制冷液数控在线信息采集系统的设计与实现

陈孟元

（安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室，安徽芜湖241000）

制冷液数控在线信息采集系统的设计与实现

陈孟元

（安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室，安徽芜湖241000）

为了实现对制冷设备制冷液灌注的信息化管理，让生产线快速、准确生产制冷设备，使生产管理部门及时、方便了解生产情况，研究面向制冷设备生产厂家的在线信息采集系统，为相关科研及生产提供技术支撑。制冷液数控在线信息采集系统可自动检测产品的编号，基于工业控制计算机实现对致冷设备制冷液的灌注，记录每台制冷设备的型号、灌注量，检验设备是否合格，并生成Excel文档，以备随时查询。实际应用结果表明：该系统可广泛应用于空调、冰箱和致冷柜等各种致冷设备的制冷液的灌注、检验和记录。

制冷液；条码枪；信息采集；VC++；MySQL；PLC

制冷液数控在线信息采集系统主要用于空调、电冰箱、冷柜、制冰机等小型制冷机制冷液的灌注。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过人工收集仪表记录数据，最后进行人工汇总，工人劳动强度大；其二，制冷液灌注信息的验证具有一定的困难，其判断方法是通过人工检测加注灌的质量进行判别，方式相对落后，特别是判断加液的类型更加困难，无法有效判别制冷液灌注质量的好坏。因此，本文介绍了一种基于工业控制计算机（IPC）和PLC的制冷液数控灌注系统，其中数控灌注主要由PLC控制执行机构完成［1-2］，信息采集由IPC的上位机系统完成。

1　基于IPC和PLC的硬件设计

制冷液数控在线信息采集系统的硬件结构如图1所示。它由流量传感器、条码采集器、PLC、IPC等四大部分组成。PLC采用三菱FX-2N型的一种模块化结构的小型PLC，由于IPC使用RS232接口，且IPC与PLC传输距离在10 m以内，所以PLC的通信接口使用FX2N-232-BD接口板。由于IPC通过串口与1个PLC、2个条形码扫描器通信，因此硬件方面采用PCI-1620串口通讯卡扩展串口数据。

图1　制冷液数控在线信息采集系统硬件结构

系统的工作流程：首先由条码采集单元检测出产品的编号，然后将编号经数据通讯卡传送到IPC，IPC根据产品的编号提取此产品的特征代码，并与MySQL数据库中的信息对比；当查询到与产品相同的特征代码时，调出数据库中此特征代码的名称、制冷液的类型和灌注量等参数，并将这些参数通过数据通讯卡传递给PLC控制单元；PLC控制灌注执行机构，对产品灌注制冷液，并通过流量传感器时刻检测制冷液的灌注量，由PLC实时传递给IPC；在灌注过程中，实时地将灌注量数据传递给工业控制计算机用于实时显示；当产品的灌注结束后，IPC记录该产品的编号、名称、制冷液类型、灌注量、灌注起始及结束时间和灌注结果是否合格等信息，并存储在指定文件中，自动验证灌注产品质量；条形码信息验证单元再次检测产品的编号，根据产品编号在已经存储的文件中查询该产品是否已经灌注制冷液，判断该产品制冷液类型是否正确以及灌注结果是否合格等情况，当产品不合格时，发出声光报警指示。

2　系统功能的设计

2.1数据采集

IPC通过串口与条形码扫描枪通信，使用条形码扫描枪读取每件产品的序列号，根据序列号的前4位数据（型号代码）调取工控机数据库中相应产品需要灌注制冷剂的类型以及灌注量等相关信息。

2.2制冷液灌注

IPC将调取的制冷剂类型以及灌注量等相关信息传递给下位机PLC，由下位机PLC完成制冷液的灌注，并将灌注量、灌注类型和灌注时间等参数传递给IPC。

2.3信息记录

制冷液灌注完成后，产品的序列号、灌注的制冷剂类型、灌注量，灌注时间，以及灌注所使用IPC的IP地址等参数将记录于一个记事本文体，文档的文件名以年月日分钟秒为名称，以避免文件的重名，可用于远程数据上传。同时为了方便现场人员对产品生产情况的查阅，信息也记录为一个以年月日为文件名的记事本文体，内容汇总以上各项记录。在每次生产完成后，所生产产品的信息及参数同样汇总于Excel表格中。

2.4产品的检验

当产品灌注完成后，经过验证条形码扫描枪再次读取产品的序列号，并与已经记录的产品序列号对比，判断该产品是否已经完成灌注。

2.5参数设置

对制冷液数控灌注系统的相关参数进行设置，包括IPC与PLC的通信端口及通信速率、IPC与条形码扫描枪的通信端口及通信速率、使用IPC的网卡IP地址以及记录表数据保存路径等。

2.6产品型号代码存储

同一型号代码的产品具有相同的条码类型、名称、制冷剂类型和充注量，必须提前存储在数据库中，制冷液数控灌注系统使用MySQL数据库。

3　系统功能的实现

在实验室内按系统的组成进行分步骤软硬件开发和测试，并以此为基础进行集成组装。当综合性能指标达到设计要求时，安装到实际生产场地进行测试和应用［3-15］。结果表明，系统总体性能达到预期设计目标，尤其在简化设备安装布线、提高系统移动性和便捷性等方面效果十分显著。

按照测试要求，设计的制冷液数控在线信息采集系统由1台IPC和多路数据通讯卡及相应的条形码采集器组成，安装在制冷液数控在线信息采集系统生产线首末端的两个工位上。生产线由PLC根据工控机发出的协调信号进行控制。首端的条形码采集单元负责产品的信息采集；末端的条码验证单元完成产品的验证检测。

3.1基本操作

3.1.1开机

IPC在正常情况下开机时会自动运行MySQL数据库。在数据库起动之后，制冷液数控灌注系统起动，首先根据配置文件提示开机后的IPC与PLC以及条形码扫描枪的通信情况。如果通信失败，IPC给出提示，这时可以由人工设置通信接口。设置完成后，配置文件自动保存，下次运行时调用。

3.1.2关机

直接点击上位机界面上的“系统退出”键，约1 s后，屏幕显示当天的产品工作量。点击上位机界面上“确定”键后，IPC自动关闭。IPC可随时进行关机。由于记事本文件采用的是实时保存，所以在突然掉电的情况下也不会影响文件的记录。

3.1.3复位

在系统运行过程中，可能会由于用户错误操作等原因造成IPC异常现象，需对系统进行重启动，这个过程称之为“复位”。按下上位机界面上的“系统复位”键，屏幕显示“内容将复位”，系统将重新运行。

3.2标准型菜单操作

3.2.1主界面各显示项功能

Bar Code（条形码）：显示产品的序列号，序列号的前4位代表产品的类型。

Modal Name（名称）：显示产品的名称。

Type（类型）：显示产品所要灌注制冷液的类型。

Pre-Volume（预灌注量）：显示产品所要灌注制冷液的质量。

Real-Volume（实时灌注量）：显示产品灌注制冷液的实时量。

Status（过程状态）：显示IPC的工作过程，包括准备、抽真空和加液，以及灌注是否完成。

Quality（是否合格）：显示产品的检验结果，并给出检验说明。当合格时，产品顺利通过；当不合格时，IPC传送信号给PLC，发出报警，并记录于记事本文件。

显示界面的表格：完成一件产品后，将产品的相关信息实时显示出来供现场人员查看。

3.2.2主界面各菜单项使用

System Set（系统设置）：用于设置IPC与PLC的通信端口及通信速率、IPC与条形码扫描枪的通信端口及通信速率、使用IPC的网卡IP地址以及记录表数据保存路径等。

Bar Code（条码设置）：用于设置同一类型产品的条码类型、名称、制冷剂类型和充注量，并保存在MySQL数据库中。

Save Excel（保存数据）：用于手动保存当前显示表中操作产品的相关信息。

Alarm Reset（报警复位）：当出现不合格产品时，系统发出报警，此时由操作人员取出不合格产品，手动解除报警。

System Reset（系统复位）：在IPC运行过程中，可能会由于用户错误操作等原因造成IPC异常现象，需对系统进行复位，使IPC能正常运行。

3.3部分功能操作

3.3.1系统设置

在系统运行界面上，点击“System Set”键，进入“系统设置”界面。在此界面设置IPC与PLC通信的端口号及波特率、工控机与条码枪通信的端口号及波特率。其中条码枪A和B用于灌注致冷液前的产品序列号扫描，并启动灌注环节，条码枪C用于产品检验。

PLC通讯口基本参数设置：波特率为19 200 bps；数据位为8；停止位为1；奇偶校验为无；协议头为无；协议尾为无。其他为默认值。

条形码扫描枪通讯口基本参数设置：波特率为9 600 bps；数据位为8；停止位为1；奇偶校验为无；软件握手为无；协议头为STX 02H；协议尾为ETX 03H；以上参数中部分为条形码扫描枪默认参数，不需特殊设置。

通信设置完成后，点击“连接”键进行通信连接测试。测试成功无提示，若测试失败，则给出警告提示。

在系统设置界面可以设置IPC的代号及其网卡的IP地址，记录的数据文件路径可以通过“浏览”进行设置。设置完成后，点击“确定”键，退出系统设置回到主界面。

3.3.2条码设置

在主界面上点击“Bar Code”键，进入“条码设置”界面，需要手动添加产品的型号代码、名称、制冷剂类型和预充注量。当这些参数设置完成后，点击“添加”键，数据将显示到数据表中，同时将记录增加到MySQL数据库中。对每条记录进行修改、删除处理，点击相应的“修改”键和“删除”健即可。在修改数据时，不可对数据的型号代码进行修改，每一步的操作都会显示在数据表中，MySQL数据库也同步更新。

当记录条件较多时，输入相应型号代码后点击“检索”键可查找该型号代码是否已经输入。条码设置完成后，点击“返回”键，退出条码设置界面回到主界面。

3.3.3Excel保存

在主界面点击“Save Excel”键，将当前的工作记录保存在Excel文档中。

4　结束语

本文主要介绍制冷液数控在线信息采集系统中硬件模块的设计方案、软件开发的主要流程以及应用检验效果。软件应用系统以Windows XP系统为平台，使用的VC++6.0开发工具集成了C++语言的开发模块，利用MFC类库快速开发界面的程序以方便用户使用。针对制冷液数控在线采集系统的特点，开发数控灌注软件，实现制冷液灌注的自动化。本文介绍的制冷液数控在线信息采集系统充分发挥了IPC和PLC数控功能的优点，可大幅提高系统运行的准确性和生产率。依据本文设计的制冷液数控在线信息采集系统已在苏州三星电子有限公司稳定运行超过1年（见图2）。

图2　系统运行现场

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（责任编辑杨黎丽）

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

安徽高校省级自然科学研究项目（KJ2013A041）

陈孟元（1984—），男，安徽芜湖人，硕士，讲师，主要从事自动检测与软件开发工作。

陈孟元.制冷液数控在线信息采集系统的设计与实现［J］.重庆理工大学学报：自然科学版，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.