物流师考试综合辅导：ＣＡＮ总线在物流拣选系统中的应用
１前言
拣选系统是现代化物流配送的核心，物流配送中心现代化程度的高低取决于拣选技术和拣选工作方式。
常见的拣选信息传送方式有传票拣选、拣选单拣选、电子标签辅助拣选、ＲＦ辅助拣选、ＩＣ卡拣选和自动拣选等。
对于品种繁多、占用空间不大的小货品，采用电子拣选辅助设备可以实现无差错的手工拣选操作。
电子标签辅助拣选是当前倡导的自动化物流系统无纸化作业的基础技术，其原理是在每一个货位安装电子标签，计算机通过总线网络将订单信息传输到电子标签，拣货人员根据电子标签显示的货品数量进行拣选，拣完货后按确认钮即完成工作。
本文介绍了一种ＣＡＮ总线在电子拣选系统网络技术中的应用，使大范围地安设布置电子标签、大规模地增加货品拣选种类、提高信息传输速率、降低电子拣选系统的成本变为现实。
２背景技术
２．１电子标签
一种电子拣选辅助设备，可以显示货物库位、货物品种、拣选数量，按键可以对完成情况进行确认。
它通过总线网络传输数据，是电子拣选系统的主要组成部分。
２．２ＣＡＮ总线
ＣＡＮ全称为"ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ"，即控制器局域网，是一种有效支持分布式控制或实时控制的全数字化、多主方式串行通讯网络，也是国际上应用最广泛的现场总线之一。
ＣＡＮ总线数据通信具有很高的可靠性、实时性和灵活性，越来越广泛地应用于各种工业现场。
其基本设计规范要求具有极高的总线利用率，较远的传输距离（可达１０Ｋｍ），高速的传输速率（可达１Ｍｂｉｔｓ），高抗电磁干扰性，可靠的错误处理和检错机制。
ＣＡＮ总线可以根据报文的ＩＤ决定接收或屏蔽该报文，发送的信息遭到破坏后还可自动重发，节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。
３系统设计
３．１总体要求
在自动化物流电子拣选系统中，远距离集群式电子标签的分散控制问题一直存在许多技术难点。
当分散的距离越来越远时，通讯的延迟、环境的干扰等，造成了信息传输时实时性和可靠性的降低。
另外，伴随电子标签数量和相互之间分散距离的变化，其供电方式和技术成本也随之变化。
因此，采用什么样的通讯方式和信息传输模式就成为至关重要的问题。
本文介绍的基于ＣＡＮ总线技术的电子拣选辅助系统，可以限度地满足大规模、远距离、高速率和低成本的实际应用要求。
３．２供电设计
在电子标签远距离分散控制的诸多技术难点中，其供电方式是主要问题之一。
一种方案是所有电子标签均采用交流供电，这样能够满足长距离、低能耗的技术要求，然而每个电子标签都需要单独的ＡＣ－ＤＣ转换电路。
使用ＡＣ－ＤＣ电源模块，电路简单，占用体积不大，但是电源模块的价格会占到电子标签整个成本的近一半，这对于大规模地使用电子标签来说是一个障碍；采用变压器的传统方式，增加的成本可以接受，但是电源转换电路相对复杂，变压器占用空间过大。
交流供电方式会增加工频干扰，而且对电子标签外壳的绝缘性能、安全性能提出更加严格的要求，尤其在电气防爆技术等级要求较高的场所，交流供电方式会受到限制。
另外一种方案是所有电子标签均采用直流集中供电，这样能够避免工频电源带来的干扰，电源转换电路成本低廉，对电子标签的外壳要求不高，适合在电气防爆技术等级要求较高的场所使用。
然而，直流供电方式受工作电流限制，挂接电子标签的个数相对较少，而且因线路压降的问题，也无法满足长距离供电的技术要求。
本文介绍的方案采用直流分散供电方式。
在电子标签分布密集的区域使用２４Ｖ直流电源集中供电，电源功率由其负载的电子标签数量决定。
如果相邻区域之间跨度较远，则另外使用一个电源。
２４Ｖ直流电源的数量与电子标签的分布密切相关，电子标签分布密集，供电电源相对较少；电子标签分布稀疏，则供电电源相对较多。
这样，就可以根据实际需求灵活布置供电电源，既能满足供电要求，又尽可能地降低了供电成本。
电子标签的元件需要５Ｖ直流供电，因此每个电子标签还需要单独的ＤＣ－ＤＣ转换电路。
使用ＤＣ－ＤＣ隔离电源模块，转换效率在８０％以上，抗干扰性能较强，但价格偏高；使用线性降压电路成本最低，但转换效率低于３０％；使用开关电源转换电路成本也很低，转换效率可以达到６０％，但不具备隔离性能。
具体采用哪种ＤＣ－ＤＣ转换方式，要从现场环境和对成本的要求综合考虑。
总线驱动元件可以拥有各自独立的供电电源，但是却一定要共地。
否则不共地的两个总线驱动元件之间存在着地电位差。
那么，驱动元件接收器输入端的共模电压就会达到很大幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入超出正常范围，并在信号线上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏驱动元件接口。
３．３结构组成
基于ＣＡＮ总线技术的电子拣选辅助系统，主要由三类设备（内置ＣＡＮ卡的管理类计算机、ＣＡＮ－４８５总线控制器、电子标签类显示报警设备）和三层网络（管理以太网、ＣＡＮ总线网络、４８５总线网络）组成。
计算机通过以太网接口可以与其它管理系统连接，其内置ＣＡＮ卡通过ＣＡＮ总线与ＣＡＮ－４８５总线控制器连接；由于电子标签类设备数量庞大，基于成本角度考虑，其间采用４８５总线结构，ＣＡＮ－４８５总线控制器作为主机采用查询方式巡检电子标签类分机，协调４８５总线的分时共用。
电子标签类显示报警设备主要包括电子标签、区域完成确认标签、区域指示灯控制器、区域任务显示屏等。
３．４工作流程
管理计算机通过网络将订单信息传输到电子标签，电子标签所属的区域指示灯和需要捡货操作的任务标签点亮闪烁，提示捡货人员该处有业务。
捡货人员根据电子标签显示的货品数量进行拣选，拣完货后按电子标签确认键。
当一个区域的所有任务标签完成捡货确认后，区域完成确认标签点亮闪烁，按区域标签的确认键结束本区域的捡货操作。
３．５容量计算
现在市场上通用的计算机内置ＣＡＮ卡，每块具有２路独立的ＣＡＮ接口。
受ＣＡＮ总线收发器件驱动能力的限制，每路ＣＡＮ总线上最多可以挂接１１０个ＣＡＮ节点。
由于系统设计中使用的４８５总线器件的驱动能力可以挂接２５６个节点，因此管理计算机内置１块ＣＡＮ卡时，最多挂接２×１０９×２５５＝５５５９０个电子标签类设备，能够满足绝大多数物流中心拣选的需要。
４结语
随着用户需求向小批量多品种方向的发展，物流中心配送货品的种类和数量将急剧增加。
拣选流程是最耗费人力和时间的作业，成为物流配送中心的核心工序，并直接影响配送中心的作业效率和经营效益。
然而，当前国内物流中心的拣选系统，绝大部分仍然沿用传统的人工
对照货单的方式。
这种分拣方式，既要求分拣人员必须十分熟悉分拣的货品及其库位分布，更需要分拣人员花费大量的时间和精力用于货品核对和库位寻找。
本文介绍的这种基于ＣＡＮ总线技术的电子拣选辅助系统，已经成为高效的物流环节中必不可少的标准配置。
其自主的技术、优越的性能和低廉的成本，为在现代化物流配送中大规模地应用打下了坚实的基础。
