CN106789513B - 基于EtherCAT的物流分拣方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于EtherCAT的物流分拣方法，该方法包括：主控设备发送下包请求；基于该下包请求，在一个扫描周期内，每一包裹装载设备上的伺服从设备获取其经过的下包格口上的信息；判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致；若是，将判断结果通过EtherCAT总线发送至主控设备；基于接收到的判断结果，主控设备发送下包命令；基于接收到的下包命令，该包裹装载设备上的伺服从设备将装载的包裹投入下包格口，完成下包。

Description

基于EtherCAT的物流分拣方法及系统

技术领域

本发明涉及物流分拣技术领域，且特别涉及一种基于EtherCAT的物流分拣方法及系统。

背景技术

随着我国电子商务的高速发展，物流服务已经成为竞争的焦点。如何快速准确的对包裹的分拣和识别已成为物流服务行业的关注重点。随着自动化程度的不断进步，现有的物流服务已从传统的人工分拣和识别转变为机械自动化。

现有的物流分拣系统中，包裹转载在位于环线上的台车上。主驱动带式输送机和载有小型带式输送机的台车联接在一起，当台车移动到所规定的分拣位置时，转动皮带，完成把商品分拣送出的任务。因为主驱动带式输送机与台车上的带式输送机呈交叉状，故称交叉带式分拣机。现在的控制系统中每10台小车安装一个控制箱，然后再经一个总线与主机通讯，控制台车到相应的格口。现有的控制系统中，由于多台小车共用一个控制箱，因此布线非常复杂，接线容易出现错误，系统维护困难，分拣效率和准确率低。进一步的，现有的通讯方式还存在通讯实时性，响应性较弱等问题，这些问题同样会影响到分拣效率和准确率。

发明内容

本发明为了克服现有物流分拣系统效率和准确率低的问题，提供一种基于EtherCAT的物流分拣方法及系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于EtherCAT的物流分拣方法，该方法包括：

主控设备发送下包请求；

基于该下包请求，在一个扫描周期内，每一包裹装载设备上的伺服从设备获取其经过的下包格口上的信息；

判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致；

若是，将判断结果通过EtherCAT总线发送至主控设备；

基于接收到的判断结果，主控设备发送下包命令；

基于接收到的下包命令，该包裹装载设备上的伺服从设备将装载的包裹投入下包格口，完成下包。

于本发明一实施例中，在包裹上和与其对应的下包格口上设置相同的二维码或条形码，每个包裹装载设备的伺服从设备通过判断下包格口上的二维码或条形码来进行信息比对。

于本发明一实施例中，物流分拣方法还包括：

响应于触发的上包操作，主控设备发送上包请求；

每一包裹装载设备上的伺服从设备接收上包请求并判断该包裹装载设备是否空载；

若是，伺服从设备驱动相应的包裹装载设备至上包台进行上包。

于本发明一实施例中，多个包裹装载设备上的伺服从设备依次串联，主控设备发送的数据依次在各个伺服从设备内传送，在传送过程中每一伺服从设备读取并写入相应的信息，最后一个伺服从设备将数据返回给主控设备。

于本发明一实施例中，主控设备和多个伺服从设备之间以过程数据对象的形式进行传输，每个过程数据对象包含单个或多个伺服从设备的地址。

于本发明一实施例中，主控设备和多个伺服从设备之间采用以太网帧结构进行数据传输，每一个数据帧中包含一个或多个报文。

于本发明一实施例中，数据帧的格式包括目的地址、源地址、以太网类型、EtherCAT数据以及循环冗余校验。

本发明另一方面还提供一种基于EtherCAT的物流分拣系统，其特征在于，包括主控设备和与多个包裹装载设备一一对应设置的多个伺服从设备；

主控设备发送下包请求；

基于该下包请求，在一个扫描周期内，每一伺服从设备获取其经过的下包格口上的信息并判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致，若是，将判断结果通过EtherCAT总线发送至主控设备；

主控设备基于接收到的判断结果发送下包命令；

该伺服从设备基于接收到的下包命令将装载的包裹投入下包格口，完成下包。

于本发明一实施例中，在该系统中可在包裹上和与其对应的下包格口上设置相同的二维码或条形码，每个包裹装载设备的伺服从设备通过判断下包格口上的二维码或条形码来进行信息比对。

于本发明一实施例中，包裹的上包也基于该系统，主控设备响应于触发的上包操作发送上包请求；每一包裹装载设备上的伺服从设备接收上包请求并判断该包裹装载设备是否空载；若是，伺服从设备驱动相应的包裹装载设备至上包台进行上包。

综上所述，本发明提供的基于EtherCAT的物流分拣方法及系统与现有技术相比，具有以下优点：

通过在环线上依次排列的每一包裹装载设备上设置伺服从设备，利用伺服从设备来判断每一包裹装载设备上的信息是否和其经过的下包格口的信息一致。在每一个循环周期内，每一伺服从设备判断一次后将判断结果存入数据帧内并经最后一个伺服从设备反馈至主控设备。当某一包裹装载设备上的信息和其中一个下包格口上的信息一致时，主控设备根据返回的数据帧发送下包命令，该包裹装载设备上的伺服从设备将包裹投入到下包格口内，完成下包。EtherCAT总线通讯中主控设备和多个伺服从设备之间相互串联连接的，主控设备发送的数据依次在各个伺服从设备之间传输，相比传统的CAN总线通讯大大减小了布线。进一步的，伺服从设备内数据的读取和写入是通过硬件实现的，大大提高了数据的传输速度。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的基于EtherCAT的物流分拣方法流程图。

图2所示为本发明一实施例提供的基于EtherCAT的物流分拣系统的框图。

图3所示为本发明一实施例提供的EtherCAT通信系统中数据帧的格式。

图4所示为数据帧内子报文的数据格式。

具体实施方式

物联网技术的不断发展使得人们对物流分拣的效率和准确率提出了新的要求，而现有的通讯方式存在因系统布线复杂而引起的准确率低和通信响应慢而引起的效率低的问题。有鉴于此，本发明提供一种基于EtherCAT的物流分拣方法及系统。

如图1所示，一种基于EtherCAT的物流分拣方法，该方法包括物流下包过程步骤S10，该下包过程步骤S10包括：主控设备发送下包请求(步骤S11)。在实际操作中，主控设备通常响应于外部操作主动发送数据。基于该下包请求，在一个扫描周期内，每一包裹装载设备上的伺服从设备获取其经过的下包格口上的信息(步骤S12)。判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致(步骤S13)。若是，将判断结果通过EtherCAT总线发送至主控设备(步骤S14)。基于接收到的判断结果，主控设备发送下包命令(步骤S15)。基于接收到的下包命令，该包裹装载设备上的伺服从设备将装载的包裹投入下包格口，完成下包(步骤S16)。

本发明提供的基于EtherCAT的物流分拣方法始于步骤S11，主控设备发送下包请求。在EtherCAT系统中，如图2所示，主控设备和多个伺服从设备之间是相互串联所形成的系统，主控设备发送的数据帧依次在多个伺服从设备之间传输。即于本实施例中，主控设备发送的记载有下包请求以及目的地址的数据帧在多个伺服从设备之间依次传输。主控设备和多个伺服从设备之间以过程数据对象的形式进行传输，每个过程数据对象包含单个或多个伺服从设备的地址。于本实施例中，物流分拣系统中通常或包含多个包裹装载设备，相应的也就具有多个伺服从设备，因此每个过程数据对象包含多个伺服从设备的地址。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，当主控设备只对其中一个伺服从设备发送数据时，在数据帧内可仅包含该目的伺服从设备的地址，而没有其它伺服从设备的地址。

当数据帧通过每一个伺服从设备时，伺服从设备根据寻址的方式在数据帧内查找到关于自身的数据并将该数据读取出来，根据读取到的数据执行相应的命令。数据帧的格式包括目的地址、源地址、以太网类型、EtherCAT数据以及循环冗余校验。于本实施例中，当数据帧经过该伺服从设备时，基于读取到的下包请求，伺服从设备获取其经过的下包格口上的信息，即执行步骤S12。当前的物流分拣系统普遍将多个包裹装载设备等间距的设置在运行的环线上，在环线运行的过程中，每一包裹装载设备的位置会不停地发生变化。因此需周期性扫描每一包裹装载设备的位置，伺服从设备在这个扫描周期内获取下包格口信息。具体的获取方式为：在下包格口的周围设置表征该格口特性的识别码，每一包裹装载设备中的伺服从设备获取该识别码，并从该识别码内获取下包格口的信息。具体而言，识别码可为二维码或条形码，伺服从设备上安装有二维码扫描器或条形码扫描器，通过识别二维码或条形码来获取下包格口的信息。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可采用其它标志方式来进行信息的识别。

当获取到下包格口的信息后，执行步骤S13，伺服从设备判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致。于本实施例中，包裹上设置有与下包格口相同的识别码。所述的信息包括包裹寄送地址、寄送时间以及寄送人等信息。然而，本发明对此不作任何限定。当某一伺服从设备装载的包裹的信息与其经过的下包格口的信息一致时，执行步骤S14，伺服从设备将判断的结果发送至主控设备。由于在EtherCAT系统中，多个伺服从设备是相互串联的，数据帧依次在多个伺服从设备之间传输，当数据帧经过某一伺服从设备时，该伺服从设备从该数据帧内读取或写入数据。在该步骤内，伺服从设备将判断的结果写入数据帧内该伺服从设备地址所对应的子报文中。于本实施例中，由于EtherCAT系统中包含了多个伺服从设备，因此每一个数据帧中包含多个报文。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，每一个数据帧可仅包含一个子报文。如图4所示，子报文的数据格式包括命令、索引号、子报文地址、长度、M、状态位和工作计数器。命令表示的是寻址方式及读取方式，索引号为帧编码代号，子报文地址为伺服从设备的地址，长度为报文数据区长度，M表示此报文后是否还有报文，状态位为中断标志，工作计数器为报文寻址次数。最后一个伺服从设备将包含有判断结构的数据帧返回给主控设备。

主控设备接收到数据帧后，执行步骤S15，基于接收到的判断结果，主控设备发送下包命令。与下包请求相同的，下包命令在各个伺服从设备之间依次传输。当数据帧传输到步骤S13中装载的包裹信息和经过的下包格口的信息一致的伺服从设备时，该伺服从设备获取下包请求。根据下包请求，执行步骤S16，该包裹装载设备上的伺服从设备将装载的包裹投入下包格口，完成下包。具体而言，伺服从设备驱动伺服电机使得包裹装载设备运动到与包裹信息一致的下包格口上并将包裹投下，从而完成下包。于本实施例提供的基于EtherCAT的物流分拣方法中，包裹的下包是通过伺服从设备和伺服电机之间的硬件连接来实现的，每一个包裹装载设备可独立进行下包，不存在协议堆栈的问题，大大提高了数据的响应速率。

与上述物流下包过程对应的，本实施例提供的物流分拣系统还包括物流上包过程。具体而言，该上包过程步骤S20包括：

步骤S21，响应于触发的上包操作，主控设备发送上包请求；

步骤S22，每一包裹装载设备上的伺服从设备接收上包请求并判断包裹装载设备是否空载。

步骤S23，若是，驱动相应的包裹装载设备至上包台进行上包。

上包请求数据帧的传输与步骤S10中下包请求数据帧和下包命令数据帧相同。

本实施例提供的基于EtherCAT的物流分拣方法由于每一包裹装载设备对应设置一个伺服从设备，多个伺服从设备与主控设备串联在一起形成一个通信网络。在该通信网络内布线简单明了，不会出现接线出错，系统维护方便，大大提高了分拣准确率。进一步的，本实施例提供的基于EtherCAT的总线通讯方式，具体的执行通过硬件完成，相应速度快，分拣效率高。

于本实施例中，主控设备和多个伺服从设备之间采用以太网帧结构进行数据传输，该设置使得本实施例提供的基于EtherCAT的物流分拣方法能与遵守其它协议的以太网帧在同一个网络中并行。

相对应的，本实施例还提供一种基于EtherCAT的物流分拣系统，如图2所示，该系统包括主控设备100和与多个包裹装载设备一一对应设置的多个伺服从设备200，如图2中的伺服从设备1至伺服从设备n。主控设备100发送下包请求。基于该下包请求，在一个扫描周期内，每一伺服从设备200获取其经过的下包格口上的信息并判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致，若是，将判断结果通过EtherCAT总线发送至主控设备100。主控设备100基于接收到的判断结果发送下包命令。该伺服从设备200基于接收到的下包命令将装载的包裹投入下包格口，完成下包。

在EtherCAT系统中，如图2所示，主控设备100和多个伺服从设备200之间是相互串联所形成的系统，主控设备100发送的上包请求的数据帧依次在多个伺服从设备之间传输。即于本实施例中，主控设备100发送的记载有下包请求以及目的地址的数据帧在多个伺服从设备之间依次传输。主控设备100和多个伺服从设备200之间以过程数据对象的形式进行传输，每个过程数据对象包含单个或多个伺服从设备的地址。于本实施例中，物流分拣系统中通常或包含多个包裹装载设备，相应的也就具有多个伺服从设备，因此每个过程数据对象包含多个伺服从设备的地址。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，当主控设备100只对其中一个伺服从设备发送数据时，在数据帧内可仅包含该目的伺服从设备的地址，而没有其它伺服从设备的地址。

当数据帧通过每一个伺服从设备200时，伺服从设备200根据寻址的方式在数据帧内查找到关于自身的数据并将该数据读取出来，根据读取到的数据执行相应的命令。数据帧的格式包括目的地址、源地址、以太网类型、EtherCAT数据以及循环冗余校验。于本实施例中，当数据帧经过该伺服从设备时，伺服从设备200读取数据帧内的上包请求数据，基于读取到的上包请求，伺服从设备200判断其对应的包裹装载设备是否空载。若是，驱动相应的包裹装载设备至上包台进行上包。

综上所述，本发明提供的基于EtherCAT的物流分拣方法及系统通过在环线上依次排列的每一包裹装载设备上设置伺服从设备，利用伺服从设备来判断每一包裹装载设备上的信息是否和其经过的下包格口的信息一致。在每一个循环周期内，每一伺服从设备判断一次后将判断结果存入数据帧内并经最后一个伺服从设备反馈至主控设备。当某一包裹装载设备上的信息和其中一个下包格口上的信息一致时，主控设备根据返回的数据帧发送下包命令，该包裹装载设备上的伺服从设备将包裹投入到下包格口内，完成下包。EtherCAT总线通讯中主控设备和多个伺服从设备之间相互串联连接的，主控设备发送的数据依次在各个伺服从设备之间传输，相比传统的CAN总线通讯大大减小了布线。进一步的，伺服从设备内数据的读取和写入是通过硬件实现的，大大提高了数据的传输速度。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (8)

1.一种基于EtherCAT的物流分拣方法，其特征在于，包括：

主控设备发送下包请求；

基于该下包请求，在一个扫描周期内，每一包裹装载设备上的伺服从设备获取其经过的下包格口上的信息；

判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致；

若是，将判断结果通过EtherCAT总线发送至主控设备；

基于接收到的判断结果，主控设备发送下包命令；

基于接收到的下包命令，该包裹装载设备上的伺服从设备将装载的包裹投入下包格口，完成下包；

所述物流分拣方法还包括：

响应于触发的上包操作，主控设备发送上包请求；

每一包裹装载设备上的伺服从设备接收上包请求并判断该包裹装载设备是否空载；

若是，伺服从设备驱动相应的包裹装载设备至上包台进行上包。

2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT的物流分拣方法，其特征在于，在包裹上和与其对应的下包格口上设置相同的二维码或条形码，每个包裹装载设备的伺服从设备通过判断下包格口上的二维码或条形码来进行信息比对。

3.根据权利要求1所述的基于EtherCAT的物流分拣方法，其特征在于，多个包裹装载设备上的伺服从设备依次串联，主控设备发送的数据依次在各个伺服从设备内传送，在传送过程中每一伺服从设备读取并写入相应的信息，最后一个伺服从设备将数据返回给主控设备。

4.根据权利要求1所述的基于EtherCAT的物流分拣方法，其特征在于，主控设备和多个伺服从设备之间以过程数据对象的形式进行传输，每个过程数据对象包含单个或多个伺服从设备的地址。

5.根据权利要求1所述的基于EtherCAT的物流分拣方法，其特征在于，主控设备和多个伺服从设备之间采用以太网帧结构进行数据传输，每一个数据帧中包含一个或多个报文。

6.根据权利要求5所述的基于EtherCAT的物流分拣方法，其特征在于，所述数据帧的格式包括目的地址、源地址、以太网类型、EtherCAT数据以及循环冗余校验。

7.一种基于EtherCAT的物流分拣系统，其特征在于，包括主控设备和与多个包裹装载设备一一对应设置的多个伺服从设备；

主控设备发送下包请求；

基于该下包请求，在一个扫描周期内，每一伺服从设备获取其经过的下包格口上的信息并判断获取到的下包格口的信息与其装载的包裹上的信息是否一致，若是，将判断结果通过EtherCAT总线发送至主控设备；

主控设备基于接收到的判断结果发送下包命令；

该伺服从设备基于接收到的下包命令将装载的包裹投入下包格口，完成下包；

包裹的上包也基于该系统，主控设备响应于触发的上包操作发送上包请求；每一包裹装载设备上的伺服从设备接收上包请求并判断该包裹装载设备是否空载；若是，伺服从设备驱动相应的包裹装载设备至上包台进行上包。

8.根据权利要求7所述的基于EtherCAT的物流分拣系统，其特征在于，在包裹上和与其对应的下包格口上设置相同的二维码或条形码，每个包裹装载设备的伺服从设备通过判断下包格口上的二维码或条形码来进行信息比对。

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