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0引言
目前精米市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈?這種競(jìng)爭(zhēng)不僅是產(chǎn)品質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)?同時(shí)也是產(chǎn)品價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)?這就要求必須把握原料采購(gòu)、生產(chǎn)加工、產(chǎn)品銷售的各環(huán)節(jié)?用實(shí)際數(shù)據(jù)去分析影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本的各種因素?從而制定科學(xué)合理的改進(jìn)措施［1］。精米生產(chǎn)線中原料與成品的有效數(shù)據(jù)?能夠反映生產(chǎn)管理、技術(shù)管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理的一些真實(shí)情況?可以將定性的管理上升到定量管理。本系統(tǒng)基于分布式精米生產(chǎn)控制系統(tǒng)?實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)線上原料與成品的當(dāng)前累計(jì)量?為生產(chǎn)分析和解決問(wèn)題提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。該系統(tǒng)已應(yīng)用于多家精米生產(chǎn)企業(yè)?本文以福建某有限公司的精米生產(chǎn)線為例介紹。
1生產(chǎn)線組成
精米生產(chǎn)系統(tǒng)由兩條生產(chǎn)線組成。毛谷由原糧秤稱重裝入?經(jīng)過(guò)一系列清理、礱谷、谷糙分離、碾米、拋光等生產(chǎn)工藝流程?最后成品由電子包裝秤稱重裝袋。每條生產(chǎn)線都有一個(gè)原糧秤和兩個(gè)包裝秤。其中原糧秤安裝有測(cè)重儀表?實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前毛谷的重量和當(dāng)前累計(jì)重量。包裝秤也安裝有測(cè)重儀表?包裝測(cè)重參數(shù)類型有十種?每次的測(cè)重參數(shù)由工人按需要設(shè)定。
原糧秤儀表與包裝儀表的累計(jì)值是有效數(shù)據(jù)?實(shí)時(shí)采集、保存儀表的當(dāng)前累計(jì)值?并且通過(guò)分析與計(jì)算得出一定期限內(nèi)的出米率等相關(guān)參數(shù)。這些參數(shù)不但可以與生產(chǎn)管理人員的工作量掛鉤?還可以統(tǒng)計(jì)月產(chǎn)量、年產(chǎn)量等?為生產(chǎn)管理提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2生產(chǎn)計(jì)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1ＲＳ485通訊
本系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)模式?即ＰＣ機(jī)為主機(jī)?分布現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)儀表為從機(jī)。ＰＣ機(jī)串行口為標(biāo)準(zhǔn)的ＲＳ232口?ＲＳ232串口只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊?而系統(tǒng)需要采集多個(gè)儀表數(shù)據(jù)。同時(shí)?ＲＳ232口一般用于20ｍ以內(nèi)的通信?但1條精米生產(chǎn)線至少要有10臺(tái)以上的加工設(shè)備?這樣擺布下來(lái)長(zhǎng)度要有16ｍ以上?工藝更完善些的就可達(dá)到20～30ｍ。本系統(tǒng)的加工工藝生產(chǎn)線已達(dá)到30ｍ?并且加工車間與包裝車間不在同一廠房?兩者間隔一約5ｍ的過(guò)道。因此?ＲＳ232接口不能滿足系統(tǒng)的要求。
目前工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛采用的ＲＳ485收發(fā)器?利用平衡發(fā)送和差分接收?能有效抑制共模干擾?加上收發(fā)器具有高靈敏度?能檢測(cè)低達(dá)20ｍＶ的電壓?故傳輸信號(hào)在千米以外得到恢復(fù)。ＲＳ485可以構(gòu)成總線型通信網(wǎng)絡(luò)?把多個(gè)儀表連接成一個(gè)分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。這種ＲＳ485網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有接口簡(jiǎn)單、靈活性好、價(jià)格低、易于控制等優(yōu)點(diǎn)?被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。分布式精米生產(chǎn)計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

主控室ＰＣ通過(guò)ＲＳ232／ＲＳ485轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)與兩條生產(chǎn)線上2個(gè)原糧秤與4個(gè)包裝秤儀表的ＲＳ485通訊。每一個(gè)原糧秤和包裝秤都有自己確定的唯一編號(hào)（秤號(hào)）?1線原糧秤和包裝秤秤號(hào)分別為08、03、04?2線原糧秤和包裝秤秤號(hào)分別為07、01、02。其中?為了抑制線路回波?在ＲＳ485總線的首端和末端各連接了一只120Ω阻抗匹配電阻。
2.2上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.2.1系統(tǒng)主要功能    

上位機(jī)系統(tǒng)主界面如圖2所示。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示原糧秤和包裝秤的當(dāng)前累計(jì)數(shù)據(jù)（以ｋｇ為單位）?并每間隔10分鐘記錄一次。系統(tǒng)還可以查看全部歷史數(shù)據(jù)?并根據(jù)歷史記錄選擇指定時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄。選擇記錄列于“起始／終止記錄表”中?便于查看?同時(shí)可以計(jì)算和打印1線和2線包裝秤與原糧秤在選擇日期時(shí)間段內(nèi)的實(shí)際累計(jì)重量值和出米率等參數(shù)報(bào)表。當(dāng)累計(jì)值或出米率有誤時(shí)?會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)提示。

2.2.2儀表與主控ＰＣ數(shù)據(jù)通訊實(shí)現(xiàn)精米生產(chǎn)控制系統(tǒng)采用分布式ＲＳ485總線結(jié)構(gòu)?原糧秤與包裝秤儀表都設(shè)有ＲＳ485接口?主控計(jì)算機(jī)通過(guò)安裝在串口的ＲＳ232／ＲＳ485轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)ＲＳ485總線的連接。由于轉(zhuǎn)換器內(nèi)部獨(dú)特的控制電路?直接對(duì)ＰＣ串口操作即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。
ＶＢ提供的串行通信控件ＭＳＣｏｍｍ為應(yīng)用程序提供了串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)、監(jiān)視和響應(yīng)在通信過(guò)程中可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事件的簡(jiǎn)便方法。當(dāng)主控ＰＣ的串口參數(shù)與原糧秤、包裝秤儀表的參數(shù)（即波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位）設(shè)置一致并打開串口?就可實(shí)現(xiàn)串口的數(shù)據(jù)收發(fā)。串行接口數(shù)據(jù)的發(fā)送代碼主要如下：
ＤｏＷｈｉｌｅｋｍ＿ｍａｉｎ．ＭＳＣｏｍｍ1．ＯｕｔＢｕｆｅｒＣｏｕｎｔ
＞0    ＇等待發(fā)送空閑Ｌｏｐ
ＩｆＭＳＣｏｍｍ1．ＰｏｒｔＯｐｅｎＴｈｅｎｋｍ＿ｍａｉｎ．ＭＳＣｏｍｍ1．Ｏｕｔｐｕｔ＝ｓ＇指令串寫入串口
ＥｎｄＩｆ
ｋｍ＿ｍａｉｎ．ＭＳＣｏｍｍ1．ＩｎＢｕｆｅｒＣｏｕｎｔ＝0    ＇清串口接收緩沖區(qū)
ＤｏＷｈｉｌｅｋｍ＿ｍａｉｎ．ＭＳＣｏｍｍ1．ＯｕｔＢｕｆｅｒＣｏｕｎｔ
＞0    ＇等待串口發(fā)送完畢Ｌｏｐ
串行接口數(shù)據(jù)的接收代碼為：ｃｏｍｍ＿ｓｔｒ＝ｋｍ＿ｍａｉｎ．ＭＳＣｏｍｍ1．Ｉｎｐｕｔ
當(dāng)串口完成數(shù)據(jù)的接收?按照儀表指令規(guī)范分析出有效的累計(jì)值顯示并保存入庫(kù)。
2.2.3統(tǒng)計(jì)報(bào)表的實(shí)現(xiàn)    

主控ＰＣ實(shí)時(shí)采集的有效數(shù)據(jù)為2個(gè)原糧秤與4個(gè)包裝秤的當(dāng)前累計(jì)值?需要保存的數(shù)據(jù)只有這6個(gè)字段和相應(yīng)的時(shí)間字段?因此系統(tǒng)采用了ＶＢ自帶的可視化管理器創(chuàng)建一個(gè)ＡＣＥＳ格式的數(shù)據(jù)庫(kù)?其中包括一個(gè)歷史數(shù)據(jù)表用于記錄系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)報(bào)表的顯示打印通過(guò)報(bào)表設(shè)計(jì)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算?可顯示、打印選定時(shí)間段內(nèi)毛谷的累計(jì)值、成品的累計(jì)值及兩條生產(chǎn)線各自的出米率。系統(tǒng)主要的報(bào)表是原料及成品統(tǒng)計(jì)表?并且表格的格式較為簡(jiǎn)單?通過(guò)打印窗體即可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)表的顯示與打印功能。

2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的問(wèn)題
2.3.1數(shù)據(jù)范圍問(wèn)題    
由于儀表顯示區(qū)域的限制?儀表顯示的數(shù)據(jù)范圍除去小數(shù)點(diǎn)只有7位?當(dāng)數(shù)據(jù)超出儀表所能表示的范圍時(shí)?儀表數(shù)據(jù)清零并且顯示的是當(dāng)前累計(jì)值。因此歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的只是儀表的當(dāng)前累計(jì)值。當(dāng)計(jì)算原料或成品在一定時(shí)間間隔內(nèi)的實(shí)際累計(jì)量時(shí)?就不能簡(jiǎn)單地把歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中原糧秤或包裝秤在前后兩個(gè)時(shí)間的累計(jì)值直接相減。時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)際累計(jì)值的計(jì)算需要遍歷歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中時(shí)間段內(nèi)的所有記錄。
在遍歷時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)記錄時(shí)?若當(dāng)前記錄的值大于前一條記錄的值?說(shuō)明當(dāng)前記錄正常?將當(dāng)前記錄與上一條記錄的差值累加到實(shí)際累計(jì)值中；如果當(dāng)前記錄的值小于前一條記錄?則表明當(dāng)前在遍歷時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)記錄時(shí)?若當(dāng)前記錄是在超出儀表所能表示的范圍清零后記錄的數(shù)據(jù)?因此?直接把當(dāng)前記錄累加到實(shí)際累計(jì)值中即可。當(dāng)訪問(wèn)了時(shí)間段內(nèi)的所有記錄之后就獲得了實(shí)際的累計(jì)值。
2.3.2包裝秤儀表數(shù)據(jù)讀取問(wèn)題上位機(jī)對(duì)包裝秤儀表的數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)送指令為1字節(jié)起始符（＆Ｈ2）、2字節(jié)秤號(hào)、3字節(jié)功能碼、1字節(jié)類號(hào)、2字節(jié)累加和、1字節(jié)結(jié)束符（＆Ｈ3）。每發(fā)送一次請(qǐng)求指令讀取的數(shù)據(jù)是包裝秤某一類號(hào)的當(dāng)前累計(jì)值?每個(gè)包裝秤的類號(hào)有10個(gè)?因此?要獲取包裝秤儀表的總體累計(jì)值?需要針對(duì)10種不同的類號(hào)分別發(fā)送一次請(qǐng)求指令?并將10個(gè)類號(hào)的正確返回?cái)?shù)據(jù)累加。當(dāng)對(duì)某一類號(hào)發(fā)送了請(qǐng)求指令后?則接收包裝秤儀表對(duì)應(yīng)類號(hào)的返回?cái)?shù)據(jù)（當(dāng)前累計(jì)值）并進(jìn)行校驗(yàn)。若出現(xiàn)錯(cuò)誤?則接收的其他類號(hào)的數(shù)據(jù)將全部無(wú)效。這時(shí)?需要針對(duì)所有類號(hào)重新發(fā)送請(qǐng)求指令?直至接收到的每個(gè)類號(hào)的數(shù)據(jù)都是正確的。同時(shí)?為了保證10個(gè)數(shù)據(jù)完全被接收?還需延時(shí)幾毫秒。
本文實(shí)現(xiàn)了精米生產(chǎn)線中原糧秤與包裝秤累計(jì)重量值的實(shí)時(shí)采集?歷史數(shù)據(jù)的保存等功能。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析得出的數(shù)據(jù)?如原料及成品的累計(jì)使用量和生產(chǎn)線的出米率?反映和表示了生產(chǎn)加工的全過(guò)程?使管理者、操作者能夠通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確的管理和控制生產(chǎn)過(guò)程?透過(guò)數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生問(wèn)題的原因?制定改進(jìn)措施。該系統(tǒng)操作界面簡(jiǎn)單?易于工人操作?并在實(shí)踐中得到了較好的應(yīng)用。

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