80c166/165/167, Motorola HC11-、HC16-、HC916等类型的微处理器, RS485传输技术, 其内部集成的1.5 KB双口RAM, 进行DP通信时, 其会自动设定全部DP-SAP, SPC3具有公共的中断输出, 任何时候都可在状态寄存器扫描MAC状态;看门狗定时器运行于3个不同状态:波特率搜索、波特率控制和DP控制;SPC3自动识别波特率, 从9.6 kbit/s到最大传输速率12 Mbit/s;微顺序 (MS) 控制全过程[3];在UART控制下, 将并行数据流转换为串行数据流, 或相反。空闲 (idle) 定时器直接控制在串行总线上的总线等待时间。选择该芯片不仅使设计简单化, 分担了MCU的大量工作, 同时大大降低了开发难度, 节省开发时间, 保证了系统的稳定性。

RS485总线驱动芯片选用的是6LB184, 该芯片带有瞬态电流抑制功能。6LB184工作于半双工模式, 内部包含一个发送器和一个接收器, 在工作时需要通过使能端来控制“收”和“发”, 将其使能端RE与DE相连, 然后再接到华邦单片机的P4.3引脚上, 在软件中通过对P4.3的置位和复位来控制6LB184来进行数据的收和发。

Profibus-DP总线驱动模块采用ADI公司的磁隔离技术的隔离型RS485收发芯片AMD2486, 其内部集成了三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器, 同时其具有限流和过热关断特性, 并防止出现由于总线争用而引起的功耗过大情况, 集成的热关断电路可将驱动器输出置为高阻状态, 防止过度的功率损耗。无需任何分立元件就可实现RS485通信功能。AMD2486的引脚Tx D、Rx D以及RTS分别接到SPC3的Tx D、Rx D及RTS引脚上。

硬件设计中还包含了DC/DC电源部分的设计, 转换器在现场应用中一般采用现场总线的24 V电源来供电, 这个电源是不稳定电源, 而且存在诸多干扰, 所以不能直接接入转换器, 必须经过稳压及隔离。在转换器中, 需要两路隔离的+5 V的直流电源, 分别为MCU及RS485收发模块所需的第一路+5 V的VCC1, Profibus-DP总线收发模块所需的第二路+5 V的VCC2。从而考虑选用1个24 V转两路隔离+5 V的电源模块和一个单独输出+5 V的直流电源模块。因此, 本转换器选用了金升阳公司的WRD240505S-1W和IB0505LD-W75的电源模块, 在VCC1及VCC2两端接入含有典型值的钽电容的滤波稳压电路。

由于在工业现场中Profibus-DP端的传输速率远高于Modbus端的速率且传输的数据量较大, 因此需要扩展一个RAM。本设计选用ISSI公司 (Integrated Silicon Solution, Inc.) 的IS65C256AL, 它是32 KB、8位静态RAM, 同时还需要一个移位锁存器。为了方便用户对转换器进行地址设置, 需要一个拨码开关, 对应需要一个移位寄存器, 本设计选择的移位寄存器为MC74HC165A。

3 转换器软件的实现

软件设计通过美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件Keil C51编制以及西门子的开发包程序。由于SPC3芯片集成了完整的DP协议[3], 所以在与主站通信时, W77E516不用参与处理DP状态机。它主要负责存储和处理主站送来的数据, 以及组织从站送往主站的数据。SPC3芯片实质上是主站与从站间的通信站, 即就是将主站发来的数据包解开发送给从站, 并将从站送来的数据打包发送给主站。

系统的软件设计主要包括:W77E516单片机的主程序设计、SPC3芯片的初始化程序设计、输入数据中断服务程序、SPC3芯片中断服务程序。

数据输出处理及用户诊断数据输入可以放在主应用程序的循环中。而SPC3芯片在接收到由Profibus-DP主站传送的不同输出数据时, 会产生输出标志位, CPU通过在应用循环中轮询标志位来进行接收主站数据。对于特定应用的诊断信息, 需要实时传递到主站。主应用程序在应用循环中判断是否有可用的诊断BUF存在, 一有空闲时BUF应用程序输入诊断信息, 并请求更新。主程序流程图如图4所示。

其中, 将主站输出的数据转换为Modbus协议数据时, 主要是为主站输出数据添加CRC校验字段, 然后启动RS485发送使能, 即置位DE管脚 (单片机P4.3管脚) , 将数据发送给用户产品。

SPC3芯片的初始化程序应放在应用程序主循环的前面, SPC3芯片初始化包括设置SPC3芯片允许的中断, 写入从站识别号和地址, 设置SPC3芯片方式寄存器, 设置诊断缓冲区、参数缓冲区、配置缓冲区、地址缓冲区和初始长度, 并根据以上初始值求出各个缓冲区的指针及辅助缓冲区的指针, 然后根据传输的数据长度确定输出缓冲区、输入缓冲区及指针。SPC3芯片的初始化程序如图5所示。数据输入处理放在输入数据中断服务程序中, 利用单片机的串口通信中断, 将从站送来的数据重新转换为Profibus-DP协议发送给主站。在一个应用循环中, 由应用来刷新输入BUF中的数据, 保证所有输入数据是最新的更新数据。其程序的流程图如图6所示。

SPC3芯片中断服务程序则是用于处理SPC3芯片发生的各种事件:新的参数报文事件;全局控制命令报文事件;进入或退出数据交换状态事件;新的配置报文事件;新的地址设置报文事件;监测到波特率事件和看门狗溢出事件。其程序流程图如图7所示。

4 结果验证

为了验证模块的有效性, 采用模拟方法进行验证测试。根据应用于Modbus-Profibus通信协议转换接口模块的监控系统的电气线路图, 如图8所示, 搭建试验网络, 其中使用上海磊跃自动化设备有限公司生产的带有Modbus RTU通信接口的ST-3智能型控制器。

1) Modbus端口检测

通过Keil 51编写RS584收发小程序, 将PC串口与适配器RS584串口连接, 用串口调试助手进行收发数据, 测试Modbus端口是否通。测试结果如图9所示。

2) SPC3初始化程序调试

利用西门子开发包进行SPC3初始化程序编写, 通过USB转485模块将PC串口与Profibus端口连接, 通过串口调试助手模拟上位机发送报文, 可以收到正确的回复报文, 如图10所示。

3) 利用串口调试助手来模拟上下位机检测适配通信

通过USB转485模块将PC串口与Profibus-DP端口连接, 通过串口调试助手模拟上下位机发送报文, 上下位机均可收到正确的数据, 图11所示是接收的报文。

5 结语

通过对Profibus-DP与Modbus两种总线网关的设计, DP-主站可以对Modbus网络上的站点透明的访问。解决了这两种异构网络的互连问题。通过实验设计的模块能实现Modbus协议与CAN协议的转换, 同时也保证系统运行稳定。

摘要：随着采用Modbus RTU协议的设备越来越多, 为能跟上网络自动化的发展, 设计了一种Modbus协议与Profibus-DP协议转换装置, 通过它实现Modbus网络与Profibus-DP网络互联。介绍Profibus-DP和Modbus两种现场总线的协议模型, 分析了两种现场总线协议的转换方法, 提出了转换器的电路设计和单片机系统软件设计, 并通过实验证明了转换器数据转换的正确性和实用性。

关键词：现场总线,Profibus-DP协议,Modbus协议,协议转换,SPC3芯片

参考文献

[1]华镕.从Modbus到透明就绪:施耐德电气工业网络的协议、设计、安装和应用[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[2]侯维岩, 费敏锐.PROFIBUS协议分析和系统应用[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[3]章民融, 秦艳华, 徐亚锋.基于SPC3的PROFIBUS DP的研究与开发[J].计算机应用与软件, 2008, 25 (8) :184-186.

DP协议 篇2

随着我国工业水平的提高, 自动化程度越来越高。西门子S7-300/400等PLC广泛应用于煤矿、化工、冶炼等各个领域, 其标准的Profibus-DP通信协议具有速度高、成本低、可靠性高的优势, 广泛应用于设备级控制系统与分布式I/O的通信。由于历史原因, 大量的仪器仪表、智能传感器、信号变送器等采用Modbus通信协议, 不同的协议导致测量仪表的数据难以经济、可靠地进入PLC控制系统, 降低了系统的自动化水平。虽有新开发的带Profibus接口的测量仪表, 但价格较为昂贵, 且测量仪表具有点多面广、数量众多的特点, 一块仪表即对应一个DP子站的模式会增加较多的网卡, 增加了使用成本。特别对于旧厂改造, 全部更换测量仪表并不现实, 只能利用既有的仪表[1,2]。

在国内, Modbus-RTU是Modbus协议中使用最广泛的, Profibus-DP是Profibus协议中使用最广泛的, 针对这种情况, 以及上述的工程需求, 本文设计了一种Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关。该网关的功能是, 将具有ModbusRTU接口的仪表和传感器映射成为Profibus-DP网络的一个从站, 在不改变原有仪表、传感器、PLC通信协议的情况下, 实现Profibus-DP网络中的PLC主站经济、便捷地与仪表、传感器实现互联。本文阐述了网关的网络结构和软硬件设计。

2 网络结构

协议网关的网络结构如图1所示。在Profibus-DP网络中, 协议网关作为从站, 在Modbus-RTU网络中, 协议网关作为主站。协议网关将Modbus-RTU网络中寄存器地址映射到Profibus-DP网络中, 对于Profibus-DP网络中的主站, 其无需关心Modbus-RTU网络, 只需根据寄存器地址, 读取相应的数据即可。这种协议转换, 实现了两种网络的隔离, 对于原有的网络没有影响。

3 硬件设计

协议网关的硬件电路框图如图2所示。按照功能模块划分, 网关可以分为电源管理模块、中央处理器模块、ProfibusDP从站模块和RS485通信模块[3]。

电源管理模块的作用是对整个网关的电源进行管理, 包括稳压滤波、电压转换、电压监测。对于所有电路, 电源是基础, 必须保证电源的稳定, 对于输入电源, 要进行滤波, 以滤除来自线路的干扰, 减小电压和电流的瞬间波动, 保证CPU和各个芯片的稳定运行。对于每个芯片, 在电源管脚附近必须加去耦电容。CPU和各个芯片的供电电压不尽相同, 需要进行电压转换。电压监测的功能是保证各个芯片工作在可控状态, 以CPU芯片为例, 当供电电压低于工作电压时, CPU有可能复位, 而如果电压来回波动, 则CPU有可能时而工作, 时而复位, CPU的程序运行就会异常, 可能导致不可预知的后果。电压监测可以保证在供电电压不稳的情况, 让CPU复位, 此时CPU停止工作, 不会造成不可预知的后果。当监测到工作电压稳定了一段时间后, 取消CPU复位, 让CPU重新工作。总之, 电源管理模块是任何一个电路的基础, 决定了电路的稳定性。

中央处理器模块, 即CPU, 是整个网关的核心, 数据报文的收发、格式转换以及Modbus协议的处理都由CPU完成。Profibus-DP网络的传输速率最高可达12Mbps, 因此CPU的运行频率必须要高, 可以采用ARM系列的高性能CPU。CPU通过驱动Profibus-DP从站芯片来实现对Profibus-DP通信过程的控制, 包括通信接口检查、正常和发生故障情况下诊断数据的发送及数据交换等过程;通过Modbus协议实现对下挂的输入输出从站模块的查询操作;通过对输入输出模块的应答帧 (或通信超时) 进行分析来判断模块的状态以及模块的通道状态[3]。

Profibus-DP采用SPC3专用芯片, 实现CPU串口电平与RS485电平的转换, 并且集成了Profibus-DP从站协议。采用SPC3专用芯片可以简化CPU对通信的处理, CPU无需关注Profibus协议, 只需要按照单片机的普通串口进行数据收发处理即可。RS485通信模块实现单片机的TTL电平与RS485电平的转换, RS485是半双工的差分信号, RS485芯片只实现物理上电平转换, 与Modbus协议无关, Modbus协议由单片机程序实现。

无论对于Profibus网络还是Modbus网络, 网络上的节点众多, 线路上存在着各种干扰。为了防止CPU的运行受到影响, 通信信号需要进行隔离才能接入CPU。由于通信信号的频率相对较高, 需要采用高速隔离器件, 高速隔离器件常用的有高速光耦和磁耦, 磁耦具有更好的特性和环境适应性, 因此采用磁耦作为Profibus网络和Modbus网络的隔离器件。

4 软件设计

软件流程图如图3所示。CPU初始化主要完成单片机晶振、定时器、I/O口的初始配置, 这是单片机正常运行的基础。初始化完成后, CPU读取参数设置开关的信息, 参数设置开关主要用来设置Profibus接口和Modbus接口通信参数, 包括通信地址、波特率、数据位、校验位等, 参数设置开关方便用户的使用。通信参数配置完成后, 就进入处理通信数据的阶段。在协议网关中, Modbus接口是主站接口, Profibus接口是从站接口, 因此, 在程序中先处理Modbus网络的数据, 按照仪表或传感器的Modbus地址读取其数据, 并将数据按照变量映射表映射到相应的Profibus地址, CPU内部的Profibus地址仅仅是一个数据缓冲区, 由于Profibus接口是从站接口, CPU需要等待主站的数据呼叫。根据收到的Profibus主站的数据命令, 网关做出相应的数据回应, 具体的工作就是根据主站呼叫的数据地址, 将相应的数据从数据缓冲区写入到SPC3芯片中。由于Profibus具有总线诊断功能, 在一个数据处理周期完成后, CPU需要判断各个通信模块是否有错误信息, 如果有错误信息, 需要将错误信息写入到诊断寄存器, 以备Profibus主站查看。完成数据诊断存储后, 整个CPU主循环结束, 然后执行下一个循环。

5 结语

根据实际的工程需求, 设计了一种Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关, 可以实现两种网络的数据互联, 并不会影响原有的数据网络。阐述了硬件电路中电源管理模块、处理器模块、Profibus-DP从站模块、RS485通信模块和通信电路的隔离, 分析了软件设计流程。Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关对于提升原有工业控制系统的智能化水平具有现实意义。

摘要：西门子S7-300/400等具有Profibus接口的PLC在工业控制系统的应用越来越广泛, 而老的智能仪表和传感器多数只有Modbus接口, 要实现数据通信, 需要进行协议转换。设计了一种Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关, 并对电源管理模块、处理器模块、Profibus-DP从站模块、RS485通信模块和软件设计流程图进行了重点阐述。

关键词：Modbus,Profibus,协议转换,RS485,SPC3

参考文献

[1]潘巍, 张春有.一种Modbus-Profibus转换器的工程应用[J].冶金自动化, 2012, (2) :420-424.

[2]毕可仁, 孙锡春, 邢金成.PLC在煤矿生产中的应用[J].煤矿机械, 2006, (7) :188.

DP协议 篇3

山钢股份济南分公司球团生产工序主工艺自动化控制系统均采用施奈德昆腾系列PLC,但在实际操作过程中由于部分单体设备由设备生产厂家自带,采用了西门子系列PLC,由此需要在这两种PLC间进行通讯,以便实现集中监控及操作。为此,重点介绍球团项目基于Modbus TCP/IP通讯协议的施奈德PLC与西门子S7 PLC的通讯解决方案。

1系统配置

1.1网络配置

山钢股份济南分公司球团生产为150万t链回环生产线,其基础控制分为L1、L2级两级,L1级即基础自动化,L2级为过程自动化。球团智能生产系统以实现“集中监控、智能运行”为目标,满足提高生产效率、降低生产成本和稳定球团质量的需要。球团工程L1级自动化控制系统包含原料准备、造球、链篦机、回转窑环冷机、水泵房等系统,系统控制范围主要包括原料配料上料系统、造球盘、链篦机、回转窑、环冷机、成品储运、循环水处理系统等。其网络架构为环网,如图1所示。

1.2基础自动化选型

球团工程L1级自动化控制系统采用施奈德昆腾系列PLC,上位软件选用施奈德CITECT,采用C/S架构,其硬件选型见表1。

2通信协议

施耐德PLC与西门子PLC之间可以通过DP总线通讯,也可以通过以太网通讯,而通过以太网通讯需要增加部分网关设备。施耐德以太网通讯协议是Modbus TCP/IP,西门子PLC以太网通讯协议是Profi Net,两者之间的通讯需要通过网关进行协议转换。

M odbus TCP通讯协议是运行在TCP/IP上的Modbus报文传输协议,使用TCP/IP以太网的5层,协议数据格式为每个8bit的十六进制字符,与ModbusRTU协议相同。其应用数据单元(ADU)包含报文头、功能代码和数据3部分,功能代码和数据构成协议数据单元(PDU),报文头(MBAP)由事务处理标识符(2字节)、协议标识符(2字节)、长度(2字节)、单元标识符(1字节)组成。该协议采用请求和响应机制:客户机向服务器发送请求,分析处理请求,向客户机发送应答。其协议通讯程序架构如图2所示。

Profibus是欧洲工业界得到广泛应用的一个现场总线标准,也是目前国际上通用的现场总线标准之一,其传输介质可以是屏蔽双绞线、光纤、无线传输等。Profibus主要由现场总线报文、分布式外围设备、过程控制自动化三部分组成,Profibus-DP通讯协议适用于设备级控制系统与分散式I/O的通信,如图3所示。

施奈德PLC与西门子PLC实现通讯的方式也不只一种,根据调研主要有以下几种:

(1)以太网通讯(西门子上配置)。

①通过以太网模块CP343-1或CP443-1:在S7控制器通过外部CP343-1或CP443-1和施耐德建立Modbus/TCP连接,需要选择软件包Modbus TCP CP。

②通过CPU集成的PN接口:在S7控制器通过CPU集成PN接口和施耐德建立Modbus/TCP连接,需要选择软件包Modbus TCP CP(与①中软件订货号不同)。

(2)通过DP总线转成以太网,即(TCSEGPA23F14F PRM网关,Modbus TCP/Profibus-DP)通过网关转换进行通讯(软件上同时需要做接口)。

(3)采用总线通讯,Quantum配置第三方硬件PTQ PDPMV1模块通过Profibus-DP与西门子PLC通讯。

鉴于成熟度考虑,施奈德PLC与西门子PLC通讯协议选择Profibus-DP协议,选择第三种通讯方式实现通讯。

3工程应用

3.1硬件配置

施奈德PLC硬件模块配置选用第三方模块PTQ-PDPMV1,如图4所示。

3.2软件设置

软件配置过程如下:

(1)开始→程序→Prosoft Congfig Builder。

(2)File→New。

(3)双击Default Module,在Product Line Filter区域中选择PTQ,然后在Step 1:Select Module Type的第二个输入框的下拉菜单中选择PTQ-PDPMV1,再点击OK。

(4)双击打开+号,找到PDPM-V1下面的PTQ Profibus Master DPV1。

(5)双击PTQ Profibus Master DPV1,弹出以下对话框“修改PTQ模板的槽号,输入输出数据块的大小以及各自的起始地址”,推荐输入起始块起始地址在1000(对应于Unity的内存%IW1000),输出块的起始地址在3000(对应于Unity的内存%QW3000)。

(6)双击WATTCP修改模板的以太网设置。

(7)将以太网的配置通过串口电缆下载到模块当中:连接串口电缆,右键WATTCP选择Download,选择PC机串口所在端口(例如Com 1),点击Download之后按照软件提示进行操作,直到对话框出现Module Running的提示为止,再点击OK。这个操作使得以太网端口的设置下载到模块当中,此后PC机可使用此IP与模块进行联机。

(8)使用PING命令去测试与模块的连接,如果成功,则表明模板已经开始使用前面下载的IP;如果PING不通,则需要再Download一次。

(9)双击Profibus-DP,在PDPMV1 PROFIBUS Master Setup对话框中点击Configure Profibus,弹出一个新的软件界面。

(10)在PROFIBUS Master下面的Prosoft条目上选中,然后拖动鼠标将Prosoft的图标拖到右侧Bus Configuration 1窗口的空白处。

(11)双击Bus Configuration 1窗口中(1)Prosoft的图标,弹出Master Properties-Pro Soft的对话框,在这个对话框中对主站的地址、波特率、profile等进行配置。

4应用效果

该厂在建立了主工艺与设备成套PLC的通讯后,没有出现故障性通讯中断或数据丢包现象,现场运行稳定,能满足远程生产操作及监控的需要。

摘要：综合介绍基于Profibus-DP通讯协议的施奈德PLC与西门子PLC通讯实现方式。

关键词：Profibus-DP,PLC,Modbus,通讯方案

参考文献

[1]陈伯时.自动控制系统[M].北京:冶金工业出版社,1993

DP协议 篇4

基于Profibus-DP协议的通信方式, 是许多用户在XDC800系统与第三方控制系统通信时考虑并采用的一种方式, 此时系统中需配置有新华控制器XCU-DP和Anybus软件包。在整个通信的实现过程中, 通信双方的配置软件均需进行一系列的参数设置。哪怕只是其中的某一个参数遗漏或错误, 都会导致双方无法通信互连。对于有经验的通信工程师来说, 通过细致入微的查找和排除, 问题会很顺利地被解决, 但对于初学者来说, 面对如此众多的参数设置, 往往需要花费相当多的精力和时间去摸索和学习, 最后可能依然难以解决遇到的问题。鉴于此, 以新华控制器XCU-DP和西门子CPU313C-DP为例, 详细介绍双方实现Profibus-DP通信的配置方法, 以及在配置过程中应注意的问题, 供广大工程技术人员参考。

1硬件准备

采用新华控制器XCU-DP作为主站, 西门子CPU作为从站。 (1)

1.1主站

在XDC800系统与第三方系统实现ProfibusDP通信时, 新华控制器XCU-DP永远作为主站, 一方面按需求将XDC800系统实时网络中的数据采集后, 送给DP从站, 另一方面又将来自DP从站的数据在XDC800系统的实时网络中广播, 共享给网络中的其它控制器XCU和上位机HMI。XCU-DP采用标准的PC104工控主板, 它上面集成了许多接口, 4种主要接口的定义及功能分别介绍如下:

a.LAN1和LAN2接口。10M/100M自适应快速以太网口, 称为A网网口和B网网口, 用于和XDC800系统的实时网络A网和B网相连, 实现数据共享, LAN1和LAN2构成冗余关系。

b.CFG接口。9芯针形D型插头, 是XCU-DP里Profibus接口板的配置端口, 使用标准RS232电缆, 通过此接口连接PC机, 然后在PC机上运行“Anybus NetTool for Profibus”软件, 对当前Profibus总线中的主从站进行配置和下装。

c.DEX接口。双机切换电缆连接口, 双机切换电缆为15芯的预制电缆, 分别连接一对冗余配置的XCU。联上双机切换电缆后, XCU才有可能进入主控制状态, 并由内部的仲裁电路决定XCU主控或XCU跟踪。

d.DP接口。9芯孔形D型插头, 使用Profibus总线电缆, 通过此接口连接DP从站, 通信速率为9.6～6 000kb/s自适应。

1.2从站

从站可选择带DP接口的S7-300系列CPU, 有多种型号可供选择, 只要CPU集成有DP接口, 均可实现与XCU-DP的正常通信。在这里选择一款常用的CPU313C-2DP, 它在很多工业领域被用作某些关键设备的配套控制装置, 同时也被要求将一些重要的实时数据通过Profibus-DP方式送入主控制系统。

CPU313C-2DP同时集成有MPI接口, 使用西门子编程电缆, 通过此接口连接PC机, 然后在PC机上运行西门子STEP 7软件, 可对DP从站的相关参数及组态等进行配置。CPU313C-2DP的DP接口和MPI接口均为9芯孔形D型插头。

1.3上位机HMI

上位机HMI可选用一台带标准RS232接口的普通PC机, 若是笔计本电脑, 需配置一根USB转RS232接口的数据线。

1.4通信介质

标准RS232电缆一根, 两端须为9芯孔形D型插头。也可以自己制作, 最简单的方法就是三线制作, 一端D型插头的2、3、5号针脚连接另一端D型插头的3、2、5号针脚, 自制的电缆不要超过15m, 最好在10m以内使用。Profibus电缆一根, 两端为西门子DP头, 长度可依据需求而定, Profibus的最大传输距离在9.6～187.5kb/s时为1km, 500kb/s时为400m, 1.5Mb/s时为200m, 通信数率愈高, 传输距离愈短。西门子S7-300编程电缆一根, 在这里选用一根USB-MPI电缆。

1.5硬件连接

用RS232电缆把PC机的RS232接口和XCU-DP的CFG接口连接起, 主站的配置文件将通过RS232电缆下装进XCU-DP;用Profibus电缆把XCU-DP的DP接口和CPU313C-2DP的DP接口连接起来, 实现两者的通信互联;用西门子编程电缆把PC机的USB口和CPU313C-2DP的MPI口连接起来, 从站的配置文件将通过编程电缆下装进CPU313C-2DP。

2软件配置

假设XCU-DP和CPU313C-2DP共有32个模拟量通信点, 其中CPU313C-2DP送给XCU-DP 24个模拟量点, 而XCU-DP送给CPU313C-2DP 8个模拟量点, 这样对XCU-DP来讲有24个模拟量输入点和8个模拟量输出点, 而对于CPU313C-2DP来讲有8个模拟量输入点和24个模拟量输出点。每个模拟量点在通信接口区中长度占用一个Word (字) 或两个Byte (字节) , 在这里以Word表示, 则XCU-DP有24个Word输入和8个Word输出, 而CPU313C-2DP有8个Word输入和24个Word输出。

以上是为方便说明而虚设的模拟量通信点数, 在实际工控场合, 通信点数应按工艺监控的要求而定, 当然还会有开关量通信点, 若有开关量通信点, 则输出方可将每16个开关量点打包成一个模拟量点后再输出, 而输入方可将接收到的每一个模拟量点解包成相对应的16个开关量点。

2.1从站软件配置

PC机上应预先装有STEP 7软件, 打开SI-MATIC Manager, 新插入SIMATIC 300站点, 在硬件组态里添加CPU313C-2DP, 双击DP接口, 在选项卡“General”里定义Profibus address (从站地址) 为2, 定义Transmission rate (传送速率) 为1.5Mb/s;在选项卡“Operating Mode”中选择DP Slave模式;在选项卡“configuration”里新建3行MS通信接口区, 每一行定义为8Word输出, consistency (一致性) 选择All, 这样3行正好有24个Word输出, 再新建一行MS通信接口区, 定义为8Word输入, consistency (一致性) 也选择All。至此, 从站软件配置完成, CPU313C-2DP的MS通信接口区如图1所示。最后将硬件组态保存编译, 并通过西门子编程电缆下装进CPU313C-2DP中。

2.2主站软件配置

PC机上应预先装有Anybus NetTool for Profibus软件, 应用此软件可对DP主从站进行配置, 配置好的文件最后要下装进XCU-DP的Profibus接口板里。集成在Anybus软件包里的串口驱动需要手动安装, 串口驱动在文件夹Hardware Driver内可找到。在运行Anybus软件之前, 还需准备好从站CPU313C-2DP的GSD文件, 它是西门子厂商提供的集成了Profibus设备特性的电子设备数据库文件, 有了GSD文件, 就能将不同厂家支持Profibus的产品集成在一起。DP主从站进行配置的详细过程为:

a.点击菜单栏toolsInstall new GS*-files, 找到CPU313C-2DP的GSD文件夹, 里面有一个文件名为siem80d0.gse的文件, 选中它后打开, 会看到Porfibus DP从站树列表下的设备文件夹PLCsSIEMENS中, 新增了一台从站设备CPU313-2C DP, 表示GSD文件安装成功。

b.点击工具栏“New”按钮, 在右方显示出DP主从站配置的工作区“Bus Configuration 1”。

c.将左方Profibus Master主站树列表下的主站设备ABM-DPV/AB-PCI-DPV1-M拖入工作区的空白处, 双击该主站设备图标, 在选项卡“Profibus”下可对主站的Address (地址) 、Baud rate (波特率) 和Profile (配置文件) 进行选择修改, 在这里选择主站的Address为1, Baud rate要与从站的Transmission rate相一致, 这里选择1.5kbps, Profile选择Single master, 其它选项卡均按默认即可。

d.将左方新增的从站设备CPU313-2C DP也拖入工作区, 拖入后主站设备和从站设备会自动连接起来。双击从站设备图标, 在选项卡“Common”下, 将Profibus address (从站地址) 设置为2, 此处一定要和从站软件配置里的从站Profibus地址一致。

e.点击工作区的从站设备图标, 其下方显示的是通信接口区。展开左方新增的从站设备CPU313-2C DP, 其下方显示的是该设备所有的数据模块, 首先将“1st general ID”、“2nd general ID”和“3rd general ID”依次拖入右方通信接口区的第1行、第2行和第3行, 然后找到“Master_I Slave_Q 8 Wo tot.lgth”模块, 它代表主站8Word输入和从站8Word输出, 一致性为tot, “tot”对应着STEP 7里的consistency (一致性) “All”, 将其依次拖入右方通信接口区的第4行、第5行和第6行, 这3行正好与CPU313C-2DP通信接口区里的前3行相对应, 3行合起来表示主站共有24Word输入和从站共有24Word输出;找到“Master_Q Slave_I 8 Wo tot.lgth”模块, 它代表主站8Word输出, 从站8Word输入, 将其拖入右方的通信接口区的第7行, 正好与CPU313C-2DP通信接口区里的第4行相对应。

f.点击工具栏“save”按钮, 选择储存路径后将配置文件保存。

g.点击工具栏“download”按钮, 弹出Transport Paths对话框, 选Serial (串口) 选项, 点击下方的Create按钮, 建立一个串口传输路径, 路径名称可自定义, 在Com Port Configuration下选择本机的COM口号后点OK, 弹出Download Bus Configuration 1, 主站配置文件开始通过RS232电缆往XCU-DP下装, 并有进度指示, 下装完成后会有Download Complete提示。

h.点击工具栏“Monitor/Modify connect”按钮, 开始监视主从站之间的通信状态, 此时会看到从站的外形轮廓显示绿色, 表示主从双方通信一切正常, 已经成功实现了XCU-DP和西门子CPU313C-2DP之间的Profibus-DP通信的目的。

3常见问题及处理方法

Anybus监视状态下, 经常会遇到从站设备显示蓝色的情况, 表示主从双方硬件物理连接已经连上, 但是通信没有建立, 此时可以从以下几个方面查找原因:

a.检查GSD文件是否与从站相匹配, 应严格按照从站的定货号或型号找到相应的GSD文件。

b.检查模块1st general ID、2nd general ID和3rd general ID是否拖入了Anybus通信接口区的前三行, 在配置过程中, 这3个模块经常会被遗忘, 导致通信异常。

c.检查主站软件配置的通信接口区从第4行开始和从站软件配置的通信接口区在顺序、长度和一致性上是否保持一致, 三者中有任何一方不一致, 都会导致通信无法建立。特别是一致性, 往往会被配置人员疏忽, STEP 7里一致性若是ALL, 在Anybus里应是tot, STEP 7里若是Unit, 则在Anybus里必须对应Unit。

Anybus监视状态下, 若从站设备显示红色, 则表示主从双方没有任何硬件物理连接, 可从以下几个方面排查:

a.检查主从设备是否在运行状态, 硬件有无故障指示;

b.检查主从设备之间的Profibus电缆连接是否正常, 与各端口的连接有无虚接的现象;

c.检查Profibus电缆两端DP头上的终端电阻是否置于ON位上, 检查DP头是否完好无损, 在一些通信场合有时会遇到DP头损坏的情况, 导致主从双方无法通信;

d.检查主站软件配置里主站的波特率和从站软件配置里从站的传送速率设置是否一致;

e.检查主站软件配置里从站的地址和从站软件配置里从站的地址设置是否一致。

以上是出现问题时的一些基本处理方法, 但在实际的应用场合, 现场的运行工况复杂而又多变, 当遇到无法通信的问题时, 要求通信双方的工程技术人员密切配合, 认真仔细地逐步排查各种可能的原因, 最终实现双方正常通信。

4结束语

通过对以上过程的学习操作, 尤其是对其中方法技巧的理解掌握, XDC800系统与第三方控制系统的Profibus-DP通信方式将会变得简单易行, 并能轻松实现。实现了XCU-DP和CPU313C-2DP之间的Profibus-DP通信, 接下来双方只要在各自的下位机组态软件里把要传给对方的数据放入通信接口区的输出区, 对方即会在通信接口区的输入区里接收到相关的数据。

摘要：以新华控制器XCU-DP和西门子CPU313C-2DP为例, 介绍了新华XDC800系统与第三方控制系统之间实现Profibus-DP通信的配置方法, 以及在配置过程中应注意的问题。

3DP快速成型精度分析 篇5

1 STL文件的转换

3DP中常用的是基于STL模型的分层方法，其数据处理是将STL模型离散为多层轮廓，再以各种方式填充。一个复杂的模型通过转换后产生的STL文件包含百万个三角形面片，其三角形面片的大小和角度直接影响打印后的三维实体精度。

例如在软件SolidWorks2006产生三维实体模型后，将文件另存为STL格式时点击[选项]进入“输出选项”对话框，对话框中对应“品质”选项有“粗糙、良好、自定义”三项，通过不同的设置可以得到不同的文件转换品质(见表1及图1、图2、图3)。

通过STL文件格式转换，不同参数的设置直接影响三维实体模型的转换质量。三角形面片数量和角度会影响转换后造型与原模型间的三维尺寸精度，当误差值与角度设置较大时，产生的三角形面片数量和转换后的文件都较少，打印出的实体与原模型间误差较大;反之三角形面片数量多且角度小，转换文件较大，打印出的实体更趋近于原模型，精度较高。

2 精度分析

3 DP加工中有多个因素影响其精度：

(1)由模型通过软件数据接口转换成STL格式文件时产生。由于STL模型用大量小三角形面片来近似逼近CAD模型表面，使STL模型对原模型的描述存在误差，多个曲面进行三角化时，在曲面相交处会产生破损或重复等缺陷。由于STL三角形面片组合成的模型不包含拓扑信息，三角形面片的公用点、边线都被单独保存，使数据量非常大。

(2)进行分层处理所产生的误差，最典型的是阶梯误差，图4(a)与图4(b)为几种常见的阶梯误差。图中可见，切片分层厚度和角度都会使成型后的实体存在较明显的精度误差。

图4(b)中STL文件是将原模型分层，由大量三角面片构成的模型趋近原模型的曲线外型。图中水平截面与一个三角面片相交于点b和c，该三角面片的法向矢量与水平截面的夹角准和三角面片与水平截面的夹角θ成互余关系;若准越大，则分层时产生的阶梯误差越明显，分层厚度△直接影响着模型的精度。当模型的边界曲线弧度较大时，快速成型中的等厚分层法很难有效地控制精度和无损失地显示原来的三维模型。

(3)打印过程中打印件的变形及完成后粘合剂中多余水分未经足够的干燥去除，以及由于温度和构造产生应力变化造成的变形等。

3 解决方案

对于STL文件转换和三维打印过程中出现影响精度的问题，可采取以下方法进行处理。

(1)减少分层带来的阶梯误差。尽量降低每层的厚度以降低尺寸误差，提高成品表面质量。例如在3DP打印控制软件中使用精细打印功能以提高打印精度，但打印时间将会增加。

(2)注意分层方向对成型后的表面质量的影响。同一模型在不同角度不同轴线方向上分层将使成型后的实体产生的误差有不确定性，较难确定误差的变化量。因此要针对模型选择适合的分层角度和方向，以减少变动降低误差。

(3)寻求可将三维CAD模型直接分层的软件无需进行STL格式转换，减少三角片面近似逼近实体模型带来的误差。

(4)寻求能按照三维零件曲率和斜率自动调整分层厚度的软件，使成型件有高品质表面。

(5)研究新的成型方法、材料及成型件表面处理方法，减少变形提高成型件的稳定性。

4 结论

3DP快速成型技术的应用，使产品设计周期大为缩短。但由于它的成型精度和强度还不能完全满足工程设计的要求，所以从三维模型设计、参数转换、分层切割等方面要综合考虑并结合其他软件，减少技术条件带来的精度损失，使该技术在产品开发中更加有效和高效。

参考文献

[1]牟小云.快速成型制造中分层算法的改进[J].新技术新工艺,2008(5):83-85.

[2]王雷,钦兰云,等.快速成型制造台阶效应及误差评价方法[J].沈阳工业大学学报,2008(3):82-85.

DP协议 篇6

随着轻量化需求的日益增加,各种轻质低塑性材料的大量使用,使成形难题愈加凸显出来[1]。以流体为传力介质的板材液压成形技术为解决此类问题提供了有效途径[2-4],液压成形制品已经应用于汽车零部件的生产中,这种设计理念也逐渐深入人心[5,6]。通过有限元模拟分析可获知板材液压成形中变形特征、壁厚分布和受力状态等规律,并可进行工艺优化,因此,备受业内研究者们的推崇。CHEROUAT等[7]人利用有限元软件对薄板的液压成形技术进行了研究;FU等[8]利用有限元软件分析了液压成形的残余应力;BRUNI等[9]对此进行了进一步研究。

DP钢具有塑性延伸强度低、初始加工硬化指数高、高的烘烤硬化性能、无屈服延伸和室温时效、高的能量吸收能力等特点,较好地实现了强度和成形性能的匹配,主要用于汽车结构件、安全件和加强件等制造。以DP600双相钢为例,对其液压胀形工艺及变形规律进行研究。

2 有限元模拟及方案

2.1 有限元模型

以头盔构件为究研对象,采用数值模拟软件DYNAFORM对板材胀形过程进行分析,有限元模型见图1。板材划分为2 mm×2 mm的方形网格单元,板材选用Belytschko-Tsay壳单元,模具视为刚体。假定充液拉深成形中各接触面假设为库伦摩擦,其中板材和凸模之间的摩擦系数为0.125,板材和凹模、压边圈之间的摩擦系数为0.04,凹模和压边圈的距离设为1.1倍板材壁厚。

2.2 实验材料

研究用板材材质为高强钢DP600,其化学成分为:0.079% C、1.52% Mn、1.0% Si、0.004 9% S、<0.015% P、0.023Al、0.003 7% N。所用板坯厚度为1.2 mm,直径为440 mm。其屈服强度和抗拉强度分别达到了320 MPa、630 MPa,断裂总延伸率为26%,n值为0.18。DP600的力学性能曲线如图2所示。

3 讨论及分析

3.1 变形特征

板材在胀形过程中的应力分布和厚度变化如图3及图4所示。由构件形状特征变化可知,高强钢板液压胀形过程中要经过球冠自由胀形和半环壳成形两个阶段。

在适当压边力和合理间隙条件下,球冠部位成形过程中纯胀形区并不大,径向拉应力也较小,见图3;壁厚均匀性较好,其分布如4图所示,为半环壳成形准备好了条件。随着液压力值的增大,板料变形进入到第二个阶段半环壳成形。由于初期成形的球冠顶部不断接触模具,液压力作用下的摩擦保持效果以及半环壳内侧工艺凸台转角影响,已贴靠模具部分坯料并没有进一步的明显减薄,最大拉应力转移到半环壳内侧圆角附近,相当于拉深时凸模圆角附近的危险断面。

在液压作用下摩擦的保持效果对圆角处板料所受拉应力起到一定的缓解作用,并且这种作用随着半环壳贴模面积的增大而逐渐加强,安全裕度越来越大,因此头盔的半环壳内侧转角附近变形坯料厚度被控制在合理的范围内,并没有过渡减薄,最薄处厚度为1.03 mm左右。

3.2 壁厚变化

成形末期各部位及对应的厚度如图5所示。由图中可以看出,凹模圆角到凸缘处的厚度是逐渐增加的,零件底部区域的厚度变化不大。厚度变化最大的区域为工艺凸台圆角区(即图5中第9点的位置),在这里也是最易发生破裂的。图5所示为坯料在成形后各部分的厚度分布示意图。

由于在胀形过程中法兰区切向压应变占主导地位,这就导致了该部位零件壁厚的不均匀分布,通常会发生增厚现象,最大增厚率为7.5%。侧壁处为传力区,此处为平面应力状态,厚向应力为零,成形过程中壁厚基本不变。而9点处壁厚为最小,约为1.03 mm,最大减薄率约为14%。

3.3压边间隙的影响

如压边间隙不合理,必然会产生起皱和破裂等缺陷。通过高强钢头盔的成形极限图(FLD)可看出工具与坯料之间的间隙对成形质量的影响,图6、图7分别为间隙过大和过小时厚度分布和成形极限图。

从图6中可以看出,当间隙过大时,使得坯料和工具之间的摩擦阻力过小,坯料进入凹模的速度大于液压力增大的速度,使得坯料的法兰和侧壁部分严重起皱,厚度增加显著;当间隙过小时,如图7所示,坯料进入凹模的摩擦阻力增大,使得坯料进入凹模的速度跟不上液压力增大的速度,导致坯料在工艺凸台的圆角处发生局部减薄,如果减薄过大就会致使坯料成形时破裂。

3.4 胀形压力的影响

为了确定合适的液压力大小,取恒定的单边间隙0.72 mm和不同液室压力进行对比,如图8、图9所示。

由图8可以看出,液室压力为17 MPa时,由于成形压力过小,不足以克服摩擦阻力使坯料顺利进入凹模,导致坯料不能完全成形。当液室压力为20 MPa时,如图9所示,由于成型压力增大,造成工艺凸台转角处拉应力增大,进一步成形时板料由于减薄严重,内侧角部将发生破裂。

4 结论

高强钢板件胀形过程中法兰区明显增厚,但在工艺凸台圆角区域减薄率最为严重,达到了14%,此处易发生破裂。合理选择压边间隙和液室压力可以防止该部位因过度减薄而发生开裂。

参考文献

[1]TOLAZZI M,FIAT C R,BRANCH T.Hydroforming Applications in Automotive:a Review.Int J Mater Form 2010,3(1):307-310.

[2]NOVOTNY S,GEIGER M.Process Design for Hydroforming of Lightweight Metal Sheets at Elevated Temperatures[J].Journal of Materials Processing Technology,2003,138:594-599.

[3]田浩彬,林建平,刘瑞同,许永超.汽车车身轻量化及其相关成形技术综述[J].汽车工程,2005,27(3):381-384.

[4]周丽新,徐永超,张士宏,郑文涛,郎利辉.可移动凹模对板材液压成形影响的研究[J].材料科学与工艺,2004,12(6):646-649.

[5]TSENG H C,HUNG J C,HUNG C,LEE M F.Experimental and Numerical Analysis of Titanium/Aluminum Clad Metal Sheets in Sheet Hydroforming[J].Int J Adv Manuf Technol,2011,54:93-111.

[6]MALIKOV V,OSSENBRINK R,VIEHWEGER B,MICHAILOV V.Investigation of Air Bending of Structured Sheet Metals by Multistage FE Simulation[J].Int J Adv Manuf Technol,2012,63:449-455

[7]CHEROUAT A,AYADI M,MEZGHANI N,SLIMANI F.Experimental and Finite Element Modelling of Thin Sheet Hydroforming Processes[J].Int J Mater Form,2008,1:313-316.

[8]FU Z,MO J,ZHANG W.Study on Multiple-Step Incremental Air-Bending Forming of Sheet Metal with Springback Model and FEM Simulation.Int J Adv Manuf Technol,2009,45:448-458.

DP物流公司入库作业优化研究 篇7

一、DP物流公司基本情况简介

DP物流公司成立于2001年7月, 公司地理位置优越, 位于郑州航空港区, 具有极强的区位优势。公司主要提供仓储、运输、装卸和配送等服务, 从事物流仓储、空运、通关服务、大件运输以及海关监管货物运输, 业务遍及全国, 是一家集供应链服务、仓储、运输、配送为一体的综合物流服务商。

近年来, 随着公司业务规模的扩大, DP物流公司物流总体的成本问题、效率问题渐渐显现出来。以仓储部门为例, 作业过程中出现的错误和问题逐渐增多, 错误的发生频率也在增加。因此, 在大量异常业务出现面前, DP物流公司需要不断改进仓储作业效率和服务水平, 才能降低客户的高投诉率。

二、DP物流公司入库作业环节现状分析

(一) DP物流公司入库作业基本步骤

入库作业是指货物进入仓库后, 仓储部门进行的接货、装卸、搬运、核验等交接手续, 以及登记账目等一系列操作活动。入库作业的流程包括入库前的准备、接运货物、入库验收、办理入库手续等。

(1) 货物入库前的准备工作是指仓储部门根据合同和入库单要求, 制定入库计划、熟悉货物、安排库容和人力设备、准备验收工具和单证文件等内容, 以保证入库作业的顺利进行。

(2) 接运货物, 就是及时准确的将货物提取入库, 确保手续清楚、责任明确。货物接运的主要方式有库内接货、铁路专用线接运和到承运单位接货和自提货四种。

(3) 入库检验是按照合同的要求或货物入库凭证对货物的品种、数量和包装等进行检查、检验。

(4) 办理入库手续, 主要包括登帐、立卡和建档等。

(二) DP物流公司入库作业环节存在问题分析

(1) 首先是入库作业流程缺乏规范化, 在实际的作业中, 很多操作人员随意性比较大, 因此经常会造成作业过程中无法按照预定时间完成入库, 效率低下、出错率高等问题。

(2) 仓库布局不规范, 影响作业效率。DP物流公司成立以来, 仓储业务规模数量不断扩大, 仓库布局面积得到快速扩张, 但由于仓库在投入初期缺乏科学的规划设计, 大多数仓库是随机按区域进行存储, 因此导致物料库内运输成本过高。

(3) 物流设备的使用不够合理, 影响作业效率。在货物大量集中到达仓库时, 出货数量非常庞大。由于仓储布局不合理和仓库内的运输路线问题, DP物流公司的仓储系统内的物流设备很难正常运转。

(4) 入库流程中, 由于没有涉及叉车作业通道, 工作人员体力消耗大, 安全隐患问题频发。当前的叉车作业基本是随叫随到, 由工作人员根据货物移动需要自己设置运输路线和堆放位置及堆放方法。这种工作模式容易造成仓库内的运输混乱, 无形中延长工作时间和工作效率, 并且产生一些交通安全问题.

三、DP物流公司入库作业优化研究

(一) 入库作业优化的原则和目标

仓储作业流程的优化, 可以在对流程细化分析的基础上, 通过简化和整合流程, 让流程各个环节衔接更为顺畅, 缩短整个时间周期, 通过流程信息化避免操作失误, 提高生产效率。通过改进公司流程和对整个作业过程进行整合, 提高公司的生产效率, 达到缩减公司运行成本的目的。通过流程改进, 缩短客户订单质量和效率, 保证客户的满意度。具体到DP物流公司, 仓储作业流程优化的总体目标是快进、快出、高效、保质和低成本。

同时, 为了实现仓储系统的目管理标, 在组织仓储作业流程时, 还应综合全面地考虑各方面因素, 尤其是进行入库流程优化时, 要保证仓储作业过程的连续畅通、保持仓储作业流程的运作节奏和维持仓储作业流程的统一均衡。

(二) 入库作业环节优化的具体措施

1. 持续完善仓储作业流程制度建设。

DP物流公司的仓储工作内容复杂, 因此需要建立标准化的作业规范指导手册, 对各项作业内容进行约束, 使得仓储作业更加规范化和精细化。在入库流程操作手册中, 应该包含各个流程作业的指导书和员工岗位职责说明书, 督促作业人员严格按照说明书的要求制定各项操作。同时手册需要依照优化后的操作流程, 建立相应的管理方案, 促进优化成果的实施。仓库应建立入库、保管、出库和空箱返还等作业的标准, 责任划分到具体的班组, 对各个作业环节进行精细化的分解和说明。标准化手册应发挥对全体仓库工作人员的作业指导作用。

2. 推进仓储作业绩效考核体系建设。

绩效是员工自主控制行为能力的表现, 所以绩效考核对于管理目标的实现具有非常重要的意义。DP物流公司应注重每个仓储环节的管理, 减小各个环节的损失, 让各个环节之间紧密相连, 提高工作人员的团队意识和服务意识。具体可以将6S管理方法的内容带入绩效考核的各项指标中, 把考核结果和职级晋升与加薪挂钩。这种方式可以提高每个员工的工作积极性, 调动各班组内部人员的管理, 加强对仓储各环节的评估, 促进作业人员执行能力的提升。

3. 严格实施“6S”现场管理。

对于DP物流公司而言, 这个指标体系的构建应该坚持以人为本的原则, 领导重视的原则, 注重细节的原则和切合实际的原则。。以人为本就是要求员工增强现场管理意识, 不断提升自己的工作技能和操作水平。领导重视就是指标在贯彻过程中, 需要得到领导的关注, 能够达到自上而下的全面执行。注重细节就是应该持续改善, 不断提高现场管理水平。这种管理方法的内涵十分丰富, 一方面仓储作业流程进行了明确的要求, 另一方面也为员工树立了目标, 在执行过程中, 需要持续不断的坚持和改进, 并长效的执行下去。让仓管工作逐步规范和井然有序。

4. 建立员工在线学习和考试系统。

公司每位员工的进步都离不开持续不断的学习, 经过学习和培训过程的滋养, 员工吸收了新的知识, 工作能力得到有效提高, 就可以为公司带来更多的利润。因此, 公司的发展更多在于员工的发展, 员工的进步才能带来公司利益的持续增长。DP物流公司的发展也需要加强员工专业知识的培训, 具体可以通过在线学习系统和考试系统来获取职业技能和业务知识。

对于DP物流公司仓储部门而言, 可以首先对每个员工进行问卷调查, 了解其学习需求, 然后根据本部门实际情况, 向上级部门或者人事管理部门提出培训需求, 如Excel的培训、仓储管理知识、设备维护等。具体可以建立员工学习和考试系统, 定期根据员工需求在系统内推出学习内容, 并对学习结果进行系统的考试, 检查学习情况。此系统的丰富和完善不仅有利于仓储人员业务素质的整体提升, 而且能够推动仓库管理水平迈向更高的平台。

5. 推进企业资源信息共享机制。

近年来, 企业信息资源共享已经成为企业发展的主要推动力。对于每个正在成长中的企业来说, 企业信息资源的共享都是一个漫长的过程。

DP物流公司作为一家大型物流企业, 通过实施ERP系统, 对物料进行模块管理, 让仓库操作流程更加合理, 发送和汇总报表更有效率, 准确性和及时性得到了保障。依托此平台, 公司整个仓储系统的管理能力大大提高, 部门之间的信息传递和分享更加及时、便捷、有效。公司通过资源共享降低了运营成本、企业形象得到维护, 管理效率得到有效提升。

DP物流公司的入库作业环节的改进, 除了需要标准化的仓储作业流程, 仓储作业绩效考核体系, 健全的员工在线学习和考试系统及企业资源信息共享机制外, 还需要在实施过程中注意以下几方面事项:

第一, 着重培养员工的专业合作精神, 建立积极向上的企业文化。

第二, 熟悉各项规章制度, 负责所管物资、设备、器材的入库验收、记帐、保管、发放工作, 掌握供需情况, 及时提出采购建议。坚持物资管理原则, 凡采购的材料不符合要求, 或规格、单价、数量不符, 仓库保管员有权拒绝入库。

第三, 能熟练使用微机管理进库物资的详细资料, 如型号、性能、生产厂商、产地、价格、用途和售后服务等。做到所管物资标记明显、摆放整齐、数量准确、帐物相符。

第四, 熟悉仓库的结构和布局、熟练仓库规划、掌握堆码原则和技术, 在仓库面积利用率等方面能合理安排货位、安全美观堆码、作业操作便利、完备收发手续、定期存盘、核对库存物资。

第五, 掌握仓库所储存物资的具体特性和保管要求, 采用科学的保管方式, 减少货物损害和短少缺失, 提高仓储的水平。同时能熟练填写仓储作业中的各种表单和单证。