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0引言
目前精米市場競爭非常激烈?這種競爭不僅是產(chǎn)品質(zhì)量的競爭?同時也是產(chǎn)品價格的競爭?這就要求必須把握原料采購、生產(chǎn)加工、產(chǎn)品銷售的各環(huán)節(jié)?用實際數(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)?實時采集生產(chǎn)線上原料與成品的當前累計量?為生產(chǎn)分析和解決問題提供了科學(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)線都有一個原糧秤和兩個包裝秤。其中原糧秤安裝有測重儀表?實時顯示當前毛谷的重量和當前累計重量。包裝秤也安裝有測重儀表?包裝測重參數(shù)類型有十種?每次的測重參數(shù)由工人按需要設(shè)定。
原糧秤儀表與包裝儀表的累計值是有效數(shù)據(jù)?實時采集、保存儀表的當前累計值?并且通過分析與計算得出一定期限內(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)計月產(chǎn)量、年產(chǎn)量等?為生產(chǎn)管理提供準確可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2生產(chǎn)計量系統(tǒng)實現(xiàn)
2.1ＲＳ485通訊
本系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)模式?即ＰＣ機為主機?分布現(xiàn)場的各個儀表為從機。ＰＣ機串行口為標準的ＲＳ232口?ＲＳ232串口只能實現(xiàn)點對點的通訊?而系統(tǒng)需要采集多個儀表數(shù)據(jù)。同時?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臺以上的加工設(shè)備?這樣擺布下來長度要有16ｍ以上?工藝更完善些的就可達到20～30ｍ。本系統(tǒng)的加工工藝生產(chǎn)線已達到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?能檢測低達20ｍＶ的電壓?故傳輸信號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)?把多個儀表連接成一個分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。這種ＲＳ485網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有接口簡單、靈活性好、價格低、易于控制等優(yōu)點?被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。分布式精米生產(chǎn)計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

主控室ＰＣ通過ＲＳ232／ＲＳ485轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)與兩條生產(chǎn)線上2個原糧秤與4個包裝秤儀表的ＲＳ485通訊。每一個原糧秤和包裝秤都有自己確定的唯一編號（秤號）?1線原糧秤和包裝秤秤號分別為08、03、04?2線原糧秤和包裝秤秤號分別為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上位機系統(tǒng)實現(xiàn)
2.2.1系統(tǒng)主要功能    

上位機系統(tǒng)主界面如圖2所示。系統(tǒng)可以實時顯示原糧秤和包裝秤的當前累計數(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?同時可以計算和打印1線和2線包裝秤與原糧秤在選擇日期時間段內(nèi)的實際累計重量值和出米率等參數(shù)報表。當累計值或出米率有誤時?會出現(xiàn)相應(yīng)提示。

2.2.2儀表與主控ＰＣ數(shù)據(jù)通訊實現(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?主控計算機通過安裝在串口的ＲＳ232／ＲＳ485轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)系統(tǒng)ＲＳ485總線的連接。由于轉(zhuǎn)換器內(nèi)部獨特的控制電路?直接對ＰＣ串口操作即可實現(xiàn)遠程通訊。
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)在通信過程中可能發(fā)生的各種錯誤和事件的簡便方法。當主控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、數(shù)據(jù)位和停止位）設(shè)置一致并打開串口?就可實現(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值顯示并保存入庫。
2.2.3統(tǒng)計報表的實現(xiàn)    

主控ＰＣ實時采集的有效數(shù)據(jù)為2個原糧秤與4個包裝秤的當前累計值?需要保存的數(shù)據(jù)只有這6個字段和相應(yīng)的時間字段?因此系統(tǒng)采用了ＶＢ自帶的可視化管理器創(chuàng)建一個ＡＣＥＳ格式的數(shù)據(jù)庫?其中包括一個歷史數(shù)據(jù)表用于記錄系統(tǒng)實時采集的數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)報表的顯示打印通過報表設(shè)計器設(shè)計實現(xiàn)。
通過對歷史數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與計算?可顯示、打印選定時間段內(nèi)毛谷的累計值、成品的累計值及兩條生產(chǎn)線各自的出米率。系統(tǒng)主要的報表是原料及成品統(tǒng)計表?并且表格的格式較為簡單?通過打印窗體即可實現(xiàn)統(tǒng)計表的顯示與打印功能。

2.3系統(tǒng)實現(xiàn)中的問題
2.3.1數(shù)據(jù)范圍問題    
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)點只有7位?當數(shù)據(jù)超出儀表所能表示的范圍時?儀表數(shù)據(jù)清零并且顯示的是當前累計值。因此歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲的只是儀表的當前累計值。當計算原料或成品在一定時間間隔內(nèi)的實際累計量時?就不能簡單地把歷史數(shù)據(jù)庫中原糧秤或包裝秤在前后兩個時間的累計值直接相減。時間間隔內(nèi)實際累計值的計算需要遍歷歷史數(shù)據(jù)庫中時間段內(nèi)的所有記錄。
在遍歷時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)記錄時?若當前記錄的值大于前一條記錄的值?說明當前記錄正常?將當前記錄與上一條記錄的差值累加到實際累計值中；如果當前記錄的值小于前一條記錄?則表明當前在遍歷時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)記錄時?若當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?直接把當前記錄累加到實際累計值中即可。當訪問了時間段內(nèi)的所有記錄之后就獲得了實際的累計值。
2.3.2包裝秤儀表數(shù)據(jù)讀取問題上位機對包裝秤儀表的數(shù)據(jù)請求發(fā)送指令為1字節(jié)起始符（＆Ｈ2）、2字節(jié)秤號、3字節(jié)功能碼、1字節(jié)類號、2字節(jié)累加和、1字節(jié)結(jié)束符（＆Ｈ3）。每發(fā)送一次請求指令讀取的數(shù)據(jù)是包裝秤某一類號的當前累計值?每個包裝秤的類號有10個?因此?要獲取包裝秤儀表的總體累計值?需要針對10種不同的類號分別發(fā)送一次請求指令?并將10個類號的正確返回數(shù)據(jù)累加。當對某一類號發(fā)送了請求指令后?則接收包裝秤儀表對應(yīng)類號的返回數(shù)據(jù)（當前累計值）并進行校驗。若出現(xiàn)錯誤?則接收的其他類號的數(shù)據(jù)將全部無效。這時?需要針對所有類號重新發(fā)送請求指令?直至接收到的每個類號的數(shù)據(jù)都是正確的。同時?為了保證10個數(shù)據(jù)完全被接收?還需延時幾毫秒。
本文實現(xiàn)了精米生產(chǎn)線中原糧秤與包裝秤累計重量值的實時采集?歷史數(shù)據(jù)的保存等功能。通過對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析得出的數(shù)據(jù)?如原料及成品的累計使用量和生產(chǎn)線的出米率?反映和表示了生產(chǎn)加工的全過程?使管理者、操作者能夠通過數(shù)據(jù)來準確的管理和控制生產(chǎn)過程?透過數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生問題的原因?制定改進措施。該系統(tǒng)操作界面簡單?易于工人操作?并在實踐中得到了較好的應(yīng)用。

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