基于智能移動終端與PLC的配方打葉計量系統(tǒng)設計

摘 要 對于配方打葉計量參數(shù)的發(fā)布，目前國內(nèi)打葉復烤企業(yè)一般采用的傳統(tǒng)方式為設置公告板或電子顯示屏，工作強度高，信息量小，傳遞滯后，不利于改進工藝；本文采用目前市場流行的智能移動終端與工業(yè)自動化PLC構建配方打葉計量系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)方式弊病，實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)實時傳輸交流及操作靈活的特點，可推廣應用。

關鍵詞 打葉計量系統(tǒng) 智能移動終端 PLC 無線熱點

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A

Design of a Formulated Thresh Measuring System

Based on Intelligent Mobile Terminal and PLC

AO Weizhi[1]， FANG Yougui[2]

（[1]Electrical Engineering College of Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025；

[2]Guizhou Tobacco Redrying Co. Ltd.， Guiyang， Guizhou 550005）

Abstract The data of formulated threshing in most tobacco enterprises in China are displayed with billboards or electronic screens with high work intensity， limited and lagged information and hinder process improvement. A new formulated thresh measuring system based on intelligent mobile terminal and the PLC from industrial automation is designed in this study which enables real-time data transmission and easy operation. It solves the problems existed with traditional methods， improves the threshing and redrying process and is suggested for wide application.

Key words thresh measuring system； intelligent mobile terminal； PLC； wireless hotspots

0 前言

目前，國內(nèi)現(xiàn)代化打葉復烤企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中，對于成品煙的質(zhì)量控制主要是通過企業(yè)質(zhì)檢部門（廠級工藝質(zhì)檢中心）與生產(chǎn)現(xiàn)場操作人員的工藝參數(shù)（配方打葉計量參數(shù)）信息交流來實現(xiàn)，具體過程是質(zhì)檢部門對每批加工的煙葉多次進行各項標準質(zhì)檢工藝參數(shù)的采樣計量實驗，然后將計量數(shù)據(jù)反饋給相關加工段的工藝操作人員，由他們對相應生產(chǎn)設備的運行參數(shù)及時調(diào)整，以保持合格穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。

對于配方打葉計量參數(shù)的發(fā)布，目前國內(nèi)打葉復烤企業(yè)一般采用的傳統(tǒng)方式有兩種：

第一種，在生產(chǎn)現(xiàn)場設置公告板（黑板），以人工書寫方式進行發(fā)布傳遞。采用這種方式的缺點是工作強度高，信息量小，傳遞滯后。

第二種，在生產(chǎn)現(xiàn)場設置電子顯示屏（LED），以數(shù)字顯示方式發(fā)布傳遞。采用這種方式，雖然工作強度降低，傳遞效率稍顯提高，但由于受到顯示屏安裝位置、數(shù)量、尺寸等的限制，信息量仍顯不足，且由于其不可操作性（只讀），故生產(chǎn)工藝操作人員無法調(diào)用查詢同一計量參數(shù)在不同時間的記錄，因此不利于對比分析，以改進生產(chǎn)工藝。

因此，采用目前市場流行的通用型民用級智能移動終端與工業(yè)自動化PLC構建配方打葉計量系統(tǒng)，以克服上述傳統(tǒng)發(fā)布方式的缺點，并具有高效、及時、大信息量的實時發(fā)布及歷史數(shù)據(jù)查詢的功能，提高打葉復烤加工工藝品質(zhì)。

1 方案設計

目前，智能移動終端與無線數(shù)據(jù)傳輸應用在各行業(yè)迅速普及，范圍寬廣，操作靈活，可高效進行數(shù)據(jù)的實時傳輸交流，這些特點可初步滿足我們對配方打葉計量系統(tǒng)平臺構建。

原型設計方案是采用目前市場流行的通用型民用級智能移動終端與工業(yè)自動化PLC構建配方打葉計量系統(tǒng)，其如下圖1所示。

圖1 配方打葉計量發(fā)布系統(tǒng)網(wǎng)絡示意圖

根據(jù)這一設計，我們選擇現(xiàn)在非常流行的iPod Touch / iPad / iPhone作為智能移動終端，其上運行工業(yè)級的專業(yè)無線人機界面監(jiān)控軟件（i-HMI）。

配方打葉計量系統(tǒng)主要由三部分組成：（1）控制系統(tǒng)：處理配方打葉計量參數(shù)的存儲、更新與發(fā)布。（2）無線系統(tǒng)：完成控制系統(tǒng)和智能移動終端的數(shù)據(jù)傳輸。（3）終端系統(tǒng)：完成打葉計量參數(shù)的發(fā)送及接收。

其中，控制系統(tǒng)選用美國Allen-Bradley公司的緊湊型可編程邏輯控制器，即CompactLogix L23E。無線系統(tǒng)選用美國ProSoft公司的Radiolinx RLXIB-IHW高性能工業(yè)熱點電臺。移動智能終端選用美國蘋果公司的iPod Touch及iPad，前者用于現(xiàn)場工藝操作人員接收相關工藝參數(shù)，后者用于質(zhì)檢人員進行配方打葉計量參數(shù)的發(fā)布。

2 硬件設計

2.1 硬件構成及安裝

配方打葉計量系統(tǒng)硬件安裝由兩部分組成：（1）電氣系統(tǒng)配置組裝：PLC控制箱及電臺箱。（2）無線熱點系統(tǒng)布設：包括無線熱點安裝地點選擇及電臺箱、天線的安裝調(diào)試。

其中，PLC控制箱的配置包含AB CompactLogix L23E緊湊型可編程邏輯控制器、MOXA EDS-205A以太網(wǎng)交換機、OMRON 24VDC電源模塊等，主要以卡軌方式安裝在一具有良好散熱及密封防塵的小型不銹鋼控制箱內(nèi)，以太網(wǎng)交換機用以完成L23E與主電臺的數(shù)據(jù)通訊，電源模塊用于為L23E及交換機提供所需的24V直流電源。

電臺控制箱的配置包含ProSoft Radiolinx RLXIB-IHW高性能工業(yè)熱點電臺、OMRON 24VDC電源模塊等，也主要以卡軌方式安裝在一具有良好散熱及密封防塵的小型不銹鋼控制箱內(nèi)，IHW電臺完成iOS智能終端之間的無線數(shù)據(jù)通訊，電源模塊用于為IHW電臺提供所需的24V直流電源。

無線熱點系統(tǒng)安裝位置的合理選定是保證整個配方打葉計量系統(tǒng)進行穩(wěn)定良好數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P鍵。經(jīng)過對廠區(qū)生產(chǎn)線設備的分布、現(xiàn)場工藝操作人員主要的操作位置細致的分析評估，選定將主電臺安裝在打葉里線一打機組與葉尖儲柜之間的檢修平臺上，該處位于廠內(nèi)所有檢修平臺的最高位置，將天線安裝高度在該處適當提高后，即可保證無線信號基本覆蓋全廠。考慮到主電臺距離廠房東部距離較遠，以及西北部、北部設備對無線信號的遮擋，增加另外兩部中繼電臺，分別安裝在打葉線與復烤機之間操作甬道正東墻（附近為副產(chǎn)品接料輸送軌道），以及安裝在廠房西北角墻（附近為預處理外線葉基儲柜）。

2.2 無線網(wǎng)通訊測試

電臺箱安裝完成后，我們將利用多種軟件對該工業(yè)熱點無線網(wǎng)絡進行通訊測試，過程如下：

第一步，利用ProSoft Wireless Designer無線設計軟件進行理論通訊評估，選定電臺型號為Radiolinx RLXIB-IHW，將電臺之間通訊距離，天線規(guī)格等主要參數(shù)輸入后，構建網(wǎng)絡拓撲結構，得到評估結果。根據(jù)評估結果，證明設計的無線熱點網(wǎng)絡結構是合理的。

第二步，利用ProSoft RadioLinx IH Browser軟件對上述三部電臺進行無線熱點組網(wǎng)配置。

這里，我們主要對電臺名稱、SSID、通訊模式、加密方式及密碼、網(wǎng)絡屬性進行設置，具體配置見表1。

按上述參數(shù)配置完成后，掃描無線熱點網(wǎng)絡，根據(jù)結果證明此時網(wǎng)絡名稱為i-HMI的工業(yè)無線熱點網(wǎng)絡已成功構建。

第三步，利用以Android操作系統(tǒng)為平臺的手機上運行的WiFi分析儀軟件分別對廠房內(nèi)主電臺中心、東北、東南、西南、西北以及PV1～PV9等位置進行測試，并由筆記本電腦通過無線熱點向PLC發(fā)送數(shù)據(jù)包50次，包大小為64字節(jié)，以測試無線通訊延時及丟包率，結果如表2所示。

表2 Ping測試結果

綜合上述各種綜合測試，可以認為以上i-HMI無線熱點網(wǎng)絡不僅具有良好的信號覆蓋強度，而且其優(yōu)良的通訊質(zhì)量也滿足設計要求。

3 軟件設計

配方打葉計量發(fā)布系統(tǒng)的軟件設計包括兩大部分，即可編程邏輯控制器梯形圖程序及i-HMI操作員界面數(shù)據(jù)源程序。

第一部分可編程邏輯控制器梯形圖程序主要完成配方打葉計量參數(shù)的存儲、更新與發(fā)布處理功能。根據(jù)實際工藝要求，我們首先需建立相應的數(shù)據(jù)表（標簽），然后在邏輯梯形圖的編輯中，主要要實現(xiàn)工藝參數(shù)的發(fā)布、發(fā)布后對現(xiàn)場操作員的發(fā)布提示、歷史記錄的顯示、對歷史記錄及發(fā)布數(shù)據(jù)區(qū)清零操作等功能。

第二部分，利用i-HMI軟件來創(chuàng)建配方打葉計量參數(shù)操作員發(fā)布界面。i-HMI的編程核心是要根據(jù)可編程邏輯控制器的數(shù)據(jù)表編輯相應的數(shù)據(jù)源文件，參考i-HMI數(shù)據(jù)編程指南，我們用文本編輯器進行編輯，其主要語法內(nèi)容如下：（1）由于使用的可編程邏輯控制器為CompactLogix L23E，其以TCP/IP太網(wǎng)通訊協(xié)議為EIP/NATIVE，故編寫如下語句：“# %protocol eip/native ”。（2）編寫完成后，將上述文件保存為CSV格式的文本文件，通過i-HMI工業(yè)熱點網(wǎng)絡下載到iOS終端中，然后運行。

工藝參數(shù)獨立發(fā)布功能便于質(zhì)檢人員只針對某一個參數(shù)進行發(fā)布操作，工藝參數(shù)統(tǒng)一發(fā)布便于質(zhì)檢人員進行參數(shù)的批量發(fā)布，這兩種發(fā)布功能獨立存在，互不影響，便于質(zhì)檢人員靈活選擇。

（下轉第231頁）（上接第222頁）

4 結束語

以上為智能移動終端在打葉復烤企業(yè)的典型應用，由于采用了i-HMI軟件強大靈活的與工業(yè)可編程邏輯控制器TCP/IP的通訊功能，因此未來的開發(fā)，我們還可利用其完成打葉復烤生產(chǎn)線設備的操作及監(jiān)控界面由傳統(tǒng)的HMI界面向智能移動平臺的過渡，i-HMI是對原有可編程邏輯控制器內(nèi)存標簽的深入利用，以編輯i-HMI運行所必需的數(shù)據(jù)源文件為核心。因此智能移動終端在打葉復烤企業(yè)非常適于推廣應用，以實現(xiàn)各種自動化生產(chǎn)設備的無線監(jiān)控。

參考文獻

[1] 劉立群，孫志毅，金坤善.基于MSP430單片機的超低功耗數(shù)據(jù)采集器設計[J].自動化儀表，2005.26（4）：30-31.

[2] 魏小龍.MSP系列單片機接口技術及系統(tǒng)設計實例[M].北京：北京航空航天大學出版社，2002：119-280.

[3] 楊立均，宮長榮.烤煙三段式烘烤操作技術[J].煙草科技，2004（7）：46-48.

[4] 張軍，古樂野.煙葉烤房監(jiān)測儀中的低功耗設計[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2004（9）：21-23.