基于智能移动终端与PLC的配方打叶计量系统设计

摘 要 对于配方打叶计量参数的，目前国内打叶复烤企业一般采用的传统方式为设置公告板或电子显示屏，工作强度高，信息量小，传递滞后，不利于改进工艺；本文采用目前市场流行的智能移动终端与工业自动化PLC构建配方打叶计量系统，克服了传统方式弊病，实现了高效的数据实时传输交流及操作灵活的特点，可推广应用。

关键词 打叶计量系统 智能移动终端 PLC 无线热点

中图分类号：TN929.5 文献标识码：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，国内现代化打叶复烤企业在实际生产过程中，对于成品烟的质量控制主要是通过企业质检部门（厂级工艺质检中心）与生产现场操作人员的工艺参数（配方打叶计量参数）信息交流来实现，具体过程是质检部门对每批加工的烟叶多次进行各项标准质检工艺参数的采样计量实验，然后将计量数据反馈给相关加工段的工艺操作人员，由他们对相应生产设备的运行参数及时调整，以保持合格稳定的产品质量。

对于配方打叶计量参数的，目前国内打叶复烤企业一般采用的传统方式有两种：

第一种，在生产现场设置公告板（黑板），以人工书写方式进行传递。采用这种方式的缺点是工作强度高，信息量小，传递滞后。

第二种，在生产现场设置电子显示屏（LED），以数字显示方式传递。采用这种方式，虽然工作强度降低，传递效率稍显提高，但由于受到显示屏安装位置、数量、尺寸等的限制，信息量仍显不足，且由于其不可操作性（只读），故生产工艺操作人员无法调用查询同一计量参数在不同时间的记录，因此不利于对比分析，以改进生产工艺。

因此，采用目前市场流行的通用型民用级智能移动终端与工业自动化PLC构建配方打叶计量系统，以克服上述传统方式的缺点，并具有高效、及时、大信息量的实时及历史数据查询的功能，提高打叶复烤加工工艺品质。

1 方案设计

目前，智能移动终端与无线数据传输应用在各行业迅速普及，范围宽广，操作灵活，可高效进行数据的实时传输交流，这些特点可初步满足我们对配方打叶计量系统平台构建。

原型设计方案是采用目前市场流行的通用型民用级智能移动终端与工业自动化PLC构建配方打叶计量系统，其如下图1所示。

图1 配方打叶计量系统网络示意图

根据这一设计，我们选择现在非常流行的iPod Touch / iPad / iPhone作为智能移动终端，其上运行工业级的专业无线人机界面监控软件（i-HMI）。

配方打叶计量系统主要由三部分组成：（1）控制系统：处理配方打叶计量参数的存储、更新与。（2）无线系统：完成控制系统和智能移动终端的数据传输。（3）终端系统：完成打叶计量参数的发送及接收。

其中，控制系统选用美国Allen-Bradley公司的紧凑型可编程逻辑控制器，即CompactLogix L23E。无线系统选用美国ProSoft公司的Radiolinx RLXIB-IHW高性能工业热点电台。移动智能终端选用美国苹果公司的iPod Touch及iPad，前者用于现场工艺操作人员接收相关工艺参数，后者用于质检人员进行配方打叶计量参数的。

2 硬件设计

2.1 硬件构成及安装

配方打叶计量系统硬件安装由两部分组成：（1）电气系统配置组装：PLC控制箱及电台箱。（2）无线热点系统布设：包括无线热点安装地点选择及电台箱、天线的安装调试。

其中，PLC控制箱的配置包含AB CompactLogix L23E紧凑型可编程逻辑控制器、MOXA EDS-205A以太网交换机、OMRON 24VDC电源模块等，主要以卡轨方式安装在一具有良好散热及密封防尘的小型不锈钢控制箱内，以太网交换机用以完成L23E与主电台的数据通讯，电源模块用于为L23E及交换机提供所需的24V直流电源。

电台控制箱的配置包含ProSoft Radiolinx RLXIB-IHW高性能工业热点电台、OMRON 24VDC电源模块等，也主要以卡轨方式安装在一具有良好散热及密封防尘的小型不锈钢控制箱内，IHW电成iOS智能终端之间的无线数据通讯，电源模块用于为IHW电台提供所需的24V直流电源。

无线热点系统安装位置的合理选定是保证整个配方打叶计量系统进行稳定良好数据传输的关键。经过对厂区生产线设备的分布、现场工艺操作人员主要的操作位置细致的分析评估，选定将主电台安装在打叶里线一打机组与叶尖储柜之间的检修平台上，该处位于厂内所有检修平台的最高位置，将天线安装高度在该处适当提高后，即可保证无线信号基本覆盖全厂。考虑到主电台距离厂房东部距离较远，以及西北部、北部设备对无线信号的遮挡，增加另外两部中继电台，分别安装在打叶线与复烤机之间操作甬道正东墙（附近为副产品接料输送轨道），以及安装在厂房西北角墙（附近为预处理外线叶基储柜）。

2.2 无线网通讯测试

电台箱安装完成后，我们将利用多种软件对该工业热点无线网络进行通讯测试，过程如下：

第一步，利用ProSoft Wireless Designer无线设计软件进行理论通讯评估，选定电台型号为Radiolinx RLXIB-IHW，将电台之间通讯距离，天线规格等主要参数输入后，构建网络拓扑结构，得到评估结果。根据评估结果，证明设计的无线热点网络结构是合理的。

第二步，利用ProSoft RadioLinx IH Browser软件对上述三部电台进行无线热点组网配置。

这里，我们主要对电台名称、SSID、通讯模式、加密方式及密码、网络属性进行设置，具体配置见表1。

按上述参数配置完成后，扫描无线热点网络，根据结果证明此时网络名称为i-HMI的工业无线热点网络已成功构建。

第三步，利用以Android操作系统为平台的手机上运行的WiFi分析仪软件分别对厂房内主电台中心、东北、东南、西南、西北以及PV1～PV9等位置进行测试，并由笔记本电脑通过无线热点向PLC发送数据包50次，包大小为64字节，以测试无线通讯延时及丢包率，结果如表2所示。

表2 Ping测试结果

综合上述各种综合测试，可以认为以上i-HMI无线热点网络不仅具有良好的信号覆盖强度，而且其优良的通讯质量也满足设计要求。

3 软件设计

配方打叶计量系统的软件设计包括两大部分，即可编程逻辑控制器梯形图程序及i-HMI操作员界面数据源程序。

第一部分可编程逻辑控制器梯形图程序主要完成配方打叶计量参数的存储、更新与处理功能。根据实际工艺要求，我们首先需建立相应的数据表（标签），然后在逻辑梯形图的编辑中，主要要实现工艺参数的、后对现场操作员的提示、历史记录的显示、对历史记录及数据区清零操作等功能。

第二部分，利用i-HMI软件来创建配方打叶计量参数操作员界面。i-HMI的编程核心是要根据可编程逻辑控制器的数据表编辑相应的数据源文件，参考i-HMI数据编程指南，我们用文本编辑器进行编辑，其主要语法内容如下：（1）由于使用的可编程逻辑控制器为CompactLogix L23E，其以TCP/IP太网通讯协议为EIP/NATIVE，故编写如下语句：“# %protocol eip/native ”。（2）编写完成后，将上述文件保存为CSV格式的文本文件，通过i-HMI工业热点网络下载到iOS终端中，然后运行。

工艺参数独立功能便于质检人员只针对某一个参数进行操作，工艺参数统一便于质检人员进行参数的批量，这两种功能独立存在，互不影响，便于质检人员灵活选择。

（下转第231页）（上接第222页）

4 结束语

以上为智能移动终端在打叶复烤企业的典型应用，由于采用了i-HMI软件强大灵活的与工业可编程逻辑控制器TCP/IP的通讯功能，因此未来的开发，我们还可利用其完成打叶复烤生产线设备的操作及监控界面由传统的HMI界面向智能移动平台的过渡，i-HMI是对原有可编程逻辑控制器内存标签的深入利用，以编辑i-HMI运行所必需的数据源文件为核心。因此智能移动终端在打叶复烤企业非常适于推广应用，以实现各种自动化生产设备的无线监控。

参考文献

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