基于智能移動終端與PLC的配方打葉計量系統設計

摘 要 對于配方打葉計量參數的發布，目前國內打葉復烤企業一般采用的傳統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自動化PLC構建配方打葉計量系統，克服了傳統方式弊病，實現了高效的數據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 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，國內現代化打葉復烤企業在實際生產過程中，對于成品煙的質量控制主要是通過企業質檢部門（廠級工藝質檢中心）與生產現場操作人員的工藝參數（配方打葉計量參數）信息交流來實現，具體過程是質檢部門對每批加工的煙葉多次進行各項標準質檢工藝參數的采樣計量實驗，然后將計量數據反饋給相關加工段的工藝操作人員，由他們對相應生產設備的運行參數及時調整，以保持合格穩定的產品質量。

對于配方打葉計量參數的發布，目前國內打葉復烤企業一般采用的傳統方式有兩種：

第一種，在生產現場設置公告板（黑板），以人工書寫方式進行發布傳遞。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，在生產現場設置電子顯示屏（LED），以數字顯示方式發布傳遞。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），故生產工藝操作人員無法調用查詢同一計量參數在不同時間的記錄，因此不利于對比分析，以改進生產工藝。

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自動化PLC構建配方打葉計量系統，以克服上述傳統發布方式的缺點，并具有高效、及時、大信息量的實時發布及歷史數據查詢的功能，提高打葉復烤加工工藝品質。

1 方案設計

目前，智能移動終端與無線數據傳輸應用在各行業迅速普及，范圍寬廣，操作靈活，可高效進行數據的實時傳輸交流，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自動化PLC構建配方打葉計量系統，其如下圖1所示。

圖1 配方打葉計量發布系統網絡示意圖

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

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

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

2 硬件設計

2.1 硬件構成及安裝

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

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，以太網交換機用以完成L23E與主電臺的數據通訊，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，IHW電臺完成iOS智能終端之間的無線數據通訊，電源模塊用于為IHW電臺提供所需的24V直流電源。

無線熱點系統安裝位置的合理選定是保證整個配方打葉計量系統進行穩定良好數據傳輸的關鍵。經過對廠區生產線設備的分布、現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熱點無線網絡進行通訊測試，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，天線規格等主要參數輸入后，構建網絡拓撲結構，得到評估結果。根據評估結果，證明設計的無線熱點網絡結構是合理的。

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、網絡屬性進行設置，具體配置見表1。

按上述參數配置完成后，掃描無線熱點網絡，根據結果證明此時網絡名稱為i-HMI的工業無線熱點網絡已成功構建。

第三步，利用以Android操作系統為平臺的手機上運行的WiFi分析儀軟件分別對廠房內主電臺中心、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發送數據包50次，包大小為64字節，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無線熱點網絡不僅具有良好的信號覆蓋強度，而且其優良的通訊質量也滿足設計要求。

3 軟件設計

配方打葉計量發布系統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操作員界面數據源程序。

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的存儲、更新與發布處理功能。根據實際工藝要求，我們首先需建立相應的數據表（標簽），然后在邏輯梯形圖的編輯中，主要要實現工藝參數的發布、發布后對現場操作員的發布提示、歷史記錄的顯示、對歷史記錄及發布數據區清零操作等功能。

第二部分，利用i-HMI軟件來創建配方打葉計量參數操作員發布界面。i-HMI的編程核心是要根據可編程邏輯控制器的數據表編輯相應的數據源文件，參考i-HMI數據編程指南，我們用文本編輯器進行編輯，其主要語法內容如下：（1）由于使用的可編程邏輯控制器為CompactLogix L23E，其以TCP/IP太網通訊協議為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工業熱點網絡下載到iOS終端中，然后運行。

工藝參數獨立發布功能便于質檢人員只針對某一個參數進行發布操作，工藝參數統一發布便于質檢人員進行參數的批量發布，這兩種發布功能獨立存在，互不影響，便于質檢人員靈活選擇。

（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的典型應用，由于采用了i-HMI軟件強大靈活的與工業可編程邏輯控制器TCP/IP的通訊功能，因此未來的開發，我們還可利用其完成打葉復烤生產線設備的操作及監控界面由傳統的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存標簽的深入利用，以編輯i-HMI運行所必需的數據源文件為核心。因此智能移動終端在打葉復烤企業非常適于推廣應用，以實現各種自動化生產設備的無線監控。

參考文獻

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