分類號密級UDC學校代碼11065碩士學位論文基于梅特勒托利多稱重儀表的配料監管系統焦建靜指導教師徐世許教授學科專業名稱控制工程論文提交日期論文答辯日期答辯委員會主席摘要在化工、冶金、建材、食品、飼料加工等行業的生產過程中，原料的配料環節是生產的關鍵，配料的優劣直接影響著產品的質量和企業的效益。在配料生產中，經常會遇到多個種類的物料按照不同配比形成多個配方的情況。傳統的人工操作模式存在操作繁瑣的缺點，更為不利的是缺乏有效的監管系統易出現不規范操作，導致物料重量和種類不符合標準配方的要求，導致配料質量下降，給生產帶來不良因素。設計配料監管系統，實現配方管理、配料操作監控、數據查詢、生產數據管理等功能，對生產過程進行有效監管，減少了人為的誤操作，滿足生產工藝的要求。本課題主要工作集中在（1）介紹了梅特勒托利多智能工業臺秤的分類和特點，著重介紹了BBA238的硬件組成和功能，分析了梅特勒托利多標準連續輸出協議和CTPZ命令集。（2）介紹了歐姆龍HOSTLINK串行通信協議的通信原理，著重分析了測試、讀IR區和寫IR區命令。（3）在深入了解希杰飼料企業的配料工藝要求和配料環節的控制方式的基礎上，提出了配料監管系統的整體方案，該系統硬件包括梅特勒托利多工業臺秤、上位計算機和PLC等，以可視化編程工具VISUALBASIC60為開發平臺，設計了配料監管軟件，實現配方管理、配料操作、數據查詢追溯、物料分類統計的功能，該系統運行穩定可靠。經過安裝和調試，系統運行良好，采用配料監管控制模式，并可以通過網絡實現多個配料點的集合控制，提高生產過程的自動化水平，減少了人為的誤操作，滿足生產工藝的要求。關鍵詞VISUALBASICPLC配料監管數據追溯ABSTRACTINTHECHEMICALINDUSTRY,METALLURGY,BUILDINGMATERIALS,FOODANDFEEDPROCESSINGINDUSTRIESSUCHASTHEPRODUCTIONPROCESS,THERAWINGREDIENTSARETHEKEYASPECTSOFTHEPRODUCTION,THEINGREDIENTSDIRECTLYAFFECTTHEEFFECTIVENESSOFTHEQUALITYOFPRODUCTSANDBUSINESSESINTHEPRODUCTIONOFINGREDIENTS,OFTENENCOUNTERSITUATIONSSEVERALRECIPESTOFORMAPLURALITYOFTYPESOFMATERIALSINACCORDANCEWITHDIFFERENTPROPORTIONSTHETRADITIONALMODEOFEXISTENCETEDIOUSMANUALOPERATIONDRAWBACKISTHELACKOFMOREUNFAVORABLEEFFECTIVEREGULATORYSYSTEMPRONETONONSTANDARDOPERATIONS,RESULTINGINWEIGHTANDTYPEOFMATERIALDOESNOTMEETTHEREQUIREMENTSOFTHESTANDARDFORMULA,RESULTINGINLOWERQUALITYINGREDIENTSTOPRODUCEADVERSEFACTORSDESIGNBATCHINGREGULATORYSYSTEM,RECIPEMANAGEMENT,BATCHINGOPERATIONMONITORING,DATAQUERY,DATAMANAGEMENTANDOTHERFUNCTIONS,EFFECTIVEMONITORINGOFTHEPRODUCTIONPROCESS,REDUCINGTHEHUMANMISUSE,TOMEETPRODUCTIONREQUIREMENTSTHEMAINSUBJECTOFTHEWORKFOCUSEDON1DESCRIBESTHEMETTLERTOLEDOINTELLIGENTINDUSTRIALSCALESCLASSIFICATIONANDCHARACTERISTICS,HIGHLIGHTINGBBA238HARDWARECOMPONENTSANDFEATURES,ANALYSISOFMETTLERTOLEDOSTANDARDCONTINUOUSOUTPUTPROTOCOLSANDCTPZCOMMANDSET2DESCRIBESTHECOMMUNICATIONPRINCIPLEOMRONHOSTLINKSERIALCOMMUNICATIONPROTOCOL,ANALYZESTHETEST,READANDWRITEIRIRREGIONAREACOMMAND3TOLINKTHEINGREDIENTSFORTHESTUDY,INDEPTHUNDERSTANDINGOFBATCHINGSYSTEMPROCESSREQUIREMENTSANDEXISTINGCONTROLMETHODSONTHEPROPOSEDREGULATORYSYSTEMOVERALLSCHEMEOFINGREDIENTS,THESYSTEMHARDWAREINCLUDESMETTLERTOLEDOINDUSTRIALSCALES,PCCOMPUTERANDPLCTOVISUALPROGRAMMINGTOOLSFORVISUALBASIC60DEVELOPMENTPLATFORMDESIGNEDINGREDIENTSSUPERVISIONSOFTWARE,RECIPEMANAGEMENT,BATCHINGOPERATIONS,DATAQUERYTRACEABILITY,MATERIALSCLASSIFIEDSTATISTICALFUNCTIONS,THESYSTEMHASHIGHRELIABILITY,LOWFAILURERATE,ETCFEATURESAFTERINSTALLATIONANDCOMMISSIONING,THESYSTEMISRUNNINGWELL,USINGINGREDIENTSREGULATORYCONTROLMODE,ANDCANBEACHIEVEDTHROUGHANETWORKSETPOINTCONTROLOFMULTIPLEINGREDIENTS,INCREASETHELEVELOFAUTOMATIONOFTHEPRODUCTIONPROCESS,REDUCINGTHEHUMANMISUSE,TOMEETPRODUCTIONREQUIREMENTSKEYWORDSVISUALBASICPLCINGREDIENTSREGULATORYDATATRACEABILITY目錄第一章緒論111課題的背景112課題研究目的和意義113國內外研究動態214本文主要完成的工作2第二章梅特勒托利多工業臺秤及標準連續輸出協議421梅特勒托利多工業臺秤422工業臺秤BBA2385221BBA238的特點5222BBA238組成部分6223梅特勒托利多稱重儀表IND236723梅特勒托利多標準連續輸出協議924梅特勒托利多的CTPZ命令集11第三章歐姆龍HOSTLINK通信協議1331HOSTLINK通信協議簡介13311測試命令13312讀IR區命令14313寫IR區命令15第四章配料監管系統設計1641設計方案16411系統結構16412工作流程17413程序設計1842系統功能20421系統登錄20422配方管理23423配料操作26424數據查詢31425系統管理36426分類統計41第五章總結分析47參考文獻48攻讀學位期間的研究成果50致謝51學位論文獨創性聲明52學位論文知識產權權屬聲明52第一章緒論11課題的背景配料環節是化工、冶金、建材、食品、飼料加工等行業中決定產品質量的關鍵環節。配料精度的高低在很大程度上直接影響著企業產品的質量。傳統的配料方式為人工模式，人工操作模式不僅效率低，而且因配料現場噪音大、粉塵多、環境惡劣等因素嚴重損害工人健康狀況，更重要的是缺乏有效的監管措施，將人為誤差進入到了配料環節，使配料的精度和質量得不到可靠的保證，嚴重影響到產品質量。配料操作過程的生產數據在很多企業還采用人工記錄的模式，給統計和查詢歷史數據帶來不便，管理層難以實時地了解配料完成的質量、數量和原料的庫存情況，這就可能導致購買原料不及時或過多的問題，更嚴重的是不能及時了解配料產品的庫存情況。這可能延誤了產品的生產安排，進而造成經濟上不可挽回的損失1。應青島希杰飼料企業的生產要求，在原有的配料生產模式基礎上引入配料監管系統，實現配料精度和配料質量穩定性的提高，達到了生產線自動化改造的目的，提高了配料生產效率，并對歷史生產數據進行管理。針對這些情況，本課題進行了配料監管系統的開發和設計，并完成在生產線上的安裝和調試，且穩定運行。近幾年來隨著計算機控制系統的發展和廣泛應用，配料監管控制方案也在不斷改進。目前，配料監管系統的過程控制可由PLC來實現，上位計算機來完成配方管理、屏幕人機對話、數據查詢追溯、生產數據統計分析的工作。在微處理器技術發展的推動下，配料系統中的稱量儀表也在不斷地更新換代，使得智能稱重儀表已在工業領域得到普遍應用。稱量儀表的性能也變得越來越強大和豐富，具備了清零和去皮的基本稱重功能，同時也支持多種通信方式2。結合配料監管系統的實際工作情況，采用VISUALBASIC60作為開發平臺，歐姆龍CP1E系列PLC作為執行機構，來實現對配料監管的運行操作與狀態監控。12課題研究目的和意義在眾多行業的工業生產過程中，原料的配料環節是產品生產的關鍵，配料的優劣直接影響著產品的質量和企業的效益，同時配料效率也決定了產品的質量能耗、成本等各項經濟指標。原料成分穩定、配料組成成分均勻對生產效益起著關鍵性的作用。在工業生產中，經常會遇到多種物料按不同配比或種類形成多個配方的情況。在傳統手工操作模式下，需要根據生產配方，人工添加物料量的重量達到標準，這種人工操作方式缺乏有效的監管手段，給生產帶來不良因素，并且生產數據無法實時的查詢和保存。然而自動配料生產線的成本和復雜的操作使得中小企業望而卻步，這就不利于提供生產的自動化水平和效率。因此開發一種新型和簡單易用的配料監管控制方式對于中小企業的生產有著很重要的意義，通過配料監管軟件，實現配方管理、配料操作控制、數據查詢追溯、生產數據管理等功能，實現配料操作過程的監管控制，減少人為因素，提供配料工藝的精度。13國內外研究動態配料控制系統一直跟隨自動化的發展在不斷的進步，由最初的完全手工操作到機械輔助的半自動化作業，再到電子的自動化控制，技術上推陳出新，不斷更新換代。在電子技術和計算機控制系統的快速發展和在各個行業中廣泛應用的背景下，配料行業也受益于科技和時代的進步，使得配料技術和監管系統迎來全新的面貌。3CCOMMUNICATION，COMPUTER，CONTROL等相關的一系列創新和技術被應用到配料工業中，使之能夠實現自動配料，并具有極高的效率與質量，經濟效益顯著1。我國的飼料工業在70年代后期才開始逐步形成規模，在起步較晚的情況下，隨著國家頒布飼料工業發展的相關草案后，飼料工業發展速度較快，并取得了顯著的進步和成果3。飼料工業的迅速發展離不開飼料機械工業的不斷進步，飼料機械工業已經由原來的采購國外飼料加工設備和生產線的情況逐步改善到可自主研發出國產的成套的飼料加工設備，并且這其中以2T/H和25T/H為代表的生產設備性能已經達到國際化水平，極大的推動了飼料行業的發展。飼料加工設備的高效率和穩定運行得益于的電氣控制系統的不斷升級，電氣控制系統的自動化水平和復雜配料工藝的精細化控制也得到很大的提升。但在眾多中小企業中引進成套的自動化配料系統無論是從生產成本還是工人操作水平來看都是不切實際的，這就使得在中小企業中還是采用人工配料的生產模式，在該模式下因人為因素導致生產質量無法保證。14本文主要完成的工作本課題的研究以梅特勒托利多的工業臺秤BBA238為硬件基礎，以可視化編程工具VISUALBASIC60為軟件基礎進行設計和開發，分析研究了BBA238的特性及功能，在工業中的廣泛應用，并研究了歐姆龍HOSTLINK協議的通信原理，研究了VB中多個控件的屬性和事件方法，進行編程、調試和分析，主要工作集中在分析飼料工業中配料環節現狀，闡述了梅特勒托利多工業型臺秤的分類和特點，重點介紹了BBA238的硬件配置和功能。闡述了歐姆龍PLC的分類和特點，重點介紹了CP1E的硬件組成和功能，研究了歐姆龍HOSTLINK協議的通信原理。介紹控制系統的設計方案，包括系統硬件構成和配料工作流程，著重研究VB中MSCOMM控件的屬性和事件方法，進行編程、調試和分析，設計開發配料監管系統，對人工配料的全程進行數據采集與記錄，實現規范化管理，從而提高配料質量。系統經調試已投入運行，完全達到預期目的。最后進行了總結分析。第二章梅特勒托利多工業臺秤及標準連續輸出協議21梅特勒托利多工業臺秤梅特勒托利多作為全世界精密儀器和衡器飛領先的制造商，其產品種類和系列齊全，涵蓋了包括實驗室分析儀器、工業衡器、商業衡器、稱重系統、天平在內的眾多領域。梅特勒托利多的工業臺秤應用于在生產要求快速和準確稱量的場合，其出色的混合、計數和自動檢重的功能也滿足了工業領域的特定要求，進而有效的提高了工業生產過程的速度。梅特勒托利多的工業臺秤防護等級達到IP69K使得它能在任何惡劣的工業環境中穩定工作。產品提供了從06至600KG不等的稱重量程范圍，而稱重精度卻高達60,000E，產品設計巧妙，占用生產空間小可方便擺放，提供可選軟件包實現了不同的創新稱重功能，友好的操作界面簡化用戶操作，實現以較少的勞動力獲得最高的生產效率。梅特勒托利多基本型工業秤是以合理的價格提供可靠且堅固耐用的秤，其產品因功能、應用行業和適應環境不同而進行分類。這其中較為普遍和具有代表性的產品包括計數秤、超載/欠載檢重秤、平臺秤、基本型工業秤等。1計數秤計數秤的產品包括多功能計數秤ICS685、先進的計數秤ICS465、基本計數秤ICS445、緊湊式計數秤ICS241等。現以多功能計數秤ICS685為例介紹計數秤的特點和功能。ICS685計數秤是專門用于快速生產，為生產提過精確計數。它的特點是（1）配備的真彩TFT顯示屏使得操作更加直觀，在稱重信息讀取時更加清晰，將實際稱重或計數結果與目標值比較后通過不同顏色清楚的表示出高于，低于或符合的狀態，主要功能靈活耐用。（2）選用了堅固的鑄鋁外殼和耐用的輕觸薄膜鍵盤，使得防護等級達到了IP65，提高了耐久性與靈活性，利用可更換的電池套件可支持最多可持續15小時的移動操作。（3）顯示分度數最高可達610000D；全自動校準技術FACT；量程從06KG到600KG。（4）智能計數功能，最多可連接4個秤臺；平均單重優化；高級用戶操作向導。（5）具有強大的數據統計和累加功能，可實現對稱重和計數歷史數據的追溯。2超載/欠載檢重秤超載/欠載檢重秤的產品包括超載/欠載中的檢重秤ICS669和ICS449，以ICS669為例說明該產品的特點。使用ICS669可以實現對多個重量范圍（等級）進行檢重的功能，也就是分級功能，ICS669通過用戶管理功能有效提高了安全性，采用堅固的材質與雙重密封技術來確保防塵防水。全彩TFT屏幕提供出色的可讀性。3PFA220平臺秤PFA220平臺秤為堅固耐用無框碳鋼結構，可實現快速稱重，適合應用于貨物拼裝、轉運、出貨/接收等行業，也可為初始企業節省成本效益。提高了操作速度和生產效率。4基本型工業秤基本型工業秤的產品包括不銹鋼臺秤BBA236和BBA238、經濟型工業臺秤BBA231和臺秤BBA211。這類臺秤的最大特點是在惡劣與潮濕的工業環境下也能實現精確的稱重和穩定的工作。22工業臺秤BBA238221BBA238的特點工業臺秤BBA238采用堅固耐用的不銹鋼秤體，該秤配有密封焊接稱重傳感器，操作簡易和移動方便。它適合直接稱重、超重/欠重檢重、平均單重優化計數、總計、動物稱重等場合。它的特性和優點是（1）配備的液晶顯示器的白色背光可以根據燈光條件進行調節來保證顯示清晰，方便讀取稱重信息；（2）面板設置實現開/關、歸零、去皮、清除、打印功能的操作鍵，另外設置可根據需求自定義功能的按鍵；（3）采用堅固耐用的不銹鋼材質和密封焊接技術，使得包含稱重傳感器在內的秤臺即便是在惡劣環境中也能穩定和長久使用，防護等級達到IP68/IP69K。（4）秤臺設計精密且堅固，達到衛生標準，開放的結構便于快速和徹底地完成清潔。（5）配備可充電電池，在斷電情況下仍可連續使用80小時。BBA238的規格如表21所示。表21BBA238規格表最大秤值600KG顯示分度值200G典型顯示分度數6000D秤臺尺寸600X800MM材質終端外殼不銹鋼14301/AISI304秤臺架不銹鋼14301/AISI304稱重盤拉絲不銹鋼14301/AISI304稱重傳感器不銹鋼、密封鍵盤7個薄膜按鍵（開/關、歸零、去皮、功能、清除、打印，功能1和2）顯示器7段60MM/236“，帶白色背光的液晶顯示器電源85264VAC,50/60HZ防護等級終端IP65/IP67；秤臺IP68/IP69K應用直接稱重、超量/欠量檢重、計數、累計、動物稱重接口RS232特性可充電鎳氫電池組功能日期和時間RTC，X10，打印、單位轉換、目標存儲配件不銹鋼車、壁式安裝支架222BBA238組成部分BBA238不銹鋼秤硬件部分包括秤臺、碳鋼立桿和稱重儀表。1秤臺BBA238工業臺秤采用的秤臺為PBA655X，該秤臺設計具有耐久性和可靠性，防護等級為IP65使其適用于干燥和灰塵污染的工業環境中，提供出色的稱量和計數精確度，在貨運、檢測、制造、倉儲、包裝和運輸等領域中應用廣泛。該秤臺最大稱量范圍是120KG/200LB，秤臺尺寸是600MM800MM。BBA238秤體如圖21所示。圖21BBA238秤體2立桿BBA238不銹鋼秤采用碳鋼立桿，其強度、硬度、塑性、韌性和焊接性能都比較好，可鍛可沖壓性好，同時具有較好的抗腐蝕性，其尺寸為900MM，可滿足工藝要求。3稱重儀表BBA238不銹鋼秤搭載的稱重儀表為IND236，IND236工業秤重儀表為在多種稱重應用中都提供靈活的解決方案。該儀表支持交流220V供電，為方便攜帶也可使用電池來供電。IND236可接收來自稱重傳感器的2MV/V和3MV/V模擬量信號，將該信號轉換為重量值顯示出來，IND236能夠提供精確測量的稱重量程范圍從克到千克級不等。在IND236的標準應用中包括清零、去皮等基本稱量功能，還提供了動態稱重、動態檢重、計數和累加等擴展功能?？深A定義的打印模板通過打印輸出命令向打印機和電腦的應用程序發送稱重交易信息，完成打印和通信。223梅特勒托利多稱重儀表IND236BBA238不銹鋼秤采用的稱重儀表為IND236，它的特點和功能是（1）IND236采用堅固耐用的不銹鋼材質來達到防塵防水的要求。（2）可支持一個模擬稱重傳感器秤臺，可同時支持最多4個350稱重傳感器。（3）提供可調節白色背光和圖形圖標的LCD顯示器，在各種燈光條件下清晰讀數。（4）通過85264VAC或內部電池組供電。（5）提供一個用于異步、雙向通訊的標準串行端口（COM1）。（6）支持下列選件板實現RS232，RS422和RS485串行通信的電氣隔離的COM2接口，USBDEVICE接口，離散的輸入輸出接口。（7）在面板上配備了實現清零，皮重，清除等基本稱重功能的按鍵，還配置了的自定義功能按鍵和打印按鍵。（8）可以選擇的主要計量單位和第二計量單位，包括克、千克、磅和盎司。（9）當采用電池供電時，具有自動關閉稱重儀表和背光到時熄滅的特點，有益于節能和延長電池的使用壽命。IND236使用具有白色背光的半透式7段LCD顯示器。主要字符高度是40MM。前面板如圖22所示，包括顯示器和鍵盤。圖22IND236前面板2231通訊因配料監管系統運行在上位機上，上位機要實時顯示稱重儀表的重量值，并且要完成去皮功能，這就需要采用RS232C通信，這就需要在稱重儀表和上位機上配置相同的串口參數。在稱重儀表中的F4菜單項用于設置與通訊相關的參數。在稱重儀表的F41用于配置COM1。在F41COM1為IND236儀表的默認通訊端口，采用RS232通訊方式。在其子菜單F411中用于配置COM1端口的連接協議或模式，可設置的選項如表22所示。表22COM1端口的連接協議或模式協議/模式描述打印（默認）打印當前稱重模式下的重量相關信息自動打印自動打印當前稱重模式下的重量相關信息SICS通過梅特勒托利多標準接口命令集SICS進行通訊連續輸出通過梅特勒托利多連續輸出方式進行通訊在F413端口參數的子菜單F4131中選擇波特率，串行端口的波特率選項有1200，2400，4800，9600默認,19200，38400，57600，115200。在子菜單F4132中設置數據位及奇/偶校驗位，可配置的選項有8位無校驗默認，7位奇校驗；7位偶校驗；F4133子菜單用來設置是否啟用XONXOFF流控制，可設置的參數有ON啟用，OFF禁用默認；在F414配置校驗和，只有在F411選為梅特勒托利多連續輸出協議時，F414校驗和參數才可配置?？膳渲玫倪x項有ON啟用，OFF禁用默認。串口參數配置正確是完成通信的第一步，也是關鍵的一步。2232安裝電纜1連接器和電纜防水接頭IND236使用標準（IEC320C14）電源插座和DSUB9連接器用于RS232通訊。為保證稱重傳感器和選配件的防水等級，采用防水接頭與稱重儀表進行連接。IND236稱重儀表具備堅固耐用的外殼設計，使其適用于潮濕的工業環境。在安裝進入稱重儀表內部與外部選件進行連接時，需先將防水接頭套過連接電纜，再進行連接，這樣可保證良好的密封性和防潮性。電纜防水接頭如圖23所示。圖23電纜防水接頭2模擬稱重傳感器的連接對于承載模擬量信號的電纜，采用六芯的帶屏蔽層電纜。稱重傳感器采用6線制連接，屏蔽層需要接地或接稱重傳感器的屏蔽線。按照7條傳感器線的顏色和管腳注釋完成接線。稱重傳感器接線管腳注釋如表23所示。表23稱重傳感器接線管腳注釋連接器引腳EXCSENSIGSHIELDSIGSENEXC傳感器線正激勵正反饋正信號線纜屏蔽負信號負反饋負激勵3IND236的COM1串口連接對于IND236儀表，RS232連接器位于主板上。通訊電纜需先穿過防水接頭然后再連接到儀表上的RS232連接器，這樣可提高密封性。圖24所示為主板上RS232連接器的定義及連接方式。這其中RXD表示RS232的接收，TXD表示RS232的發送，GND表示參考地。圖24RS232連接器的定義及連接方式23梅特勒托利多標準連續輸出協議上位機要實時讀取稱重儀表的重量值需將儀表的串口通信參數設置為連續輸出模式。數據含有17或18個字節。梅特勒托利多大部分產品都支持連續輸出模式。梅特勒托利多標準連續輸出的格式如圖25所示。圖25標準連續輸出的格式連續輸出格式說明（1）ASCII文本開始字符（0X02），始終發送。（2）顯示的重量，可以是毛重或凈重。數據長度為6位，這其中不含小數點或符號。若重量數據長度不夠6位時在前面補空格。（3）皮重。六位皮重數據。字段中沒有小數點。（4）ASCII回車字符（0X0D）。（5）校檢位僅當通信參數設置為啟用校驗和時才發送。校驗和可檢測數據發送過程中是否出現錯誤。表24、表25和表26分別列出了標準連續輸出的狀態字節A位、B位和C位的定義。表24狀態字節A位的定義數位2，1和0210小數點位置000XXXXX00001XXXXX0010XXXXXX011XXXXXX100XXXXXX101XXXXXX110XXXXXX111XXXXXX數位4和343構建代碼011102115數位5始終1數位6始終0表25狀態字節B位的定義狀態位功能數位0毛重0，凈重1數位1符號，正0，負1數位2超出范圍1（超過量程或低于零點）數位3動態1，穩定0數位4LB0，KG1（參見狀態字節C，數位0，1，2）數位5始終1數位6上電后未捕捉到零1表26狀態字節C位的定義數位2，1和0210重量描述000LB或KG，由狀態字節B的數位4選擇001克（G）010不使用011盎司（OZ）100不使用101不使用110不使用111無單位數位3打印請求1數位4擴展數據X101，正常0數位5始終1數位6始終024梅特勒托利多的CTPZ指令集上位機可完成遠程的去皮功能依賴的是稱重儀表的CTPZ指令，在梅特勒托利多打印模式、連續輸出模式下都支持CPTZ指令集。CPTZ指令集中包括的命令字符以正確的格式發送給稱重儀表時，稱重儀表立即執行相應的功能。不需要終止字符。遠程ASCII命令字符包括（1）C清皮，回到毛重狀態；（2）T去皮（導致按鍵去皮）；（3）P打??；（4）Z清零；（5）S切換單位。遠程ASCII命令字符在發送時要求為大寫字母的格式。在配料監管系統中要實現遠程去皮功能，就需要通過串口通信發送CPTZ指令集中的大寫字母“T”命令來完成。第三章歐姆龍HOSTLINK通信協議31HOSTLINK通信協議簡介多臺歐姆龍PLC通過擴展的HOSTLINK單元可與上位計算機進行連接從而搭建形成HOSTLINK網絡通信系統。上位計算機按照HOSTLINK通信協議規范可實現對PLC的輸入輸出狀態和程序的更改或者編輯，達到實時監控其工作過程的目的，對網絡中各臺PLC進行統一監管，實現了系統的集散控制5。HOSTLINK網絡通信系統是基于HOSTLINK通信協議來實現的，在通信過程中，具有優先發送權的上位計算機首先發出啟動通信的命令，下位機的HOSTLINK通信單元收到該命令后，傳送給PLC來執行，然后將PLC處理后的結果返回給上位計算機，通信中的數據輪流進行交換，單位為幀5。HOSTLINK通信中發送的命令或返回的響應是以塊（一組傳送的數據）為單位的。命令塊是指由上位計算機傳送給HOSTLINK單元的數據塊，而響應塊則是指由HOSTLINK單元傳送到上位計算機的數據塊。無論是命令塊還是響應塊，塊起始部分都是設備號和標題，塊結尾部分都是校驗碼（FCS）和結束符。在響應塊中還包含了描述PLC執行結果的響應碼5。通過HOSTLINK網絡通信系統，上位計算機可統一監管系統中的PLC。上位計算機具有以下操作權限讀取或修改PLC的工作狀態，讀取PLC的錯誤信息，讀取或修改繼電器區（IRHRARLR）和數據區DM的數據，讀取或修改定時器和計數器的設定值及當前值，強制置位或復位某一指定通道或位，讀取或修改PLC程序，讀取或修改輸入輸出表等。上位計算機與PLC進行通信時，應滿足HOSTLINK通信協議規定的通信命令塊及響應塊的格式、通信中幀的大小和FCS校驗等要求。在通信時，上位計算機是具有主動權，PLC則是來被動的執行命令。在建立通信前，需在PLC的HOSTLINK單元上設置通信的單元號及通信方式，波特率，奇偶校驗等相關的通信參數。上位計算機的通信參數須和HOSTLINK單元的通信參數設置一致。在配料監管系統中用到的通信命令塊與響應塊介紹如下。311測試命令測試命令是指從主機向PLC發送一個數據塊，PLC不加修改地返回給主機。傳送的每一幀均作為一塊進行處理，而不管它使用的是結束符，還是分隔符。表31為測試的命令格式、響應格式和出現錯誤的響應。表31測試的命令格式、響應格式和出現錯誤的響應命令格式為單元號101100TS除CR以外的任意字符最大122個FCSCR響應格式為單元號101100TS除CR以外的任意字符最大122個FCSCR出現錯誤的響應為單元號101100TS響應碼161160CR從PLC返回給上位計算機的響應塊中含有反應執行結果的響應碼。如果PLC成功完成上位計算機的命令，則返回的響應碼為00，否則響應碼中含有出錯信息，響應嗎含義如表32所示。表32響應碼的含義響應碼含義響應碼含義00正常完成18幀長度錯01不能在運行方式下執行19命令不可執行02不能在監控方式下執行20不能建立I/O表03不能在安裝了PROM情況下執21PC的CPU出錯行04地址溢出數據溢出22指定的內存單元不存在0B不能在編程方式下執行23指定的內存單元寫保護0C不能在調試方式下執行A0因奇偶校驗錯而停止執行0D不能在LOCAL方式下執行A1因傳輸數據幀錯而停止執行10奇偶校驗錯A2因傳輸數據超限而停止執行11幀錯A3因傳輸數據FCS錯而停止執行12超限A4因傳輸數據格式錯而停止執行13校驗碼FCS錯A5因數字型數據錯而停止執行14命令格式錯A8因幀長度錯而停止執行15數據區錯B0程序區不是16K字節而不能執行16指令未找到312讀IR區命令從指定的通道開始，連續讀出指定數目的IR區通道的內容。表33為讀IR區的命令格式和響應格式。表33讀IR區的命令格式和響應格式命令格式為單元號101100RR起始通道號103102101100要讀的通道數103102101100FCSCR響應格式為單元號101100RR響應碼161160第一通道數據163162161160第二通道數據163162161160FCSCR313寫IR區命令從指定的通道開始，一個通道接著一個通道地把數據寫入IR區。讀IR區的命令格式和響應格式如表34所示。表34讀IR區的命令格式和響應格式命令格式為單元號101100WR起始通道號103102101100第一個通道的數據163162161160第二個通道的數據163162161160FCSCR響應格式為單元號101100WR響應碼161160FCSCR第四章配料監管系統設計41設計方案配料環節在飼料、冶金、建材、化工及食品等行業中是生產的關鍵，配料的優劣直接影響產品質量和企業效益?，F有的配料過程主要由人工操作完成，操作難以做到標準化，配料精度不高，無法對整個配料過程進行有效監管和責任追溯。為此，設計開發配料監管系統，對人工配料的全程進行數據采集與記錄，實現規范化管理，從而提高配料質量。系統經調試已投入運行，完全達到預期目的。411系統結構配料監管系統結構如圖41所示，包括上位機、歐姆龍PLC及2臺BBA238臺秤。其中，上位機進行配方的新建、調用、查詢、修改和刪除；實時監控配料操作過程，采集2臺BBA238臺秤的數據并存入ACCESS數據庫中；實現對歷史數據查詢和統計每種配料的使用量等。歐姆龍PLC完成接受操作面板的輸入信號并輸出相應工作狀態信號的任務。上位機通過串口的HOSTLINK通信實現對歐姆龍PLC的讀/寫操作。BBA238臺秤中稱重傳感器與梅特勒托利多IND236稱重儀表相連，上位機通過串口通信實現對IND236的讀/寫操作，并實時獲取重量數據和控制稱重儀表完成去皮功能。上位機BBA238BBA238歐姆龍PLC秤1操作面板秤2操作面板RS232圖41配料監管系統結構該系統的上位機需要通過串口與PLC進行RS232通信，PLC完成工作需要6個數字量輸出點和2個數字量輸入點，考慮系統的擴展要求，選擇了帶有30個DI/O的型號為CP1EN30DRA的歐姆龍PLC。CP1E可編程控制器的基本CPU單元不僅支持基本功能，應用CPU單元支持可編程終端連接、位置控制和變頻器連接。主要特點為（1）并行包括內置3個端口的CPU單元USB，RS232C，RS485。（2）在型號為N30/40/60S1的CPU單元中RS232C連接器內縮了20MM。（3）通用的USB電纜可實現與計算機的連接。（4）通過E30/40/60S，N30/40/60S或NA20CPU單元，可擴展數字量I/O和模擬量I/O和溫度輸入單元。（5）輸入中斷。（6）豐富的高速計數器功能。（7）用于N14/20/30/40/60S或NA20CPU單元的晶體管輸出的各種脈沖控制。（8）用于N14/20/30/40/60S或NA20CPU單元的晶體管輸出的PMW輸出。（9）向N30/40/60或NA20CPU單元安裝串行選件板或ETHERNET選件板。（10）內置模擬量I/O，2個輸入和1個輸出，用于NA型CPU單元。歐姆龍CP1EPLC如圖42所示。圖42配料監管系統工作流程412工作流程用戶在上位機上運行該軟件，完成配方新建，一個配方可包括二十多種配料，對每種配料規定重量。對每臺秤進行配方調用，接著進入配料操作。上位機操作界面顯示配方信息，如配方名稱、配料名稱、配料理論值和配料誤差，還包括配料操作過程的基本信息操作員、日期和時間、批數、配料名、配料號、實際值、理論值、總重量、配方名。配料操作時，人工添加配料，當配料實際值不在允許的配料誤差范圍內時，紅色的超差指示燈亮；當配料實際值在該范圍時，綠色的合格指示燈亮；當按下確認鍵，確認指示燈亮一下，系統將此時配料值存入數據庫，并執行去皮操作，秤上重量變為0，配方編號、配料名稱和配料理論值相應變為下一種配料信息，操作員繼續下一種配料的操作，直到完成該配方所有配料的添加。配料監管工作流程如圖43所示。否是否是開始調用配方繼續下一種配料調整重量配料重量合格配方完成存儲記錄完成圖43配料監管系統工作流程413程序設計1上位機程序設計系統軟件基于VISUALBASIC和ACCESS開發，包括上位機與PLC串行通信，上位機與電子秤的串行通信，向ACCESS寫入數據，數據查詢與統計。電子秤的稱重儀表IND236在連續輸出模式下，能夠通過串口向遠程設備傳輸稱重數據和秤的信息，連續輸出格式為18個字節數據，把數據幀的第五至第十字節截取出，用VISUALBASIC中格式轉換函數把ASCII碼轉換為十進制，即可獲得重量數據。上位機與電子秤通信時，使用VISUALBASIC中的MSCOMM控件設置上位機的通信參數，應與IND236的通信參數相一致。因IND236連續輸出模式下支持CTPZ指令集，上位機可直接發送大寫字母“T”實現秤的去皮操作。上位機與歐姆龍PLC之間通信采用HOSTLINK通信協議，HOSTLINK通信采用主從方式，上位機作為主站，以命令幀形式發送讀取或修改PLC數據的命令，PLC作為從站，HOSTLINK通信單元接收命令后交給PLC來執行，并返回響應幀來應答上位機。在命令幀或響應幀格式需遵循HOSTLINK通信協議的標準，這其中包括需要進行通信的內容，須按照其格式進行裝配、拆卸、識別，正確篩選出數據及需要的狀態信息。上位機發送讀/寫數據的命令幀，PLC執行后返回響應幀。表41為讀取20通道數據的命令幀，表42為其響應幀，讀取20通道的內容為0012H。表41讀命令幀表42響應幀使用VISUALBASIC中的ADO控件實現與ACCESS數據庫連接，在VISUALBASIC工程中聲明連接對象和記錄集對象，設置控件屬性值來連接數據庫，以實現數據庫的某個表中記錄的添加、修改、刪除和查詢。使用MICROSOFTEXCEL90OBJECTLIBRARY控件實現對EXCEL的連接。在VISUALBASIC工程中定義EXCEL類、工作薄類和工作表類，連接后通過具體語句實現新建EXCEL表格，實現寫入指定單元格內容；實現打開某個ECXEL表格并在修改后指定路徑和名稱以保存。00節點號命令碼起始通道號要讀的通道數FCSCRRR0200000100節點號命令碼第一通道數據FCSCRRR1020響應碼002PLC程序設計在PLC程序中，I001表示稱重儀表1的確認按鈕輸入位，而位2004表示稱重儀表1在VB程序中的確認條件，在另一輸入通道的I101表示稱重儀表2的確認按鈕輸入位，而位2001表示稱重儀表2在VB程序中的確認條件，DIFU指令是上升沿微分指令，TIM是定時器指令。PLC程序如圖44所示。圖44配料監管系統PLC程序42系統功能該系統主要實現功能包括配方管理、配料操作、數據查詢、分類統計和系統管理五大方面。配方管理用于實現配方的新建、查詢、修改、刪除并調用至系統中；配料操作用于實時監控配料車間的操作過程，顯示實時數據并存入數據庫中；數據查詢用于實現對已存數據的查詢顯示與保存查詢結果；分類統計用于統計每種配料的使用量和每批次的總重量；系統管理用于實現用戶添加、系統幫助、通信測試以及數據導出功能。I001DIFU013W003W003T0022004TIM002102004I101DIFU013W004W004T0032001TIM003102001421系統登錄雙擊配料監管系統的快捷方式，彈出用戶登錄界面，在用戶名的下拉框中選擇對應用戶名，然后在密碼處輸入密碼，單擊確定就進入配料系統；如果單擊取消則退出該系統；僅當密碼連續3次輸入錯誤時，該系統會自動退出。系統默認用戶名為A、B、C，相對應密碼是1、2、3。配料監管系統用戶登錄界面如圖45所示圖45配料監管系統登錄界面用戶登錄功能的實質是比對數據庫的表中的記錄是否相匹配，數據庫路徑為D配料系統數據STUDMARKMDB，數據庫中已建立名為“TA”的表，表格中包含“操作員姓名”“密碼”兩個字段，表中已存有操作員姓名為A、B、C，對應密碼為1、2、3的記錄。用戶名采用COMBOBOX控件進行顯示，系統自動獲取已保存在數據庫中的用戶名信息，用戶之間從下拉列表中選擇即可，省去輸入的麻煩。因為COMBOBOX控件支持在文本框內手動輸入信息，也支持在下拉列表框內選擇已有的項目，這種特點使得TEXTBOX控件和LISTBOX控件的特性有機的融合在該控件中。調用COMBOBOX控件的ADDITEM方法可添加下拉列表框中的項目，調用COMBOBOX控件的REMOVEITEM方法可刪除下拉列表框中的項目。設置LIST、LISTCOUNT、和LISTINDEX屬性，使訪問COMBOBOX中的項目成為可能。COMBOBOX控件獲取系統用戶名程序代碼如下ADODC1RECORDSOURCE“SELECTFROMTA“ADODC1REFRESHIFADODC1RECORDSETRECORDCOUNT0THENADODC1RECORDSETMOVEFIRSTFORX1TOADODC1RECORDSETRECORDCOUNTCOMBO1ADDITEMADODC1RECORDSETFIELDS“操作員姓名“VALUEADODC1RECORDSETMOVENEXTNEXTXENDIF身份驗證功能的實現是首先判斷用戶名和密碼是否為空，當為空時，彈出消息框提示用戶輸入完整信息，當不為空時，判斷用戶名和密碼是否匹配。根據用戶在下拉框的選擇的用戶名，從數據庫中依次比對，當匹配上時進入系統，跳轉到系統打印界面，當不匹配時，彈出消息框提示用戶“密碼錯誤，請重新輸入密碼”，當用戶連續三次輸錯密碼時，系統彈出消息框“密碼輸入錯誤，請向系統管理員查詢”然后退出系統。確定按鈕功能實現的程序代碼如下所示IFTRIMTEXT1TEXT“THENMSGBOX“密碼不能為空“,“系統提示“EXITSUBENDIFIFTRIMCOMBO1TEXT“THENMSGBOX“操作員不能為空“,“系統提示“EXITSUBENDIFDIMMESSAGEASSTRINGADODC1RECORDSOURCE“SELECTFROMTAWHERE操作員姓名“TRIMCOMBO1TEXT“ADODC1REFRESHWITHADODC1RECORDSETIFRECORDCOUNT0THENIFTEXT1TEXTTRIMFIELDS“密碼“THENLOADFORM7FORM7SHOWMEHIDEELSEMSGBOX“密碼錯誤，請重新輸入密碼“,“系統提示“TIMTIM1IFTIM3THENMESSAGEMSGBOX“密碼輸入錯誤，請向系統管理員查詢“,0,“IFMESSAGEVBOKTHENENDENDIFTEXT1SETFOCUSTEXT1TEXT“ENDIFENDIFENDWITH進入配料監管系統，主界面的菜單欄包括配方管理、配料操作、數據查詢、分類統計、系統管理和退出系統；主界面下側為系統基本信息，包括日期、時間和當前操作員。配料監管系統主界面如圖46所示圖46配料監管系統主界面422配方管理配方管理功能用來實現配方的新建、查詢、修改和刪除，可在該界面中選擇配方并調用。因企業中的配方都通過EXCEL表的形式進行保存和傳輸，所以配方管理功能的實現的過程就是VB對EXCEL表進行新建、讀取、寫入，刪除和修改的過程，并采用FILELISTBOX控件將路徑為“D配料系統配方”的文件定位并列舉出來，該控件用來顯示所選擇XLS文件類型的文件列表。并通過LISTVIEW控件將選擇的配方內容顯示出來，做到一目了然。通過設置FILELISTBOX控件的PATH屬性為指定的文件夾目錄，該控件進行文件定位并以列表的形式顯示所設定文件類型的文件信息，包括文件名和文件類型。LISTVIEW控件可用來顯示包含圖標和文本的項目。在控件中可調整列表中字段的排列順序和外觀。通過LISTVIEW控件的LISTITEM對象定義控件中顯示項目的列寬和字體等特性，可在應用程序設計時通過LISTVIEW控件的ADD方法添加列表頭對象。配方管理界面如圖47所示圖47配料監管系統配方管理界面VB要實現對EXCEL的任何操作都要首先定義EXCELAPPLICATION、EXCELWORKBOOK和EXCELWORKSHEET，通過XLAPPWORKBOOKSADD方法實現EXCEL的新建，通過XLAPPWORKBOOKSOPEN實現打開指定目錄的EXCEL表進行修改，用KILL語句實現刪除指定目錄的EXCEL表。1新建配方單擊“新建配方”按鈕，系統會彈出“請輸入配方名稱”的對話框，如圖48所示；在對話框中輸入新建配方的名稱，然后單擊確定，系統會彈出以剛輸入的配方名命名的EXCEL表格，表中自動生成配方模板，包括配料編號、配料名稱，配料理論值、配料誤差和總理論值，用戶在對應的單元格位置輸入配方內容，編輯完成后先保存后關閉EXCEL，在“選擇配方”列表框內就出現了剛新建的配方。圖48配料監管系統新建配方界面2查詢配方單擊查詢配方可以查看保存在系統默認文件夾（D配料系統配方）的所有格式為XLS配方文件，配方名顯示在選擇配方的列表框內；當單擊某個配方文件名時，可查看配方的詳細內容。此功能方便用戶導入與導出配方，可把常用配方直接拷貝到系統默認文件夾下，通過查詢配方，剛剛導入的配方就會顯示在選擇配方的列表框內。3修改配方修改配方前需選擇要修改的配方，如果沒有選擇配方的話，系統會提示請先選擇配方，選擇完配方后，單擊“修改配方”，系統會彈出提示對話框，如圖48所示，提示用戶是否確定修改配方，如果確定修改，單擊“確定”，系統彈出該配方的EXCEL對話框，用戶可修改，修改完后先保存后關閉EXCEL。圖49配料監管系統修改配方界面4。刪除配方刪除配方前需先選擇要刪除的配方，如果沒有選擇配方的話，系統會提示請先選擇配方，選擇完配方后，單擊“刪除配方”，系統會彈出提示對話框，如圖410所示，提示用戶是否確定刪除配方，如果確定刪除，單擊“確定”，即完成了刪除配方。圖410配料監管系統刪除配方界面5調用配方在“選擇配方”的列表框中選擇需要調用的配方名，選完后單擊“秤1配方調用”，系統會彈出“配方XX調用成功”的消息提示框（XX是選擇的配方名稱，例如圖中選擇了配方321XLS），如圖411所示；