劉文波 劉慶陽

（沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽110159）

0 引言

非接觸式IC 技術(shù)的迅速發(fā)展及其自身的優(yōu)點(diǎn)為各應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)信息化處理自動(dòng)化的建設(shè)提供了全新的發(fā)展空間。而該項(xiàng)技術(shù)在潤(rùn)滑油加注管理系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)使企業(yè)的信息化處理模式在現(xiàn)代化管理體制下得到更全面的發(fā)展。 目前，大部分的潤(rùn)滑油加注仍處于手工作業(yè)或計(jì)算機(jī)半自動(dòng)化管理方式，因此該技術(shù)在潤(rùn)滑油加注管理系統(tǒng)中具有較大的應(yīng)用前景。

1 非接觸式IC 卡簡(jiǎn)介及其系統(tǒng)框圖

目前，IC 卡根據(jù)集成電路的功能不同可以分為： 接觸式IC 卡和非接觸式IC 卡，其中前者具有標(biāo)準(zhǔn)形狀的銅皮觸電，后者采用封閉式包裝，通過射頻技術(shù)與外部設(shè)備交換信息，從而解決了無源和免接觸兩大難題。

非接觸式IC 卡的整個(gè)系統(tǒng)由控制器、讀寫器、IC 卡三部分構(gòu)成，系統(tǒng)在固定的工作頻率下以半雙工方式在讀寫器和IC 卡之間雙向傳輸數(shù)據(jù)。 當(dāng)系統(tǒng)要求修改卡內(nèi)信息時(shí)，有關(guān)控制電路啟動(dòng)內(nèi)部電荷泵將工作電壓提升到15V 以便對(duì)EEPROM 中的內(nèi)容進(jìn)行改寫， 其系統(tǒng)框圖如圖1 所示：

圖1 非接觸式IC 卡系統(tǒng)框圖

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2 潤(rùn)滑油加注管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在本文中，自動(dòng)加注控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是接收上位機(jī)指令并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)三通閥及儀表進(jìn)行自動(dòng)控制， 是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分。文中選用應(yīng)用廣泛、操作編程簡(jiǎn)單、抗干擾能力的可編程控制器作為下位機(jī)。 可編程控制器又稱PLC（Programmable Logic Controller）是專門為適應(yīng)實(shí)際的工程上的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。PLC 自從問世以來便迅速的被工控界認(rèn)可，并不斷改善自身功能。近年來，PLC 已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并在工控界得到了廣泛的應(yīng)用。

該系統(tǒng)采用的是PLC+PC 機(jī)的控制形式。具有管理層、操作層、控制層及現(xiàn)場(chǎng)層的四層網(wǎng)絡(luò)模式構(gòu)成了本章節(jié)所設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑油自動(dòng)加注系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)層由流量計(jì)、油泵、電動(dòng)三通閥、溫度/壓力變送器等構(gòu)成,控制層以PLC 為核心， 控制層與操作層通過RS-485 總線進(jìn)行連接；系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示：

3 讀卡器程序設(shè)計(jì)

3.1 自動(dòng)加油非接觸式IC 卡的應(yīng)用

在潤(rùn)滑油加注過程中， 考慮到有時(shí)會(huì)由于加油數(shù)據(jù)輸入的錯(cuò)誤，對(duì)油品的加注工作帶來諸多不便，甚至還會(huì)有盜油事件的發(fā)生。 本課題為了減少人為因素對(duì)加油過程的影響，在加油過程中運(yùn)用了目前應(yīng)用廣泛技術(shù)比較成熟的IC 卡來解決此類問題并對(duì)采油設(shè)備使用潤(rùn)滑油的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)記錄。 將IC 卡作為油田采油設(shè)備更換潤(rùn)滑油的唯一憑證，IC 卡上的諸多信息可以由操作員在管理PC 機(jī)上調(diào)用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)直接寫入，操作員只填寫采油設(shè)備的信息。 其目的是提高了發(fā)油數(shù)據(jù)的正確率，減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，最大程度提高工作效率，以延長(zhǎng)采油設(shè)備的有效工作的時(shí)間。 考慮到油田加油現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境等方面的要求， 本文選用了北京完美公司的WM-121 型非接觸式IC卡配套讀寫系統(tǒng)。

IC 卡讀寫系統(tǒng)由PC 機(jī)和IC 卡讀寫器組成。 對(duì)于發(fā)卡系統(tǒng)來說，由管理PC 機(jī)與管理室內(nèi)的IC 卡讀寫器組成，其主要任務(wù)是將潤(rùn)滑油的原始數(shù)據(jù)寫入IC 卡中， 將IC 與采油設(shè)備之間建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系； 對(duì)于讀卡系統(tǒng)來說， 主要由監(jiān)控PC 機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)的IC 卡讀寫器組成，主要完成現(xiàn)場(chǎng)IC 卡數(shù)據(jù)的讀取，將該數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控PC 機(jī)上進(jìn)行驗(yàn)證核對(duì)。 IC 卡讀寫器通過RS232 串口與PC 進(jìn)行通訊，完成數(shù)據(jù)的傳輸。 其讀寫結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示：

圖3 IC 卡讀寫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 讀卡器軟件設(shè)計(jì)

3.2.1 軟件開發(fā)語言設(shè)計(jì)選擇

在Windows 環(huán)境下，操作系統(tǒng)完全接管了各種硬件資源，不允許用戶直接控制串行口的中斷管理，因此如何在Windows 環(huán)境下開發(fā)計(jì)算機(jī)的底層資源，已經(jīng)成為當(dāng)今工控軟件的一大技術(shù)難點(diǎn)。 VB6.0 是微軟公司推出一款功能強(qiáng)大的Windows 開發(fā)軟件， 它提供了一個(gè)ActiveX 控件Microsoft Communication Control 6.0, 簡(jiǎn)稱MSComun 控件。 用戶可以在自己的應(yīng)用程序中嵌入該控件，利用它可以方便地進(jìn)行計(jì)算機(jī)串口的通信管理。

3.2.2 系統(tǒng)通訊軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)利用VB6.0 的控件可以實(shí)現(xiàn)Windows 環(huán)境下與多臺(tái)讀卡器串行通信接口，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)PC 機(jī)對(duì)多臺(tái)讀卡器的靈活控制。

1）讀卡器地址設(shè)置程序

讀卡器在使用前，必須由上位機(jī)軟件一對(duì)一的設(shè)置地址，才能聯(lián)網(wǎng)使用。在程序設(shè)計(jì)中，將數(shù)據(jù)按照AA FF FF(廣播地址)02 A4 ##(設(shè)置地址)04(校驗(yàn))的格式發(fā)送到串口，就可以將讀卡器地址設(shè)置為##了。 這個(gè)實(shí)在按鈕Click 事件下完成的。

2）讀數(shù)據(jù)命令程序和串口事件響應(yīng)程序

由于是多臺(tái)聯(lián)機(jī)， 而且讀卡形式是一臺(tái)一臺(tái)的由上位機(jī)詢讀卡器，在該系統(tǒng)中我們利用VB6.0 中提供的Timer 控件，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)讀卡程序順序查詢讀卡器，系統(tǒng)中卡號(hào)最終送到WebAccess 中，當(dāng)某一管路正在加油時(shí)，則不允許對(duì)該路對(duì)應(yīng)的讀卡器進(jìn)行讀卡操作。 圖4是時(shí)間控件觸發(fā)的詢卡程序執(zhí)行過程。

圖4 詢卡程序原理圖

讀取第N 路油槍狀態(tài)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令是定義的兩個(gè)過程，通過調(diào)用過程完成相應(yīng)的工作，當(dāng)讀卡器返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，串口事件會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的程序，完成返回?cái)?shù)據(jù)的判斷，分割，將值傳至WebAccess 相應(yīng)變量。其執(zhí)行過程是：

接收字符串→判斷字符串長(zhǎng)度→若字符串長(zhǎng)度等于6，則事件結(jié)束，若字符串長(zhǎng)度等于9，則將字符串中的第二個(gè)字符提取出來，這個(gè)即為讀卡器的地址；將第4、5、6、7 四個(gè)位置的字符提取出來組成一個(gè)字符串即為所需卡號(hào)→根據(jù)提取出來的讀卡器地址， 調(diào)用VB 和WebAccess 中對(duì)應(yīng)讀卡器編號(hào)的管路變量， 然后自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，完成加油權(quán)限及加油登記工作。

以下是串口事件的一部分主程序設(shè)計(jì)：

Private Sub MSComml_OnComm()

On Error Resume Next

Select Case MSComml CommEvent’選擇事件

Case comEvReceive’接到字符串

Bufferin=MSComml.Input’數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指針

Select Case LenB(Bufferin)

Case 9

txtStationNum.Text=CDec(Receivedata(2))’讀卡器編號(hào)

txtCardPhNum.Text=CDec(Receivedata(4))&

CDec(Receivedata(5))&CDec(Receivedata(6))&CDec(Receivedata(7))

Select Case

Val(txtStation.Text)

Case 1

Call SetTagVal(“readermum”,txtStationNum.Text)’讀 卡 器 編 號(hào)傳遞至WebAccess

CallSetTagVal (“cardid01”,txtCardPhNum.Text)’ 讀 卡 器 卡 號(hào) 傳 遞 至

WebAccess

Case 2

Call SetTagVal(“readernum”,txtStationNum.Text)

Call SeTagVal(“cardid02”,txtCardPhNum.Text)

…… ……

Case 12

Call SetTagVal(“readernum”,txtStationNum.Text)

Call SetTagVal(“cardid12”,txtCardPhNum.Text)

End Select

End Select

Case comEventRxover’接收緩沖區(qū)滿的處理

MsgBox “接收緩沖區(qū)滿了！ ”‘發(fā)出警告

End Select

End Sub

3.3 RS-485 防干擾設(shè)計(jì)

RS-485 干擾問題會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性， 尤其是在工作環(huán)境比較惡劣和傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下， 對(duì)于解決抗干擾的要求更為嚴(yán)格。否則接口損壞率較高。結(jié)合本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，本系統(tǒng)的RS485 采用差分平衡傳輸方式，并對(duì)整個(gè)RS485 網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)一條低阻的信號(hào)地，它可以將兩個(gè)接口的工作地連接起來，使共模干擾電壓被短路。

4 結(jié)束語

基于非接觸式IC 卡的潤(rùn)滑油加注管理系統(tǒng)的開發(fā)， 是一個(gè)具有良好經(jīng)濟(jì)效益及實(shí)用價(jià)值的系統(tǒng)工程，該系統(tǒng)可以改變以前手工加注潤(rùn)滑油的現(xiàn)狀，整個(gè)加油過程能夠?qū)崿F(xiàn)持卡身份自動(dòng)錄入、識(shí)別，加注數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)量，計(jì)量的數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的加油數(shù)據(jù)直接進(jìn)入企業(yè)的綜合管理系統(tǒng)公共數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了加注過程的自動(dòng)化處理。 另一方面由于非接觸式IC 卡具有突出的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)非接觸式IC 卡技術(shù)及應(yīng)用的研究，從多方面提升其性能，使其應(yīng)用更深入、更廣泛。

［1］李松,吳先良.基于非接觸式IC 卡的物流信息管理系統(tǒng)[J].安徽大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2005,1:13.

［2］李民權(quán),高順利,吳先良.遠(yuǎn)距離非接觸IC 卡考勤系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].安徽大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,2003,27(3):63-67.

［3］汪國(guó)海.非接觸式IC 卡讀卡器的設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué),2005.