本文介绍一种基于微机为上位机,以PLC为下位机组成的半自动配料系统在橡胶制品生产中的的应用｡探讨了一种具有灵活性和可扩展性的通用半自动系统的设计思想和方法,可以使用在与此类似的工业生产线上｡
PLC配料系统应用概述
工业生产的自动化和信息化是现代工业发展的趋势｡我国中小橡胶制品企业的橡胶配料生产工艺还停留在人工计量,无监测,无反馈,无历史记录的困境中,传统的配料生产过程中, 先将原料分装在标定的料桶中｡配料工人收到每天的生产作业表后, 将依次对每种原料进行称重｡根据配料的多少, 先计算每种成分的重量,然后在各种成分的料桶中取料,送到电子称上进行称重,最后进行包装｡在这个过程中工人工作繁重,出错率高,称重重量无监测,生产数据无纪录等不能保证企业的生产工艺｡文中以PC机编程,可编程逻辑控制器(PLC),现场总线技术等现代工控技术为基础,开发了以PC机为上位机, 以PLC作为下位机的半自动化橡胶配料系统｡在整个生产过程中,一旦生产计划制定完成,计算机将按照计划对每种原料进行称重,不再需要人工来干预｡在这个过程中工人只是进行取料,由计算机通过电子称发来的数据校核重量,减轻了工人的工作负担,提高了工作效率｡
1 橡胶配料系统的设计
在这个系统中, 装有各种原料的料桶安装在货架上｡料桶背面装有气缸和电磁阀,料桶由气缸推动,当电磁阀接收到PLC指令后打开,将料桶从贷架上推出,工人这时才能从料桶中取料｡PLC一方面与上位机通信, 接收指令,一方面发送指令到各个电磁阀,控制每个料桶的进出｡上位机PC发挥了计算机超强的计算处理能力和海量的存储能力,根据管理员的要求制订每天的工作计划,生成每种称重成分的标准重量和称重次序｡避免了工人在计算上的失误｡称重程序开始后,工人进行取料,放入电子称称重｡当称量不合格时,计算机启动警告线程,这时下一个成分料桶不能打开, 只有当重量合格后计算机才打开下一个料桶｡此时计算机才将合格的重量数据进行保存｡这个过程保证了生产工艺的稳定性,同时省去了工人查找下一个成分的工序,提高了生产效率｡
2 配料控制系统的功能分析与架构
上位机测控系统是整套PLC配料系统的指挥和中枢系统｡一般大型的DCS系统会采用组态软件如Intouch,KingView等来制作上位机程序画面｡但是,组态软件价格昂贵, 另一方面组态软件模块式的搭建方式不能保证模块间的无缝集成,系统的高效率,用户的特殊要求等需求｡所以在本系统中采用VisualC++6.0来开发上位机软件, 因为配料系统中的数据类别比较单一和简单,所以数据库采用ACCESS[1]｡本配料控制系统的功能主要有以下几个方面｡
2.1 通信功能
现代控制系统中的问题,归纳起来就是3C(control,calculate,communicate),这三个方面的问题｡在本配料系统的通信协议中,采用工业上普通使用的MODB-US协议和RS-485总线｡涉及到通信的几个硬件模块是电子称,PC机,PLC控制器.PC与PLC采用RS-485总线的电气规则,PC与电子称采用RS-232总线的电气规则,由于PC机的串口接口一般为RS-232的接口, 所以在PC与PLC通信时需要做电平转换｡在本系统中,PC与PLC是一个单向的通信,即PC向PLC写数据｡每次发送的一帧数据包含以下个字节,按照MODBUS的规定,第1个字符是站号;第2个是功能码,因为是写数据,所以本系统中的功能码都是”05”;第3个字符是地址值,在本系统中一共有50个料桶,每一个料桶都有一对应的地址值;第4个字符是数值,当赋值为0xffff时为电磁阀开,赋值为0x0000时电磁阀为关闭;最后一个字符为CRC校验码｡因为本系统中的通信比较简单,所以CRC校验采用的是查表算法｡通信中的每帧数据格式如下:
2.2 数据采集处理存储功能
本系统中的数据来自于电子称｡在系统中设计了一个数据采集线程｡当系统工作后,采集线程就一直等待串口数据输入｡当有串口消息后,系统从采集线程切换到处理线程｡在处理线程中,系统先从数据库读入当前成分的上限值和下限值, 如果串口读入值大于上限值或小于下限值, 那么系统将对所有料桶发送关断信号,这时工人将无法进行下一种成分的称量｡直到称重值在标准范围之内,系统将称量值写入数据库,作为当日的生产记录｡同时,开启下一个料桶｡VC中提供了多种方法来访问数据库,本系统采用ActiveX数据对象中的ADO模型来对Access数据库进行访问, 用SQL语句来实现操作｡比如,插入数据到生产记录表格中的示例代码如下:voidCMyCode::OnBtn_ChaXun(){m_p.CreateInstance(__uuidof(Recordset));//m_p是数据库操作的指针try{m_p->Open(＂SELECT*FROMTable＂,//选择数据库中Table这张表格进行操作
theApp.m_pConnection.GetInterfacePtr(),adOpenDynamic,adLockOptimistic,adCmdText);m_p->MoveFirst();//将指针指向第一个字段m_p->PutCollect(＂pfbz＂,_variant_t((LPCSTR)_bstr_t(x)));//SQL语句中的插入命令}在本系统中, 设计一个专用的类来实现每日数据的重现｡对每天的生产数据可以采用柱形图,饼图来形象的显示｡系统和EXCEL可以实现数据交换,每天作业完成后,将ACCESS表单中保存的数据传给EXCEL,在EXCEL中完成一张当日生产记录的报表,打印的工作放在EXCEL中来完成｡
3 测控系统的特点
本系统运用了面向对象的编程思想,MODBUS通信协议,基于ADO的数据库访问操作方式等技术｡PLC配料系统中的各个模块的功能实现了封装, 其中几个主要的功能模块设计了与其对应的类,在这些类当中,一些可能改造的行为函数做成了虚函数, 提供了方便的接口,经少量修改和扩展就可以应用在不同的配料生产中｡所以本系统具备扩展性强,布线工作量小,安装调试简单,投资小,性价比高等特点[2]｡
4 结论
橡胶配料控制系统投入应用这一年多时间里, 大大提高了工人的工作效率,｡PLC配料系统运行后,企业的生产实现了实时监控,橡胶制品生产情况也实现了有据可查, 配料系统的投入给公司增加了经济效益, 对于企业生产工艺的改进也有很大的促进作用｡

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