基于PLC的汽車線束膠布切割機條形碼控制系統的設計與應用

張衛，李雯，班嵐，遲歡，張超

（北京科技大學天津學院智能制造學院，天津，301830）

隨著汽車產業的發展，汽車內線束的使用也越來越多，對包裹線束膠帶的使用也隨之增加。在汽車制造產業中電線越來越多，一些比較細小且繁多的電線需要將其進行整齊，合理安放，就需要將其進行纏繞。汽車線束包裹工作多數由線束加工商來完成，每一種線束包裹的數量不一樣，線束包裹的要求較高，線束包裹已成為較為繁重工作。目前，多數采用手工包扎的方式，這就避免不了出現漏包裹的現象，影響后續生產[1-3]。在線束包裹時，應盡量避免工人干預切割機生產，一種線束包裹未完成時，不能進行下一個線束包裹，而且工人不能修改膠布切割數量。

（五）建立高效順暢的決策機制。建立對出資企業的適當授權或權力下放。由于集約化管理造成投資決策程序多、時間長，投資效率低，與民營企業的決策效率形成鮮明的反差，使參與實業投資的競爭力下降，另外，根據目前的管理理論，完全的企業的集權管理不適合國有企業，不能搞活國有企業，應采取集權與分權相結合的模式，基于以上因素，可以給予出資企業適當的授權或放權，具體操作上設定一個投資權限，在權限以下的投資由投資主體自行決策，對于科技創新，將決策權交給創新主體企業，不再報出資人審批決策，既能提高投資或創新決策效率，又能有效發揮下級企業的投資或創新積極性，直接有助于國有企業對實業經濟的布局能力。

條形碼識別技術是較為經濟、實用的一種識別技術，集合了多種技術，數據處理較為方便，因而在工業生產中得到了廣泛應用[4]。本文應用條形碼識別技術，通過掃碼槍識別線束條形碼，由PLC進行數據處理控制膠布切割機膠布生產的數量，同時將信息輸出給上位機顯示，工人只需要根據顯示信息進行生產即可。在更換其他線束時，只需要掃其他線束的條形碼就可以完成線束切割機膠布的數量更換，方便快捷。

1 系統總體設計

1.1 線束切割機的系統組成

汽車線束切割機由機架、刀架切割系統和控制系統三大部分組成，其結構示意如圖1所示。其中機架包括外支撐架、膠布支架、張緊支架、膠帶傳動裝置四部分。刀架切割系統包括刀片、膠布檢測傳感器三部分.控制系統包括歐姆龍PLC、急停按鈕、步進驅動器、觸摸屏等四部分組成。

圖1 線束膠布切割機示意圖

條形碼識別設備為新大陸OY20手持式條碼掃描器，該掃碼器應用了國際領先的芯片和智能圖像識別技術，主要面向影像式二維掃描槍應用。OY20 可識讀各類主流一維條碼及標準二維條碼。OY20 可以輕松讀取紙張、塑料卡、LCD 等各種印制介質和顯示介質上的條碼，性能強大。其完全一體化的設計，非常便于嵌入到各種產品應用中。

1.2 線束切割機條形碼系統方案

條形碼識別設備與其他設備通訊多采用串行通訊進行數據傳輸[5-7]。通過掃碼槍采集條形碼信息，采用RS232串行通訊協議將信息輸入到歐姆龍PLC中。歐姆龍PLC中有RS232串行通訊數據讀取指令，通過該指令可直接將條形碼信息讀取到到設定的緩存區內，在經數據的轉移指令到其他存儲區保存下來。PLC與上位機（觸摸屏）采用RS232通訊，觸摸屏可以顯示條形碼的信息和設定膠布的數量。每完成一種條形碼信息存儲后，可直接掃描下一個條形碼進行數據存儲，每種線束的條形碼信息和膠布的數量依次被存儲下來。當工人掃描到某一種條形碼時，根據PLC程序設定，觸摸屏上顯示生產信息，當前線束未完成生產時，不能進行下一線束生產，總體方案如圖2所示。

圖2 系統總體方案

2 線束切割機硬件設計

好好給我捻船，我一分錢都不虧你，從今天起，每天給你加一百。王鯰魚說著，嘴里刁著一顆軟中華，腳下喀嚓喀嚓幾聲，就消失在碼頭那邊的陽光里。

2.改革開放40年中國住房市場的調控和非市場化的住房供給。經過改革開放20年住房市場化探索和房地產市場的培育，到21世紀初，中國房地產市場逐步形成和成熟。與之相應，住房投資和投機過度等現象相伴而生，從21世紀初開始房價飛速上漲，高房價導致市場經濟條件下的購房難，購房難導致民眾購房負擔沉重進而帶來新型住房難，使住房供給嚴重偏離民生需求。與此同時，房價飛速上漲還波及金融穩定和安全，甚至帶來系統性金融風險。出于改善民生和金融安全的考慮，國家從2003年開始，一方面持續出臺房價調控政策，另一方面加大非市場化的保障房供給力度。

表1 PLC CP1E-N30 端子分布說明表

圖3 RS232通訊線纜接線圖

PLC與掃碼槍和上位機的通訊協議均采用RS232通訊，需要在PLC設置中進行通訊設置，包括波特率、奇偶校驗位、數據位、停止位和模式，PLC通訊設置如圖4、5所示。

上位機觸摸屏選取維倫MT6071IE，該觸摸屏具有三組獨立串口，支持與三種不同協議的控制器同時通訊，一屏多機搭載Cortex A8 600MHz CPU和128MB內存，運行快速，適用EasyBuilder Pro組態軟件，擁有流動塊、分期付款、操作記錄、配方數據庫等新功能，簡單易用。通過觸摸屏可以顯示當前生產的線束和更改生產線束的數量。

3 線束切割機系統通訊設計

OY20掃碼槍帶有USB和RS232通訊接口，只需根據操作說明選擇RS232通訊即可，這里不做過多贅述。

掃碼條形碼掃碼槍主要完成新線束條形碼的輸入、生產線束的讀取和線束切割機復位動作。當需要輸入新的線束代碼時，通過掃描槍將新代碼輸入并存儲到PLC中，并把線束的數量通過上位機輸入存儲到PLC中；當生產需要時，掃描要生產線束的條形碼，通過上位機顯示當前的條形碼和要生產的數量，當出現特殊情況時，掃描特定條形碼可以強制出膠帶和復位當前生產的線束條形碼。

翌日，小蟲陪姑媽把款交了，玉敏將那款鉆戒小心翼翼地包好。花奴開玩笑說，玉敏這回真的做了個大單，提成厚厚的。玉敏說這次是特價，沒有提成哦。一店美女嘆息，說喝不上酒了。玉敏將鉆戒盒放進一個漂亮的手提袋里，回家讓小蟲送給姑媽。小蟲送去時，姑媽在搓麻將，一邊抓牌一邊對小蟲說，你直接給你姑父送去吧，不然他要把我吃了。

圖4 PLC與掃碼槍通訊設置

采用歐姆龍CP1E系列PLC，該類型可編程控制器具有：經濟、易用、高效等特點。歐姆龍CP1E-N30P CPU具有18點輸入和12點輸出，輸出采用晶體管輸出類型，CP1E-N30內置一個RS-232C端口，所以還需要單獨配備一個RS-232C端口。CP1E-N30P CPU可采用自由口通信模式與其他設備進行網絡通信的。在自由口通信模式下，通信協議完全由用戶程序控制。用戶程序可以通過使用發送中斷、接受中斷、發送指令 (TXD) 和接受指令 (RXD) 對通信口操作。需要注意的是：當CPU處于運行模式時才可允許自由口模式，當CPU處于停止模式時，自由口模式通信口停止，所以需要設置CPU上電處于運行模式[5]。

系統方案包括條形碼掃碼槍（新大陸OY20）、歐姆龍PLC（CP1E-N30）、自制的RS232通訊線纜分別與PLC和上位機觸摸屏（威綸MT6071IE）通訊。

護患溝通組患者的護患糾紛發生率(2.00%)明顯低于常規導診組患者(18.00%),數據對比差異存在統計學意義(X 2=7.1111,P=0.0076<0.05)。數據內容如表1所示。說明護患溝通在一定程度上降低了門診患者與護理人員之間的糾紛發生率。

其中，PLC負責整個終端的控制，當條碼槍采集到條形碼時，經輸入通訊端口到PLC中，PLC將數據存儲起來，根據現場實際生產需求，PLC可控制膠布切割機生產，同時將條形碼信息發送給上位機。所以，PLC的主要工作就是負責條形碼信息的采集、處理，控制切割機。PLC地址分配見表 1，與上位機和掃碼槍通訊線纜接線如圖3所示。

上位機觸摸屏（威綸MT6071IE）帶有RS232和RS485通訊，由于PLC支持2組RS232通訊，所以上位機選擇其COM1口（RS232接口），同時還需要在上位機編程軟件中設置通訊接口的波特率、奇偶校驗位、數據位、停止位。如圖6所示。

圖5 PLC與上位機通訊設置

圖6 上位機通訊設置

4 線束切割機系統程序設計

條形碼控制程序包括條形碼信息的讀取、條形碼信息的存儲、條形碼信息的查詢。條形碼信息的讀取是利用PLC指令＜RXD＞讀取指令，將條形碼代號讀取到預設的存儲區（D70-D78）；條形碼信息的存儲是將每次讀取的信息存起來，形成一個配方庫，存儲區D100-D108，每次存儲完畢后地址區加10；條形碼信息的查詢是在正常工作掃描條形碼時，查詢條形碼信息，查詢地址D60-D68，如果存在就在上位機顯示條形碼信息，如果不存在，也會在上位機顯示。控制流程及上位機控制如圖7、8所示。

圖7 條形碼控制系統流程圖

線束長度和出膠帶的速度也是通過PLC發送脈沖來控制步進電機驅動器來實現的，在PLC中應用PLS2指令設定脈沖頻率、脈沖數及電機轉向的控制，每種線束對應相應的參數，通過上位機可以修改參數。

圖8 上位機控制系統圖

5 線束切割機條形碼控制系統應用

條形碼控制系統設計完畢后，在智云科技（天津）有限公司進行了實驗，首先在系統里添加了10組條形碼MB00101-MB00110，通過掃碼槍識別其中任意一個條形碼，上位機可以顯示當前條形碼名稱和要加工的膠布數量，按下啟動按鈕切割機自動完成膠布切割；如果當前膠布未加工完卻掃描其他條形碼，上位機會提示當前膠布未加工完，不允許加工其他的膠布，而且操作工無權限操作上位機，不能修改膠布的數量，達到了預期的效果，當需要強制更換線束時，掃描特定條形碼可以更改當前生產線束。如圖9所示。

圖9 現場應用圖

6 總結

在自動線束切割機的基礎上，利用條形碼技術，將線束設計代碼，利用掃描槍來識別條形碼存儲到控制器內，再由PLC讀取和輸出條形碼信息以及對步進電機的控制，從而實現了線束膠布切割機有效生產數量的控制。根據現場實驗，驗證了該方法的可行性和可靠性，達到了預期的效果。