陳孟元

（安徽工程大學(xué)安徽省電氣傳動與控制重點實驗室，安徽蕪湖241000）

制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳孟元

（安徽工程大學(xué)安徽省電氣傳動與控制重點實驗室，安徽蕪湖241000）

為了實現(xiàn)對制冷設(shè)備制冷液灌注的信息化管理，讓生產(chǎn)線快速、準(zhǔn)確生產(chǎn)制冷設(shè)備，使生產(chǎn)管理部門及時、方便了解生產(chǎn)情況，研究面向制冷設(shè)備生產(chǎn)廠家的在線信息采集系統(tǒng)，為相關(guān)科研及生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)可自動檢測產(chǎn)品的編號，基于工業(yè)控制計算機(jī)實現(xiàn)對致冷設(shè)備制冷液的灌注，記錄每臺制冷設(shè)備的型號、灌注量，檢驗設(shè)備是否合格，并生成Excel文檔，以備隨時查詢。實際應(yīng)用結(jié)果表明：該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于空調(diào)、冰箱和致冷柜等各種致冷設(shè)備的制冷液的灌注、檢驗和記錄。

制冷液；條碼槍；信息采集；VC++；MySQL；PLC

制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)主要用于空調(diào)、電冰箱、冷柜、制冰機(jī)等小型制冷機(jī)制冷液的灌注。目前有很多制冷液灌注信息采集方法，主要存在以下不足：其一，制冷液灌注信息主要通過人工收集儀表記錄數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行人工匯總，工人勞動強度大；其二，制冷液灌注信息的驗證具有一定的困難，其判斷方法是通過人工檢測加注灌的質(zhì)量進(jìn)行判別，方式相對落后，特別是判斷加液的類型更加困難，無法有效判別制冷液灌注質(zhì)量的好壞。因此，本文介紹了一種基于工業(yè)控制計算機(jī)（IPC）和PLC的制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)，其中數(shù)控灌注主要由PLC控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成［1-2］，信息采集由IPC的上位機(jī)系統(tǒng)完成。

1　基于IPC和PLC的硬件設(shè)計

制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由流量傳感器、條碼采集器、PLC、IPC等四大部分組成。PLC采用三菱FX-2N型的一種模塊化結(jié)構(gòu)的小型PLC，由于IPC使用RS232接口，且IPC與PLC傳輸距離在10 m以內(nèi)，所以PLC的通信接口使用FX2N-232-BD接口板。由于IPC通過串口與1個PLC、2個條形碼掃描器通信，因此硬件方面采用PCI-1620串口通訊卡擴(kuò)展串口數(shù)據(jù)。

圖1　制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的工作流程：首先由條碼采集單元檢測出產(chǎn)品的編號，然后將編號經(jīng)數(shù)據(jù)通訊卡傳送到IPC，IPC根據(jù)產(chǎn)品的編號提取此產(chǎn)品的特征代碼，并與MySQL數(shù)據(jù)庫中的信息對比；當(dāng)查詢到與產(chǎn)品相同的特征代碼時，調(diào)出數(shù)據(jù)庫中此特征代碼的名稱、制冷液的類型和灌注量等參數(shù)，并將這些參數(shù)通過數(shù)據(jù)通訊卡傳遞給PLC控制單元；PLC控制灌注執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對產(chǎn)品灌注制冷液，并通過流量傳感器時刻檢測制冷液的灌注量，由PLC實時傳遞給IPC；在灌注過程中，實時地將灌注量數(shù)據(jù)傳遞給工業(yè)控制計算機(jī)用于實時顯示；當(dāng)產(chǎn)品的灌注結(jié)束后，IPC記錄該產(chǎn)品的編號、名稱、制冷液類型、灌注量、灌注起始及結(jié)束時間和灌注結(jié)果是否合格等信息，并存儲在指定文件中，自動驗證灌注產(chǎn)品質(zhì)量；條形碼信息驗證單元再次檢測產(chǎn)品的編號，根據(jù)產(chǎn)品編號在已經(jīng)存儲的文件中查詢該產(chǎn)品是否已經(jīng)灌注制冷液，判斷該產(chǎn)品制冷液類型是否正確以及灌注結(jié)果是否合格等情況，當(dāng)產(chǎn)品不合格時，發(fā)出聲光報警指示。

2　系統(tǒng)功能的設(shè)計

2.1數(shù)據(jù)采集

IPC通過串口與條形碼掃描槍通信，使用條形碼掃描槍讀取每件產(chǎn)品的序列號，根據(jù)序列號的前4位數(shù)據(jù)（型號代碼）調(diào)取工控機(jī)數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)產(chǎn)品需要灌注制冷劑的類型以及灌注量等相關(guān)信息。

2.2制冷液灌注

IPC將調(diào)取的制冷劑類型以及灌注量等相關(guān)信息傳遞給下位機(jī)PLC，由下位機(jī)PLC完成制冷液的灌注，并將灌注量、灌注類型和灌注時間等參數(shù)傳遞給IPC。

2.3信息記錄

制冷液灌注完成后，產(chǎn)品的序列號、灌注的制冷劑類型、灌注量，灌注時間，以及灌注所使用IPC的IP地址等參數(shù)將記錄于一個記事本文體，文檔的文件名以年月日分鐘秒為名稱，以避免文件的重名，可用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上傳。同時為了方便現(xiàn)場人員對產(chǎn)品生產(chǎn)情況的查閱，信息也記錄為一個以年月日為文件名的記事本文體，內(nèi)容匯總以上各項記錄。在每次生產(chǎn)完成后，所生產(chǎn)產(chǎn)品的信息及參數(shù)同樣匯總于Excel表格中。

2.4產(chǎn)品的檢驗

當(dāng)產(chǎn)品灌注完成后，經(jīng)過驗證條形碼掃描槍再次讀取產(chǎn)品的序列號，并與已經(jīng)記錄的產(chǎn)品序列號對比，判斷該產(chǎn)品是否已經(jīng)完成灌注。

2.5參數(shù)設(shè)置

對制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括IPC與PLC的通信端口及通信速率、IPC與條形碼掃描槍的通信端口及通信速率、使用IPC的網(wǎng)卡IP地址以及記錄表數(shù)據(jù)保存路徑等。

2.6產(chǎn)品型號代碼存儲

同一型號代碼的產(chǎn)品具有相同的條碼類型、名稱、制冷劑類型和充注量，必須提前存儲在數(shù)據(jù)庫中，制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)使用MySQL數(shù)據(jù)庫。

3　系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

在實驗室內(nèi)按系統(tǒng)的組成進(jìn)行分步驟軟硬件開發(fā)和測試，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行集成組裝。當(dāng)綜合性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求時，安裝到實際生產(chǎn)場地進(jìn)行測試和應(yīng)用［3-15］。結(jié)果表明，系統(tǒng)總體性能達(dá)到預(yù)期設(shè)計目標(biāo)，尤其在簡化設(shè)備安裝布線、提高系統(tǒng)移動性和便捷性等方面效果十分顯著。

按照測試要求，設(shè)計的制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)由1臺IPC和多路數(shù)據(jù)通訊卡及相應(yīng)的條形碼采集器組成，安裝在制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)生產(chǎn)線首末端的兩個工位上。生產(chǎn)線由PLC根據(jù)工控機(jī)發(fā)出的協(xié)調(diào)信號進(jìn)行控制。首端的條形碼采集單元負(fù)責(zé)產(chǎn)品的信息采集；末端的條碼驗證單元完成產(chǎn)品的驗證檢測。

3.1基本操作

3.1.1開機(jī)

IPC在正常情況下開機(jī)時會自動運行MySQL數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫起動之后，制冷液數(shù)控灌注系統(tǒng)起動，首先根據(jù)配置文件提示開機(jī)后的IPC與PLC以及條形碼掃描槍的通信情況。如果通信失敗，IPC給出提示，這時可以由人工設(shè)置通信接口。設(shè)置完成后，配置文件自動保存，下次運行時調(diào)用。

3.1.2關(guān)機(jī)

直接點擊上位機(jī)界面上的“系統(tǒng)退出”鍵，約1 s后，屏幕顯示當(dāng)天的產(chǎn)品工作量。點擊上位機(jī)界面上“確定”鍵后，IPC自動關(guān)閉。IPC可隨時進(jìn)行關(guān)機(jī)。由于記事本文件采用的是實時保存，所以在突然掉電的情況下也不會影響文件的記錄。

3.1.3復(fù)位

在系統(tǒng)運行過程中，可能會由于用戶錯誤操作等原因造成IPC異?，F(xiàn)象，需對系統(tǒng)進(jìn)行重啟動，這個過程稱之為“復(fù)位”。按下上位機(jī)界面上的“系統(tǒng)復(fù)位”鍵，屏幕顯示“內(nèi)容將復(fù)位”，系統(tǒng)將重新運行。

3.2標(biāo)準(zhǔn)型菜單操作

3.2.1主界面各顯示項功能

Bar Code（條形碼）：顯示產(chǎn)品的序列號，序列號的前4位代表產(chǎn)品的類型。

Modal Name（名稱）：顯示產(chǎn)品的名稱。

Type（類型）：顯示產(chǎn)品所要灌注制冷液的類型。

Pre-Volume（預(yù)灌注量）：顯示產(chǎn)品所要灌注制冷液的質(zhì)量。

Real-Volume（實時灌注量）：顯示產(chǎn)品灌注制冷液的實時量。

Status（過程狀態(tài)）：顯示IPC的工作過程，包括準(zhǔn)備、抽真空和加液，以及灌注是否完成。

Quality（是否合格）：顯示產(chǎn)品的檢驗結(jié)果，并給出檢驗說明。當(dāng)合格時，產(chǎn)品順利通過；當(dāng)不合格時，IPC傳送信號給PLC，發(fā)出報警，并記錄于記事本文件。

顯示界面的表格：完成一件產(chǎn)品后，將產(chǎn)品的相關(guān)信息實時顯示出來供現(xiàn)場人員查看。

3.2.2主界面各菜單項使用

System Set（系統(tǒng)設(shè)置）：用于設(shè)置IPC與PLC的通信端口及通信速率、IPC與條形碼掃描槍的通信端口及通信速率、使用IPC的網(wǎng)卡IP地址以及記錄表數(shù)據(jù)保存路徑等。

Bar Code（條碼設(shè)置）：用于設(shè)置同一類型產(chǎn)品的條碼類型、名稱、制冷劑類型和充注量，并保存在MySQL數(shù)據(jù)庫中。

Save Excel（保存數(shù)據(jù)）：用于手動保存當(dāng)前顯示表中操作產(chǎn)品的相關(guān)信息。

Alarm Reset（報警復(fù)位）：當(dāng)出現(xiàn)不合格產(chǎn)品時，系統(tǒng)發(fā)出報警，此時由操作人員取出不合格產(chǎn)品，手動解除報警。

System Reset（系統(tǒng)復(fù)位）：在IPC運行過程中，可能會由于用戶錯誤操作等原因造成IPC異?，F(xiàn)象，需對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，使IPC能正常運行。

3.3部分功能操作

3.3.1系統(tǒng)設(shè)置

在系統(tǒng)運行界面上，點擊“System Set”鍵，進(jìn)入“系統(tǒng)設(shè)置”界面。在此界面設(shè)置IPC與PLC通信的端口號及波特率、工控機(jī)與條碼槍通信的端口號及波特率。其中條碼槍A和B用于灌注致冷液前的產(chǎn)品序列號掃描，并啟動灌注環(huán)節(jié)，條碼槍C用于產(chǎn)品檢驗。

PLC通訊口基本參數(shù)設(shè)置：波特率為19 200 bps；數(shù)據(jù)位為8；停止位為1；奇偶校驗為無；協(xié)議頭為無；協(xié)議尾為無。其他為默認(rèn)值。

條形碼掃描槍通訊口基本參數(shù)設(shè)置：波特率為9 600 bps；數(shù)據(jù)位為8；停止位為1；奇偶校驗為無；軟件握手為無；協(xié)議頭為STX 02H；協(xié)議尾為ETX 03H；以上參數(shù)中部分為條形碼掃描槍默認(rèn)參數(shù)，不需特殊設(shè)置。

通信設(shè)置完成后，點擊“連接”鍵進(jìn)行通信連接測試。測試成功無提示，若測試失敗，則給出警告提示。

在系統(tǒng)設(shè)置界面可以設(shè)置IPC的代號及其網(wǎng)卡的IP地址，記錄的數(shù)據(jù)文件路徑可以通過“瀏覽”進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成后，點擊“確定”鍵，退出系統(tǒng)設(shè)置回到主界面。

3.3.2條碼設(shè)置

在主界面上點擊“Bar Code”鍵，進(jìn)入“條碼設(shè)置”界面，需要手動添加產(chǎn)品的型號代碼、名稱、制冷劑類型和預(yù)充注量。當(dāng)這些參數(shù)設(shè)置完成后，點擊“添加”鍵，數(shù)據(jù)將顯示到數(shù)據(jù)表中，同時將記錄增加到MySQL數(shù)據(jù)庫中。對每條記錄進(jìn)行修改、刪除處理，點擊相應(yīng)的“修改”鍵和“刪除”健即可。在修改數(shù)據(jù)時，不可對數(shù)據(jù)的型號代碼進(jìn)行修改，每一步的操作都會顯示在數(shù)據(jù)表中，MySQL數(shù)據(jù)庫也同步更新。

當(dāng)記錄條件較多時，輸入相應(yīng)型號代碼后點擊“檢索”鍵可查找該型號代碼是否已經(jīng)輸入。條碼設(shè)置完成后，點擊“返回”鍵，退出條碼設(shè)置界面回到主界面。

3.3.3Excel保存

在主界面點擊“Save Excel”鍵，將當(dāng)前的工作記錄保存在Excel文檔中。

4　結(jié)束語

本文主要介紹制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)中硬件模塊的設(shè)計方案、軟件開發(fā)的主要流程以及應(yīng)用檢驗效果。軟件應(yīng)用系統(tǒng)以Windows XP系統(tǒng)為平臺，使用的VC++6.0開發(fā)工具集成了C++語言的開發(fā)模塊，利用MFC類庫快速開發(fā)界面的程序以方便用戶使用。針對制冷液數(shù)控在線采集系統(tǒng)的特點，開發(fā)數(shù)控灌注軟件，實現(xiàn)制冷液灌注的自動化。本文介紹的制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)充分發(fā)揮了IPC和PLC數(shù)控功能的優(yōu)點，可大幅提高系統(tǒng)運行的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)率。依據(jù)本文設(shè)計的制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)已在蘇州三星電子有限公司穩(wěn)定運行超過1年（見圖2）。

圖2　系統(tǒng)運行現(xiàn)場

［1］趙益富，王振友，趙連軍，等.PLC控制在溫度計自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014（11）：94-97.

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［7］申斌，張桂青，胡華，等.建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺下諧波監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2013，30（5）：36-40.

［8］張興國，劉學(xué)軍，陳健兵.基于GIS青藏公路基礎(chǔ)信息平臺的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2013，30（2）：93-97.

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（責(zé)任編輯楊黎麗）

Design and Realization of Refrigeration Fluid Online Information Acquisition System

CHEN Meng-yuan
（Anhui Key Laboratory of Electric Drive and Control，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China）

To achieve informative management on the infusion of refrigeration fluid and keep the manufacturer of refrigeration equipments rapid and accurate，especially for mastering the production promptly and conveniently，one manufacturers oriented online information acquisition system was studied on to provide technical support for related research and production.The system detected the serial number of products automatically and poured refrigeration fluid into equipments based on industrial control computer.The system recorded the model and perfusion of equipment refrigeration and examined their quality，then generated one Excel document for querying conveniently.Practical application results show that the system can be widely applied to the infusion，inspection and recording of refrigeration fluid in various type of equipments，such as air conditioners，refrigerators and freezers.

refrigeration fluid；barcode gun；information acquisition；VC++；MySQL；PLC

TG249.7；TM921.51

A

1674-8425（2015）04-0102-05

10.3969/j.issn.1674-8425（z）.2015.04.020

2014-12-03

安徽高校省級自然科學(xué)研究項目（KJ2013A041）

陳孟元（1984—），男，安徽蕪湖人，碩士，講師，主要從事自動檢測與軟件開發(fā)工作。

陳孟元.制冷液數(shù)控在線信息采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015（4）：102 -106.

format：CHEN Meng-yuan.Design and Realization of Refrigeration Fluid Online Information Acquisition System［J］.Journal of Chongqing University of Technology：Natural Science，2015（4）：102-106.