制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳孟元

（安徽工程大學(xué)安徽省電氣傳動(dòng)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽蕪湖241000）

制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳孟元

（安徽工程大學(xué)安徽省電氣傳動(dòng)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽蕪湖241000）

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷設(shè)備制冷液灌注的信息化管理，讓生產(chǎn)線快速、準(zhǔn)確生產(chǎn)制冷設(shè)備，使生產(chǎn)管理部門及時(shí)、方便了解生產(chǎn)情況，研究面向制冷設(shè)備生產(chǎn)廠家的在線信息采集系統(tǒng)，為相關(guān)科研及生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)產(chǎn)品的編號(hào)，基于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)致冷設(shè)備制冷液的灌注，記錄每臺(tái)制冷設(shè)備的型號(hào)、灌注量，檢驗(yàn)設(shè)備是否合格，并生成Excel文檔，以備隨時(shí)查詢。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明：該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于空調(diào)、冰箱和致冷柜等各種致冷設(shè)備的制冷液的灌注、檢驗(yàn)和記錄。

制冷液；條碼槍；信息采集；VC++；MySQL；PLC

制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)主要用于空調(diào)、電冰箱、冷柜、制冰機(jī)等小型制冷機(jī)制冷液的灌注。目前有很多制冷液灌注信息采集方法，主要存在以下不足：其一，制冷液灌注信息主要通過人工收集儀表記錄數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行人工匯總，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；其二，制冷液灌注信息的驗(yàn)證具有一定的困難，其判斷方法是通過人工檢測(cè)加注灌的質(zhì)量進(jìn)行判別，方式相對(duì)落后，特別是判斷加液的類型更加困難，無法有效判別制冷液灌注質(zhì)量的好壞。因此，本文介紹了一種基于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）和PLC的制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)，其中數(shù)控灌注主要由PLC控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成［1-2］，信息采集由IPC的上位機(jī)系統(tǒng)完成。

1　基于IPC和PLC的硬件設(shè)計(jì)

制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由流量傳感器、條碼采集器、PLC、IPC等四大部分組成。PLC采用三菱FX-2N型的一種模塊化結(jié)構(gòu)的小型PLC，由于IPC使用RS232接口，且IPC與PLC傳輸距離在10 m以內(nèi)，所以PLC的通信接口使用FX2N-232-BD接口板。由于IPC通過串口與1個(gè)PLC、2個(gè)條形碼掃描器通信，因此硬件方面采用PCI-1620串口通訊卡擴(kuò)展串口數(shù)據(jù)。

圖1　制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的工作流程：首先由條碼采集單元檢測(cè)出產(chǎn)品的編號(hào)，然后將編號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)通訊卡傳送到IPC，IPC根據(jù)產(chǎn)品的編號(hào)提取此產(chǎn)品的特征代碼，并與MySQL數(shù)據(jù)庫中的信息對(duì)比；當(dāng)查詢到與產(chǎn)品相同的特征代碼時(shí)，調(diào)出數(shù)據(jù)庫中此特征代碼的名稱、制冷液的類型和灌注量等參數(shù)，并將這些參數(shù)通過數(shù)據(jù)通訊卡傳遞給PLC控制單元；PLC控制灌注執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品灌注制冷液，并通過流量傳感器時(shí)刻檢測(cè)制冷液的灌注量，由PLC實(shí)時(shí)傳遞給IPC；在灌注過程中，實(shí)時(shí)地將灌注量數(shù)據(jù)傳遞給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)產(chǎn)品的灌注結(jié)束后，IPC記錄該產(chǎn)品的編號(hào)、名稱、制冷液類型、灌注量、灌注起始及結(jié)束時(shí)間和灌注結(jié)果是否合格等信息，并存儲(chǔ)在指定文件中，自動(dòng)驗(yàn)證灌注產(chǎn)品質(zhì)量；條形碼信息驗(yàn)證單元再次檢測(cè)產(chǎn)品的編號(hào)，根據(jù)產(chǎn)品編號(hào)在已經(jīng)存儲(chǔ)的文件中查詢?cè)摦a(chǎn)品是否已經(jīng)灌注制冷液，判斷該產(chǎn)品制冷液類型是否正確以及灌注結(jié)果是否合格等情況，當(dāng)產(chǎn)品不合格時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警指示。

2　系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)采集

IPC通過串口與條形碼掃描槍通信，使用條形碼掃描槍讀取每件產(chǎn)品的序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)的前4位數(shù)據(jù)（型號(hào)代碼）調(diào)取工控機(jī)數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)產(chǎn)品需要灌注制冷劑的類型以及灌注量等相關(guān)信息。

2.2制冷液灌注

IPC將調(diào)取的制冷劑類型以及灌注量等相關(guān)信息傳遞給下位機(jī)PLC，由下位機(jī)PLC完成制冷液的灌注，并將灌注量、灌注類型和灌注時(shí)間等參數(shù)傳遞給IPC。

2.3信息記錄

制冷液灌注完成后，產(chǎn)品的序列號(hào)、灌注的制冷劑類型、灌注量，灌注時(shí)間，以及灌注所使用IPC的IP地址等參數(shù)將記錄于一個(gè)記事本文體，文檔的文件名以年月日分鐘秒為名稱，以避免文件的重名，可用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上傳。同時(shí)為了方便現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)情況的查閱，信息也記錄為一個(gè)以年月日為文件名的記事本文體，內(nèi)容匯總以上各項(xiàng)記錄。在每次生產(chǎn)完成后，所生產(chǎn)產(chǎn)品的信息及參數(shù)同樣匯總于Excel表格中。

2.4產(chǎn)品的檢驗(yàn)

當(dāng)產(chǎn)品灌注完成后，經(jīng)過驗(yàn)證條形碼掃描槍再次讀取產(chǎn)品的序列號(hào)，并與已經(jīng)記錄的產(chǎn)品序列號(hào)對(duì)比，判斷該產(chǎn)品是否已經(jīng)完成灌注。

2.5參數(shù)設(shè)置

對(duì)制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括IPC與PLC的通信端口及通信速率、IPC與條形碼掃描槍的通信端口及通信速率、使用IPC的網(wǎng)卡IP地址以及記錄表數(shù)據(jù)保存路徑等。

2.6產(chǎn)品型號(hào)代碼存儲(chǔ)

同一型號(hào)代碼的產(chǎn)品具有相同的條碼類型、名稱、制冷劑類型和充注量，必須提前存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)使用MySQL數(shù)據(jù)庫。

3　系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按系統(tǒng)的組成進(jìn)行分步驟軟硬件開發(fā)和測(cè)試，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行集成組裝。當(dāng)綜合性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，安裝到實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試和應(yīng)用［3-15］。結(jié)果表明，系統(tǒng)總體性能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，尤其在簡(jiǎn)化設(shè)備安裝布線、提高系統(tǒng)移動(dòng)性和便捷性等方面效果十分顯著。

按照測(cè)試要求，設(shè)計(jì)的制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)由1臺(tái)IPC和多路數(shù)據(jù)通訊卡及相應(yīng)的條形碼采集器組成，安裝在制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)生產(chǎn)線首末端的兩個(gè)工位上。生產(chǎn)線由PLC根據(jù)工控機(jī)發(fā)出的協(xié)調(diào)信號(hào)進(jìn)行控制。首端的條形碼采集單元負(fù)責(zé)產(chǎn)品的信息采集；末端的條碼驗(yàn)證單元完成產(chǎn)品的驗(yàn)證檢測(cè)。

3.1基本操作

3.1.1開機(jī)

IPC在正常情況下開機(jī)時(shí)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行MySQL數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫起動(dòng)之后，制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)起動(dòng)，首先根據(jù)配置文件提示開機(jī)后的IPC與PLC以及條形碼掃描槍的通信情況。如果通信失敗，IPC給出提示，這時(shí)可以由人工設(shè)置通信接口。設(shè)置完成后，配置文件自動(dòng)保存，下次運(yùn)行時(shí)調(diào)用。

3.1.2關(guān)機(jī)

直接點(diǎn)擊上位機(jī)界面上的“系統(tǒng)退出”鍵，約1 s后，屏幕顯示當(dāng)天的產(chǎn)品工作量。點(diǎn)擊上位機(jī)界面上“確定”鍵后，IPC自動(dòng)關(guān)閉。IPC可隨時(shí)進(jìn)行關(guān)機(jī)。由于記事本文件采用的是實(shí)時(shí)保存，所以在突然掉電的情況下也不會(huì)影響文件的記錄。

3.1.3復(fù)位

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可能會(huì)由于用戶錯(cuò)誤操作等原因造成IPC異常現(xiàn)象，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重啟動(dòng)，這個(gè)過程稱之為“復(fù)位”。按下上位機(jī)界面上的“系統(tǒng)復(fù)位”鍵，屏幕顯示“內(nèi)容將復(fù)位”，系統(tǒng)將重新運(yùn)行。

3.2標(biāo)準(zhǔn)型菜單操作

3.2.1主界面各顯示項(xiàng)功能

Bar Code（條形碼）：顯示產(chǎn)品的序列號(hào)，序列號(hào)的前4位代表產(chǎn)品的類型。

Modal Name（名稱）：顯示產(chǎn)品的名稱。

Type（類型）：顯示產(chǎn)品所要灌注制冷液的類型。

Pre-Volume（預(yù)灌注量）：顯示產(chǎn)品所要灌注制冷液的質(zhì)量。

Real-Volume（實(shí)時(shí)灌注量）：顯示產(chǎn)品灌注制冷液的實(shí)時(shí)量。

Status（過程狀態(tài)）：顯示IPC的工作過程，包括準(zhǔn)備、抽真空和加液，以及灌注是否完成。

Quality（是否合格）：顯示產(chǎn)品的檢驗(yàn)結(jié)果，并給出檢驗(yàn)說明。當(dāng)合格時(shí)，產(chǎn)品順利通過；當(dāng)不合格時(shí)，IPC傳送信號(hào)給PLC，發(fā)出報(bào)警，并記錄于記事本文件。

顯示界面的表格：完成一件產(chǎn)品后，將產(chǎn)品的相關(guān)信息實(shí)時(shí)顯示出來供現(xiàn)場(chǎng)人員查看。

3.2.2主界面各菜單項(xiàng)使用

System Set（系統(tǒng)設(shè)置）：用于設(shè)置IPC與PLC的通信端口及通信速率、IPC與條形碼掃描槍的通信端口及通信速率、使用IPC的網(wǎng)卡IP地址以及記錄表數(shù)據(jù)保存路徑等。

Bar Code（條碼設(shè)置）：用于設(shè)置同一類型產(chǎn)品的條碼類型、名稱、制冷劑類型和充注量，并保存在MySQL數(shù)據(jù)庫中。

Save Excel（保存數(shù)據(jù)）：用于手動(dòng)保存當(dāng)前顯示表中操作產(chǎn)品的相關(guān)信息。

Alarm Reset（報(bào)警復(fù)位）：當(dāng)出現(xiàn)不合格產(chǎn)品時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，此時(shí)由操作人員取出不合格產(chǎn)品，手動(dòng)解除報(bào)警。

System Reset（系統(tǒng)復(fù)位）：在IPC運(yùn)行過程中，可能會(huì)由于用戶錯(cuò)誤操作等原因造成IPC異常現(xiàn)象，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，使IPC能正常運(yùn)行。

3.3部分功能操作

3.3.1系統(tǒng)設(shè)置

在系統(tǒng)運(yùn)行界面上，點(diǎn)擊“System Set”鍵，進(jìn)入“系統(tǒng)設(shè)置”界面。在此界面設(shè)置IPC與PLC通信的端口號(hào)及波特率、工控機(jī)與條碼槍通信的端口號(hào)及波特率。其中條碼槍A和B用于灌注致冷液前的產(chǎn)品序列號(hào)掃描，并啟動(dòng)灌注環(huán)節(jié)，條碼槍C用于產(chǎn)品檢驗(yàn)。

PLC通訊口基本參數(shù)設(shè)置：波特率為19 200 bps；數(shù)據(jù)位為8；停止位為1；奇偶校驗(yàn)為無；協(xié)議頭為無；協(xié)議尾為無。其他為默認(rèn)值。

條形碼掃描槍通訊口基本參數(shù)設(shè)置：波特率為9 600 bps；數(shù)據(jù)位為8；停止位為1；奇偶校驗(yàn)為無；軟件握手為無；協(xié)議頭為STX 02H；協(xié)議尾為ETX 03H；以上參數(shù)中部分為條形碼掃描槍默認(rèn)參數(shù)，不需特殊設(shè)置。

通信設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“連接”鍵進(jìn)行通信連接測(cè)試。測(cè)試成功無提示，若測(cè)試失敗，則給出警告提示。

在系統(tǒng)設(shè)置界面可以設(shè)置IPC的代號(hào)及其網(wǎng)卡的IP地址，記錄的數(shù)據(jù)文件路徑可以通過“瀏覽”進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“確定”鍵，退出系統(tǒng)設(shè)置回到主界面。

3.3.2條碼設(shè)置

在主界面上點(diǎn)擊“Bar Code”鍵，進(jìn)入“條碼設(shè)置”界面，需要手動(dòng)添加產(chǎn)品的型號(hào)代碼、名稱、制冷劑類型和預(yù)充注量。當(dāng)這些參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“添加”鍵，數(shù)據(jù)將顯示到數(shù)據(jù)表中，同時(shí)將記錄增加到MySQL數(shù)據(jù)庫中。對(duì)每條記錄進(jìn)行修改、刪除處理，點(diǎn)擊相應(yīng)的“修改”鍵和“刪除”健即可。在修改數(shù)據(jù)時(shí)，不可對(duì)數(shù)據(jù)的型號(hào)代碼進(jìn)行修改，每一步的操作都會(huì)顯示在數(shù)據(jù)表中，MySQL數(shù)據(jù)庫也同步更新。

當(dāng)記錄條件較多時(shí)，輸入相應(yīng)型號(hào)代碼后點(diǎn)擊“檢索”鍵可查找該型號(hào)代碼是否已經(jīng)輸入。條碼設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“返回”鍵，退出條碼設(shè)置界面回到主界面。

3.3.3Excel保存

在主界面點(diǎn)擊“Save Excel”鍵，將當(dāng)前的工作記錄保存在Excel文檔中。

4　結(jié)束語

本文主要介紹制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)中硬件模塊的設(shè)計(jì)方案、軟件開發(fā)的主要流程以及應(yīng)用檢驗(yàn)效果。軟件應(yīng)用系統(tǒng)以Windows XP系統(tǒng)為平臺(tái)，使用的VC++6.0開發(fā)工具集成了C++語言的開發(fā)模塊，利用MFC類庫快速開發(fā)界面的程序以方便用戶使用。針對(duì)制冷液數(shù)控在線采集系統(tǒng)的特點(diǎn)，開發(fā)數(shù)控灌注軟件，實(shí)現(xiàn)制冷液灌注的自動(dòng)化。本文介紹的制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)充分發(fā)揮了IPC和PLC數(shù)控功能的優(yōu)點(diǎn)，可大幅提高系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)率。依據(jù)本文設(shè)計(jì)的制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)已在蘇州三星電子有限公司穩(wěn)定運(yùn)行超過1年（見圖2）。

圖2　系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)

［1］趙益富，王振友，趙連軍，等.PLC控制在溫度計(jì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014（11）：94-97.

［2］李紅萍.基于MCGS的S7300 PLC液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.自動(dòng)化與儀器儀表，2013（1）：55-56，59.

［3］徐照興，劉武.基于B/S模式的高職畢業(yè)生就業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012，29（9）：297-300.

［4］黃磊，刁勇，李明建，等.煤礦防突信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.西南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013（2）：148-154.

［5］張秀萍，易金聰.基于電子認(rèn)證的醫(yī)院藥方處方管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012，29（9）：153-154，198.

［6］徐暉，魏理豪，王甜，等.基于軟件全生命周期的電力行業(yè)信息系統(tǒng)測(cè)評(píng)服務(wù)體系研究［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012，29（11）：239-243.

［7］申斌，張桂青，胡華，等.建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)下諧波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2013，30（5）：36-40.

［8］張興國(guó)，劉學(xué)軍，陳健兵.基于GIS青藏公路基礎(chǔ)信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2013，30（2）：93-97.

［9］張家源，朱燕琴，張建華.工控MCGS組態(tài)軟件在農(nóng)業(yè)灌溉信息化管理工程中的應(yīng)用［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，42（5）：138-142.

［10］陳國(guó)年，方康玲，劉曉玉.基于MCGS的定氧加鋁自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］.湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，22（6）：80 -82.

［11］沈泓，呂明旭，李妍.基于MCGS的洗煤廠蓄水池系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2008，26（4）：394-397.

［12］王康民，李學(xué)忠.組態(tài)軟件MCGS在地方煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用研究［J］.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39（S2）：251-252.

［13］李斌，郎朗，朱恒.基于組態(tài)技術(shù)和VVVF驅(qū)動(dòng)控制的連鑄機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究［J］.安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（1）：41-43.

［14］陳孟元，孫書誠(chéng)，王虎.基于圖像識(shí)別的尋跡智能車設(shè)計(jì)與研究［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，27（3）：80-84.

［15］陳孟元，陳躍東.減速離合器噪音在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2012，48（26）：215-218.

（責(zé)任編輯楊黎麗）

Design and Realization of Refrigeration Fluid Online Information Acquisition System

CHEN Meng-yuan
（Anhui Key Laboratory of Electric Drive and Control，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China）

To achieve informative management on the infusion of refrigeration fluid and keep the manufacturer of refrigeration equipments rapid and accurate，especially for mastering the production promptly and conveniently，one manufacturers oriented online information acquisition system was studied on to provide technical support for related research and production.The system detected the serial number of products automatically and poured refrigeration fluid into equipments based on industrial control computer.The system recorded the model and perfusion of equipment refrigeration and examined their quality，then generated one Excel document for querying conveniently.Practical application results show that the system can be widely applied to the infusion，inspection and recording of refrigeration fluid in various type of equipments，such as air conditioners，refrigerators and freezers.

refrigeration fluid；barcode gun；information acquisition；VC++；MySQL；PLC

TG249.7；TM921.51

A

1674-8425（2015）04-0102-05

10.3969/j.issn.1674-8425（z）.2015.04.020

2014-12-03

安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2013A041）

陳孟元（1984—），男，安徽蕪湖人，碩士，講師，主要從事自動(dòng)檢測(cè)與軟件開發(fā)工作。

陳孟元.制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015（4）：102 -106.

format：CHEN Meng-yuan.Design and Realization of Refrigeration Fluid Online Information Acquisition System［J］.Journal of Chongqing University of Technology：Natural Science，2015（4）：102-106.