本文主要介紹在自助圖書(shū)借還終端機(jī)的應(yīng)用架構(gòu)中，永宏PLC作為下位機(jī)，在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用。突出了永宏P(guān)LC在與上位機(jī)通訊、NC定位控制等方面的便捷與強(qiáng)大。
一、系統(tǒng)概述
自助圖書(shū)借還終端機(jī)系統(tǒng)，如同銀行ATM自動(dòng)柜員機(jī)一樣，是24小時(shí)服務(wù)的智能化終端設(shè)備，讓讀者既方便又快捷地辦理圖書(shū)借還手續(xù)，同時(shí)也讓圖書(shū)管理員更準(zhǔn)確高效地進(jìn)行圖書(shū)管理工作。
該種設(shè)備主要由門(mén)口機(jī)、機(jī)械手、書(shū)架、上位機(jī)業(yè)務(wù)管理軟件和下位機(jī)設(shè)備控制軟件構(gòu)成，上位機(jī)業(yè)務(wù)管理軟件主要通過(guò)通信接口控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，下位機(jī)設(shè)備控制軟件主要控制機(jī)械手和門(mén)口機(jī)的動(dòng)作，程序在PLC上實(shí)現(xiàn)。
圖書(shū)借還采用RFID技術(shù)，RFID讀寫(xiě)器讀取用戶信息以及圖書(shū)上的電子標(biāo)簽信息，把獲得的信息傳送給上位機(jī)，上位機(jī)則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程圖書(shū)館登記圖書(shū)借還記錄。
圖書(shū)自動(dòng)上下架分3部分完成，第一部分是機(jī)械手把圖書(shū)送到指定架位或從指定架位抓取圖書(shū)送到門(mén)口；第二部分是門(mén)口機(jī)獲得圖書(shū)后（圖書(shū)獲取包括機(jī)械手把圖書(shū)放入門(mén)口機(jī)內(nèi)和讀者把圖書(shū)放入門(mén)口機(jī)內(nèi)），根據(jù)獲取圖書(shū)的狀態(tài)重新擺放圖書(shū)；第三部分是門(mén)口機(jī)開(kāi)關(guān)門(mén)，如果是借閱圖書(shū)，打開(kāi)自動(dòng)門(mén)，讓用戶提取借閱圖書(shū)，如果是圖書(shū)歸還，則打開(kāi)自動(dòng)門(mén)讓讀者放入歸還圖書(shū)，操作完成后由PLC控制自動(dòng)關(guān)門(mén)。
二、操作流程
1.借書(shū)
借書(shū)是指讀者從自助圖書(shū)館系統(tǒng)中借閱圖書(shū)。
1.1 借書(shū)流程
讀者借閱圖書(shū)的主流程簡(jiǎn)略描述如下：讀者選擇借書(shū)——>上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送借書(shū)就緒指令——>門(mén)口機(jī)書(shū)盒豎立——>讀者輸入圖書(shū)架位號(hào)——>上位機(jī)向PLC發(fā)送圖書(shū)下架指令——>PLC控制機(jī)械手根據(jù)圖書(shū)架位號(hào)去書(shū)架抓取圖書(shū)——>機(jī)械手把圖書(shū)放到門(mén)口機(jī)書(shū)盒中——>上位機(jī)讀取圖書(shū)標(biāo)簽——>讀取圖書(shū)標(biāo)簽成功，圖書(shū)借閱登記——>上位機(jī)向門(mén)口機(jī)發(fā)送出書(shū)指令——>PLC控制門(mén)口機(jī)把圖書(shū)送到門(mén)口——>打開(kāi)自動(dòng)門(mén)——>用戶提取圖書(shū)——>關(guān)自動(dòng)門(mén)——>打印借書(shū)憑條。
2. 還書(shū)
還書(shū)是指讀者把貼有電子標(biāo)簽的在借圖書(shū)歸還到自助圖書(shū)館系統(tǒng)中。系統(tǒng)不僅支持自動(dòng)還書(shū)，而且支持自動(dòng)上架，當(dāng)自助圖書(shū)館系統(tǒng)書(shū)架上有空架位時(shí)，圖書(shū)歸還后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)圖書(shū)進(jìn)行上架操作。當(dāng)自助圖書(shū)館系統(tǒng)書(shū)架滿，但是自助圖書(shū)館備用書(shū)箱中還有空位是，圖書(shū)歸還后機(jī)械手將圖書(shū)送入書(shū)箱中。
2.1 還書(shū)上架
本操作流程是圖書(shū)歸還上架流程，讀者歸還圖書(shū)的主流程簡(jiǎn)略描述如下：上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送開(kāi)門(mén)指令——>讀者放入圖書(shū)——>門(mén)口機(jī)傳感器檢測(cè)圖書(shū)是否到位、條碼掃描槍獲取圖書(shū)正反信息——>關(guān)閉自動(dòng)門(mén)——>讀圖書(shū)標(biāo)簽——>讀標(biāo)簽成功，進(jìn)行圖書(shū)歸還登記——>根據(jù)圖書(shū)正反翻轉(zhuǎn)圖書(shū)——>圖書(shū)翻轉(zhuǎn)完成、獲取圖書(shū)大小信息——>根據(jù)圖書(shū)大小信息分配圖書(shū)架位號(hào)——>上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送圖書(shū)上架指令——>下位機(jī)控制機(jī)械手執(zhí)行圖書(shū)上架操作——>打印還書(shū)憑條。
2.2 還書(shū)入箱
書(shū)架滿，但是書(shū)箱中還有空間放置圖書(shū)時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行還書(shū)入箱操作流程，還書(shū)入箱操作主流程描述如下：讀者歸還圖書(shū)讀取操作上位機(jī)向PLC發(fā)送開(kāi)門(mén)指令——>自動(dòng)門(mén)打開(kāi)——>讀者放入圖書(shū)——>門(mén)口機(jī)傳感器獲得圖書(shū)檢測(cè)信號(hào)、條碼掃描槍獲取圖書(shū)正反信息——>關(guān)閉自動(dòng)門(mén)——>讀取圖書(shū)標(biāo)簽——>根據(jù)圖書(shū)正反翻轉(zhuǎn)圖書(shū)——>圖書(shū)翻轉(zhuǎn)完成、獲取圖書(shū)大小信息——>根據(jù)圖書(shū)大小信息分配圖書(shū)架位號(hào)——>如果書(shū)架滿則向機(jī)械手發(fā)送圖書(shū)入箱指令——>機(jī)械手把圖書(shū)放入回收箱中。

3. 新書(shū)上架
新書(shū)上架指圖書(shū)管理員對(duì)新到圖書(shū)或從圖書(shū)館中心庫(kù)中提取到得新圖書(shū)進(jìn)行上架，通過(guò)機(jī)械手把圖書(shū)擺放到自助圖書(shū)館系統(tǒng)書(shū)架上。
3.1 新書(shū)上架流程
自助圖書(shū)館圖書(shū)管理員新書(shū)上架主流程簡(jiǎn)略描述如下：上位機(jī)向PLC發(fā)送開(kāi)門(mén)指令——>圖書(shū)管理員放入圖書(shū)——>門(mén)口機(jī)傳感器獲得圖書(shū)檢測(cè)信號(hào)、條碼掃描槍獲取圖書(shū)正反信息——>關(guān)閉自動(dòng)門(mén)——>讀取圖書(shū)標(biāo)簽——>根據(jù)圖書(shū)正反翻轉(zhuǎn)圖書(shū)——>圖書(shū)翻轉(zhuǎn)完成、獲取圖書(shū)大小信息——>根據(jù)圖書(shū)大小信息分配圖書(shū)架位號(hào)——>上位機(jī)向PLC發(fā)送圖書(shū)上架指令——>PLC控制機(jī)械手進(jìn)行圖書(shū)上架。
4. 舊書(shū)下架
圖書(shū)下架流程是圖書(shū)管理員對(duì)破損圖書(shū)和長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有被借閱的圖書(shū)進(jìn)行下架，以便對(duì)這些圖書(shū)進(jìn)行相應(yīng)的處理。舊書(shū)下架有兩種方式，一種方式是圖書(shū)下架后從門(mén)口機(jī)出書(shū)口中送出，一般情況下一次下架一本，這種方式適合于小批量的圖書(shū)下架；另一種方式是圖書(shū)下架后機(jī)械手直接把圖書(shū)放入備用書(shū)箱中，特別適合大批量的圖書(shū)下架，如破損標(biāo)簽圖書(shū)下架。下面對(duì)這兩種方式管理員圖書(shū)下架分別介紹。
4.1 單本圖書(shū)下架流程
自助圖書(shū)館圖書(shū)管理員對(duì)單本舊書(shū)或破損圖書(shū)下架主流程簡(jiǎn)略描述如下：選中待下架的圖書(shū)——>上位機(jī)向PLC發(fā)送下架指令——>機(jī)械手從指定位置抓取圖書(shū)放到門(mén)口機(jī)書(shū)盒中——>門(mén)口機(jī)把圖書(shū)送到出書(shū)口——>打開(kāi)自動(dòng)門(mén)——>管理員提取下架圖書(shū)——>關(guān)閉自動(dòng)門(mén)——>修改圖書(shū)架位信息狀態(tài)。
4.2 舊書(shū)下架入箱
當(dāng)圖書(shū)損壞或圖書(shū)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)人借閱，這樣的圖書(shū)需要進(jìn)行下架處理，但是管理員不能從架位上了解那些圖書(shū)需要下架，此時(shí)，采用查詢數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)獲得圖書(shū)架位信息對(duì)圖書(shū)進(jìn)行下架入箱操作。如標(biāo)簽破損不能讀取標(biāo)簽信息時(shí)，需要下架圖書(shū)進(jìn)行標(biāo)簽修復(fù)處理就采用此方式。
圖書(shū)管理員對(duì)舊書(shū)下架入箱主流程簡(jiǎn)略描述如下：圖書(shū)管理員輸入圖書(shū)架位號(hào)——>上位機(jī)向PLC發(fā)送圖書(shū)下架入箱指令——>PLC控制機(jī)械手根據(jù)圖書(shū)架位號(hào)抓取圖書(shū)——>機(jī)械手把圖書(shū)放到圖書(shū)回收箱中。
三、 上位機(jī)與下位機(jī)的通訊
1. 通訊方式
上位機(jī)與下位機(jī)之間以O(shè)PC服務(wù)器為媒介進(jìn)行串口通信。
OPC全稱是OLE for Process Control，它的出現(xiàn)為基于bbbbbbs的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過(guò)去，為了存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個(gè)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)商都需要編寫(xiě)專用的接口函數(shù)。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級(jí)，往往給用戶和軟件開(kāi)發(fā)商帶來(lái)了巨大的工作負(fù)擔(dān)。通常這樣也不能滿足工作的實(shí)際需要，系統(tǒng)集成商和開(kāi)發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開(kāi)放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。OPC標(biāo)準(zhǔn)以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，它的制定是通過(guò)提供一套標(biāo)準(zhǔn)的OLE/COM接口完成的，在OPC技術(shù)中使用的是OLE 2技術(shù)，OLE標(biāo)準(zhǔn)允許多臺(tái)微機(jī)之間交換文檔、圖形等對(duì)象。
系統(tǒng)硬件采用永宏PLC，相應(yīng)的OPC服務(wù)器采用永宏FaSvr1.10版本軟件。
通信機(jī)制為串口通信，串口標(biāo)準(zhǔn)為RS232C，默認(rèn)情況下，OPC服務(wù)器串口參數(shù)如下：數(shù)據(jù)位7位，奇偶校驗(yàn)位為偶校驗(yàn)，1位停止位，具體的通信參數(shù)根據(jù)設(shè)備類型和下位機(jī)的實(shí)際需要確定。
2. PLC接口寄存器變量
下面對(duì)在OPC服務(wù)器中上位機(jī)與下位機(jī)共享的相關(guān)寄存器進(jìn)行說(shuō)明。
首先對(duì)寄存器變量說(shuō)明：“R”開(kāi)頭的表示字變量，占2個(gè)字節(jié)、16位，如：R0、R1、R2等；“DR”開(kāi)頭的表示雙字變量，占4個(gè)字節(jié)、32位，如：DR2、DR4、DR6等。