基于HMI、PLC与组态软件在仓库货物数据采集中的应用研究

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/1/10来源:《科技新时代》2018年11期文/刘青
[导读]本文主要讲述了在实际生产中将HMI、条码枪、PLC通讯模块及工业组态软件的结合,成功地应用在仓库出货统计中,该方案准确地记录了操作人员出货的种类和数量,数据方便融入企业ERP系统,工作稳定可靠,方便了企业的管理。

江苏省常州技师学院        江苏常州      213032
         摘要:本文主要讲述了在实际生产中将HMI、条码枪、PLC通讯模块及工业组态软件的结合,成功地应用在仓库出货统计中,该方案准确地记录了操作人员出货的种类和数量,数据方便融入企业ERP系统,工作稳定可靠,方便了企业的管理。
        关键词:HMI  条码枪  PLC  无线通信模块  组态软件 
        在仓库货物存放中,可能存在多种型号和不同的位置,要对工作人员进出货物的工作记录融入企业ERP系统做管理,就需要有一种可移动的又能采集现场货物型号的设备,能把采集的数据实时存入计算机。该方案的优点是移动性能好,能够搭配在叉车上使用,下面对某瓦楞纸生产企业仓库货物数据采集管理为例,介绍该系统的组成及各主要设备的关键使用点和注意事项。
        一、数据采集系统的结构
        数据采集系统的结构如图1所示,设备主要由条码枪、HMI、无线传输模块两对和工业计算机组成。其中条码枪、HMI、PLC以及无线传输模块的一只搭配在叉车上。另一无线传输模块和计算机固定在车间机房。系统考虑到叉车上设备的可移动性,所有元件都选用直流24V电源等级。
        仓库货物通过条码枪采集数据传送给HMI,再通过操作员的确认将数据经过PLC的编程口传送给PLC,PLC的RS232接口通过无线传送模块和计算机的串口连接。数据传送流程是条码数据→条码枪→HMI→PLC→RS232→无线传输模块→计算机,如图1所示。
        
        图1  数据采集系统结构图
        二、各设备在数据采集系统中的应用
        1.HMI
        在本控制系统中,条码枪和HMI做为数据的采集和传输,采用维纶MT6070IH。选择时考虑到丰富的接口和功能。在连接条码枪时选择USB接口的条码枪(组态程序时可以免驱动),条码输入完成之后,点击保存按钮则将数据经过PLC再转存至计算机,计算机处理数据完成后发出一个保存数据成功的信号在HMI上提示,此时一次出货统计完成。
        在生产中HMI的程序组态时还应该考虑到以下几点:
        (1)条码的扫描时间是不确定的,且在扫描时也需要字元输入元件实时获得焦点,此时选择字元输入元件输入模式为位触发,系统定时循环让文本框获得焦点,保证文本框任何时候都能够读取条码。启用通知功能,在条码扫描完成后触发一个位信号提示扫描完成(2)操作员的编号输入;(3)当条码枪扫描不成功或则损坏时可以手动输入条码;(4)在没有条码输入时,对保存按钮的使能失效,以免误操作;(5)保存完成之后,对文本框条码清除方便第二次扫描;(6)在保存数据至计算机的同时也保存数据在本机供操作员查看记录,在需要时用U盘导出。           
            2.PLC
        PLC在系统中主要将HMI采集的数据经由RS232接口转发至计算机,再将计算机处理后的信息反馈到HMI。本例采用三菱FX1S-10MT 和FX1N-232BD。
        HMI字元输入元件中采集的数据为字符格式,传入PLC中时占用PLC多个寄存器.在PLC中一个字符占一个字节(8位),一个寄存器16位,则每一个寄存器保存两个字符。程序处理时将每一个字符存放到一个数据寄存器中。                       
        3.无线模块
        本例选用北京康海时代NC90-Z RS232无线通信模块,该模块能耗低,传输距离可达2KM,可覆盖范围面积大。在使用时将RS232模块9针管脚的2、3、5与其中一个模块的2、3、5管脚对接,另一个模块的2、3、5管脚与计算机串口的2、3、5管脚对接。该模块使用时常用几种配置方案如下:
        (1)透明传输
        主站配置:节点类型为中心节点,发送模式为广播;从站配置:节点类型为中继路由或终端节点,发送模式为主从。
        (2)按目标地址传输
        1)主从模式   主站配置: 节点类型为中心节点,发送模式为主从;从站配置: 节点类型为中继路由或终端节点,发送模式为主从。此模式下,主站给从站发送数据,必须要在数据前面加上目标地址;从站给主站发送数据,不需要在数据前面加地址,固定往主站发。
        2)点对点模式   此模式下只能两个设备通信,并且无中心节点,两设备在发送的数据前面都需加目标地址。
        4.组态软件
        本例上位机软件选择昆仑通态MCGS组态软件。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件,具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。软件安装完成后有组态环境和运行环境两种。打开组态环境,在设备窗口中打开设备工具箱,在设备管理中添加通用串口父设备,再添加三菱PLC FX系列串口驱动。在串口父设备中设置COM端口、波特率、奇偶校验位、停止位等。
            (1)硬件参数设置
        先在设备内部属性中添加设备通道,然后在通道连接中将事实数据库中定义好的变量(也可以在程序编辑时定义变量)与所添加的通道连接起来。通过设备调试的通讯状态的值来判断和PLC的通讯状态(通讯状态=0 表示正常,在1-6之间表示通讯错误,需要检查设置和设备接线),完成上面的配置后,就可以组态画面编辑程序。
        (2)条码数据的转换
        PLC中是以数字的形式保存条码数据的,在计算机中要还原条码需要将数字转换成ACSII字符,使用 !Ascii2I(s)指令可以完成字符转换。
        (3)数据的保存
        MCGS数据保存时默认ACCESS数据库,保存在程序安装目录项目文件夹中。
        在实时数据库中添加组对象,将需要保存的变量添加到组对象中,使用 !SaveData(Name)
        指令保存。
        (4)数据删除
        当保存数据过多时提示删除以前的数据 使用DelSaveDat(Name)指令实现。
        生产中程序组态时还做到以下几点:
        1)提示设备的通讯状态,用位指示灯时时读取PLC中M8013的状态,当指示灯停止闪烁
        时说明通讯失败,这种方式也可以用在多种场所。
        2)显示当前操作员和条码内容,在监控窗口要实时反应当前HMI中的操作员和条码数
        据。
        3)可以浏览保存的数据,在运行策略中添加用户策略,新增策略行添加工具箱中的存
        盘数据浏览,数据来源选择保存的组对象,完成配置后在其他按钮,菜单,和脚本中都可以调用出历史的数据。
        三、使用效果分析
        本系统在企业实际生产中成功使用多套,配置简单、移动性能良好、故障率低、维护简便、还可以扩展多种机械控制,客户使用反应良好、增强了企业的管理。其控制原理可以广泛应用在多种工业控制场所。
       
        参考文献:
         [1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.
          [2]龚仲华.三菱FX系列PLC应用技术[M].北京:人民邮电出版社,2010.
          [3]吴作明.工控组态软件与PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.