基于HMI、PLC与组态软件在仓库货物数据采集中的应用研究

基于HMI、PLC与组态软件在仓库货物数据采集中的应用研究

刘青

江苏省常州技师学院江苏常州213032

摘要：本文主要讲述了在实际生产中将HMI、条码枪、PLC通讯模块及工业组态软件的结合，成功地应用在仓库出货统计中，该方案准确地记录了操作人员出货的种类和数量，数据方便融入企业ERP系统，工作稳定可靠，方便了企业的管理。

关键词：HMI条码枪PLC无线通信模块组态软件

在仓库货物存放中，可能存在多种型号和不同的位置，要对工作人员进出货物的工作记录融入企业ERP系统做管理，就需要有一种可移动的又能采集现场货物型号的设备，能把采集的数据实时存入计算机。该方案的优点是移动性能好，能够搭配在叉车上使用，下面对某瓦楞纸生产企业仓库货物数据采集管理为例，介绍该系统的组成及各主要设备的关键使用点和注意事项。

一、数据采集系统的结构

数据采集系统的结构如图1所示，设备主要由条码枪、HMI、无线传输模块两对和工业计算机组成。其中条码枪、HMI、PLC以及无线传输模块的一只搭配在叉车上。另一无线传输模块和计算机固定在车间机房。系统考虑到叉车上设备的可移动性，所有元件都选用直流24V电源等级。

仓库货物通过条码枪采集数据传送给HMI，再通过操作员的确认将数据经过PLC的编程口传送给PLC,PLC的RS232接口通过无线传送模块和计算机的串口连接。数据传送流程是条码数据→条码枪→HMI→PLC→RS232→无线传输模块→计算机，如图1所示。

图1数据采集系统结构图

二、各设备在数据采集系统中的应用

1.HMI

在本控制系统中，条码枪和HMI做为数据的采集和传输，采用维纶MT6070IH。选择时考虑到丰富的接口和功能。在连接条码枪时选择USB接口的条码枪（组态程序时可以免驱动）,条码输入完成之后，点击保存按钮则将数据经过PLC再转存至计算机，计算机处理数据完成后发出一个保存数据成功的信号在HMI上提示，此时一次出货统计完成。

在生产中HMI的程序组态时还应该考虑到以下几点:

（1)条码的扫描时间是不确定的，且在扫描时也需要字元输入元件实时获得焦点，此时选择字元输入元件输入模式为位触发，系统定时循环让文本框获得焦点，保证文本框任何时候都能够读取条码。启用通知功能，在条码扫描完成后触发一个位信号提示扫描完成（2）操作员的编号输入；（3）当条码枪扫描不成功或则损坏时可以手动输入条码；（4）在没有条码输入时，对保存按钮的使能失效，以免误操作；（5）保存完成之后，对文本框条码清除方便第二次扫描；（6）在保存数据至计算机的同时也保存数据在本机供操作员查看记录，在需要时用U盘导出。

2.PLC

PLC在系统中主要将HMI采集的数据经由RS232接口转发至计算机，再将计算机处理后的信息反馈到HMI。本例采用三菱FX1S-10MT和FX1N-232BD。

HMI字元输入元件中采集的数据为字符格式，传入PLC中时占用PLC多个寄存器.在PLC中一个字符占一个字节（8位），一个寄存器16位，则每一个寄存器保存两个字符。程序处理时将每一个字符存放到一个数据寄存器中。

3.无线模块

本例选用北京康海时代NC90-ZRS232无线通信模块，该模块能耗低，传输距离可达2KM，可覆盖范围面积大。在使用时将RS232模块9针管脚的2、3、5与其中一个模块的2、3、5管脚对接，另一个模块的2、3、5管脚与计算机串口的2、3、5管脚对接。该模块使用时常用几种配置方案如下：

（1）透明传输

主站配置：节点类型为中心节点，发送模式为广播；从站配置：节点类型为中继路由或终端节点，发送模式为主从。

（2）按目标地址传输

1）主从模式主站配置：节点类型为中心节点，发送模式为主从；从站配置：节点类型为中继路由或终端节点，发送模式为主从。此模式下，主站给从站发送数据，必须要在数据前面加上目标地址；从站给主站发送数据，不需要在数据前面加地址，固定往主站发。

2）点对点模式此模式下只能两个设备通信，并且无中心节点，两设备在发送的数据前面都需加目标地址。

4.组态软件

本例上位机软件选择昆仑通态MCGS组态软件。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。软件安装完成后有组态环境和运行环境两种。打开组态环境，在设备窗口中打开设备工具箱，在设备管理中添加通用串口父设备，再添加三菱PLCFX系列串口驱动。在串口父设备中设置COM端口、波特率、奇偶校验位、停止位等。

（1）硬件参数设置

先在设备内部属性中添加设备通道，然后在通道连接中将事实数据库中定义好的变量（也可以在程序编辑时定义变量）与所添加的通道连接起来。通过设备调试的通讯状态的值来判断和PLC的通讯状态（通讯状态=0表示正常，在1-6之间表示通讯错误，需要检查设置和设备接线），完成上面的配置后，就可以组态画面编辑程序。

（2）条码数据的转换

PLC中是以数字的形式保存条码数据的，在计算机中要还原条码需要将数字转换成ACSII字符，使用！Ascii2I（s）指令可以完成字符转换。

（3）数据的保存

MCGS数据保存时默认ACCESS数据库，保存在程序安装目录项目文件夹中。

在实时数据库中添加组对象，将需要保存的变量添加到组对象中，使用!SaveData(Name)

指令保存。

（4）数据删除

当保存数据过多时提示删除以前的数据使用DelSaveDat(Name)指令实现。

生产中程序组态时还做到以下几点:

1）提示设备的通讯状态,用位指示灯时时读取PLC中M8013的状态，当指示灯停止闪烁

时说明通讯失败，这种方式也可以用在多种场所。

2）显示当前操作员和条码内容，在监控窗口要实时反应当前HMI中的操作员和条码数

据。

3）可以浏览保存的数据，在运行策略中添加用户策略，新增策略行添加工具箱中的存

盘数据浏览，数据来源选择保存的组对象，完成配置后在其他按钮，菜单，和脚本中都可以调用出历史的数据。

三、使用效果分析

本系统在企业实际生产中成功使用多套，配置简单、移动性能良好、故障率低、维护简便、还可以扩展多种机械控制，客户使用反应良好、增强了企业的管理。其控制原理可以广泛应用在多种工业控制场所。

参考文献：

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[2]龚仲华.三菱FX系列PLC应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[3]吴作明.工控组态软件与PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.