摘 要 本文以實現(xiàn)水泥廠自動定量散裝及出廠數(shù)據(jù)管理為目的。運用了西門子S7-200CN PLC 及由VB 語言編寫的上位機軟件。實現(xiàn)了水泥自動定量散裝、產(chǎn)品出廠數(shù)據(jù)記錄、記錄數(shù)據(jù)管理等功能,并且通過以太網(wǎng)和條形碼掃描系統(tǒng)將本系統(tǒng)與水泥廠的ERP 系統(tǒng)完美的結合。
關鍵詞 S7-200CN PLC;MPI;VB;RS232;RS485;自由口
1 引言
目前大部分水泥廠散裝水泥出廠,都是由傳統(tǒng)的手動灌裝,然后門口過秤方式, 這樣不但步驟麻煩,每個部門之間也只能通過手動單據(jù)來傳遞數(shù)據(jù),更談不上數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。所以隨著網(wǎng)絡、計算機、信息、控制技術以及現(xiàn)代化管理理念的發(fā)展, 上述這種傳統(tǒng)的水泥產(chǎn)品出廠已經(jīng)不能滿足當前工廠的需要,為了更好的解決此問題,幾年來我們一直致力于集成整個發(fā)運系統(tǒng)的研究,為用戶帶來了完美地解決方安,并且已在很多水泥廠廣泛的應用,得到用戶一致好評。
本文以有梅特勒-托利多(常州)稱重系統(tǒng)有限公司為臺泥(英德)水泥有限公司提供的水泥出廠管理系統(tǒng)為基礎,詳細介紹了整個發(fā)運系統(tǒng)的構成。本系統(tǒng)以一套西門子S7-200CN PLC 為執(zhí)行部分硬件基礎,以VB 編寫的上位機部分,臺泥自己的ERP 服務器作為數(shù)據(jù)管理部分組成了整個水泥散裝發(fā)運系統(tǒng)。并通過以太網(wǎng)和條形碼掃描系統(tǒng)將執(zhí)行部分與數(shù)據(jù)管理部分有機的結合起來,為用戶提供了完美的數(shù)據(jù)管理及查詢系統(tǒng),為決策層提供了快捷、有效的數(shù)據(jù)支持。
2 系統(tǒng)構成
硬件組成
1、 西門子S7-200CN PLC+IO 擴展模塊+EM277
2、 梅特勒-托利多150T 模擬汽車衡+Panther 稱重儀表
3、 Dell 計算機
4、 西門子CP5611 通訊卡
5、 MOXA A52/53 RS232/485 轉換器
6、 條形碼掃描器
7、 以及相應的低壓電氣
本系統(tǒng)以西門子S7-200CN PLC 作為核心執(zhí)行、計算、通訊部分。由它通過自由口來讀取Panther 稱重儀表的重量數(shù)據(jù),并且通過接收上位機的命令來控制現(xiàn)場所有設備的啟動、停止等動作。上位機安裝CP5611 卡,通過MPI 與安裝在西門子S7-200CN PLC 通訊。
總體配置圖如下:
3 雖然網(wǎng)絡配置和硬件配置比較簡單,但本系統(tǒng)卻實現(xiàn)了水泥散裝系統(tǒng)的全部功
能。下面我們來詳細討論。
第一 西門子S7-200CN PLC 及其與Panther 儀表通訊
這部分我們主要來討論西門子S7-200CN PLC 的主要作用和用法。
S7-200CN PLC 在這里主要是啟到了中樞神經(jīng)及大腦的作用。S7-200CN PLC 的主要用途是來控制定量散裝所需要的各種現(xiàn)場設備,包括:羅茨風機、流量閥、開關閥、除塵器、除塵風機、散裝機等。
更重要的我們需要用S7-200CN PLC 讀取Panther 稱重儀表的讀數(shù)。數(shù)據(jù)傳輸有很多種方式,經(jīng)過硬件成本及數(shù)據(jù)準確性等多方面的比較,我們這里采用了通過S7-200CN PLC 的自由口通訊來讀取Panther 稱重儀表的讀數(shù),但是中間出現(xiàn)了一個問題,Panther 稱重儀表只有通過RS232 的輸出,然而S7-200CN PLC 的自由口卻是RS485 格式的,所以中間增加了MOXA 的A52_53 RS232/485 轉化器,將此問題解決。
原理圖如下:
第二 上位機及其與西門子S7-200CN PLC 通訊
這部分我們主要來討論上位機的主要作用和通訊方法。一般上位機主要是用來監(jiān)控現(xiàn)場各個設備的運行情況,向PLC 下達一些動作的。
4 命令、報警顯示及一些數(shù)據(jù)的歸檔。
在這里上位機除了擔任以上任務外還要與ERP的服務器進行通訊,通過條形碼掃描器識別槽車信息,通過網(wǎng)絡讀取裝車單、允裝量,寫入皮重值、凈重值等。我們?yōu)榱颂岣吲cPLC 的通訊速率,我們在PLC 端加了EM277,計算機端加了CP5611 卡,之間用MPI 來通訊。而計算機與ERP 服務器之間通過以太網(wǎng)來通訊。
軟件部分
這里主要包括兩個部分,PLC 軟件和VB 編制的上位機軟件
第一 PLC 軟件
在PLC 軟件方面除了包括常規(guī)設備洛茨風機等常規(guī)設備的控制外,主要工作還包括了通過中斷程序讀取Panther 稱重儀表的數(shù)值、通過一定的算法來控制定量裝車值。中斷讀取Panther 稱重儀表的數(shù)值這部分比較簡單,設置好自由口后,經(jīng)過ASCII 碼轉換為16 進制數(shù)據(jù)經(jīng)過一些簡單的運算即可得到Panther 稱重儀表的數(shù) 值。在得到Panther 稱重儀表的數(shù)值后,主要的問題就是怎樣來控制才能做到定量裝車,如果簡單的一想,有了Panther 稱重儀表的數(shù)值,只要我們和要求的目標值進行比較就可以做到定量裝車了。其實則不然,因為一般的水泥槽車都有至少兩個裝車口,甚至更多,當?shù)匾粋€口裝車完畢后,槽車必須向前移動,再裝第二個口, 問題就出來了,卡車前移,車頭一般都會走出汽車衡一段距離,所以現(xiàn)在Panther 稱重儀表的數(shù)值就不是真實的總重值了。為了解決這個問題,我沒引入了累計凈重,所謂累計凈重,就是每次暫停裝車時(也就是車向前移動前),我將凈重記錄,然后再移動槽車,假定移動后槽車頭出了汽車衡,這時(第二次啟動裝車前)記錄總重, 作為本次裝車的皮重, 來計算本次的凈重,本次的凈重加上累計凈重就是當前的凈重值,把當前凈重值再去和允裝量比較,便可以做到定量裝車?,F(xiàn)場可得運行結果一般誤差都在1%以內。
如下示意圖:
5 第二 VB 編寫上位機軟件
此部分由VB 程序編寫的上位機程序。
由于VB 的靈活性,以及此上位機軟件與ERP 通訊的要求,我們選擇了用VB 來開發(fā)上位機軟件。當然VB 開發(fā)上位機軟件的主要過程比組態(tài)軟件多出了很多不便之處,例如,我們需要自己編寫用戶管理、報警顯示、報警信息查詢、數(shù)據(jù)歸檔及查詢等功能塊,但是最重要的就是和PLC 的通訊接口了,西門子為我們提供了 PC Access 軟件,此軟件包括了計算機和PLC 通訊的驅動程序,我們在VB 中調用其部件便可以和PLC 通訊。這里用了OPC 通訊協(xié)議。通訊思路如下圖。
6 完成了和PLC 的連接后就是上位機和服務器的通訊(SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫),每次裝車前我們會從司機手里拿到標志其身份的條形碼,我們將其掃入計算機中,再由服務器讀到所有的裝車信息,包括:允裝量、車號、單位等,啟動裝車后我們首先將皮重傳給服務器,在裝車完畢后我們再把凈重值、裝車時間、操作人員等信息傳遞給服務器。我們直接通過字符串來連接數(shù)據(jù)服務器(詳細過程不再敘述)。其主要操作界面如下。
第三 數(shù)據(jù)查詢及數(shù)據(jù)打印
我們用VB 開發(fā)了數(shù)據(jù)查詢終端,用此軟件,用戶可以隨時隨意按照各種組合要求來查詢數(shù)據(jù)。例如:可以安裝時間日期、車號、客戶等等。為了使水泥購買客戶隨時打印裝車單或銷售單據(jù),本系統(tǒng)設置了打印中心,客 戶可以到打印中心打印各種需要的單據(jù),打印后灌裝數(shù)據(jù)回自動更新到銷售中心,當客戶回到銷售中心,可以按照實際灌裝量退補差價。當然,在打印中心用戶可以隨時打印各種報表,例如銷售數(shù)據(jù)的日月年報表, 灌裝數(shù)據(jù)的報表等。
7 結論
本文系統(tǒng)不僅僅實現(xiàn)了西門子S7-200CN PLC 控制,并且更深入的用到了西門子S7-200CN PLC 與稱重儀表串口通訊, VB 常規(guī)軟件與PLC 通訊,實現(xiàn)對設備的監(jiān)控、報警紀錄、數(shù)據(jù)采集功能、變量記錄等功能,對數(shù)據(jù)的處理,SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫的應用。
當然,作為一套新型的多部門集成系統(tǒng),肯定存在很多不足之處,希望各位能提出寶貴的意見。謝謝!
胡紹明
梅特勒-托利多稱重系統(tǒng)有限公司 秦皇島配料事業(yè)部
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