【硕士论文开题报告】基于以太网通信的称重数据管理系统

学校代码11065编号青岛大学硕士学位论文开题报告论文题目基于以太网通信的称重数据管理系统姓名吴光强专业名称控制科学与工程研究方向PLC控制指导教师徐世许教授日期2014年1月18日青岛大学硕士研究生学位论文开题报告专业控制科学与工程论文起止日期2014120156课题来源导师自拟选题报告会日期2014118论文题目基于以太网通信称重数据管理系统研究方向PLC控制一、选题的目的和意义在化工、冶金、建材、食品、饲料加工等行业的生产过程中，原料的配料环节是生产的关键，配料的优劣直接影响着产品的质量和企业的效益，决定了产品的质量能耗、成本等各项经济指标。原料成分稳定、配料组成成分均匀是化工、冶金、建材、食品、饲料等行业优质高产的基础，特别试对于一个大型企业，每昼夜要投入上百吨至数百吨混合料，而且在生产过程中各个工序之间是连续作业，环环相扣，彼此影响很大，尤其是原料的配合，一旦出现事故就会造成后道工序重大质量事故，甚至会造成数百万元的损失。由此可见，原料配料在化工、冶金、建材、食品、饲料加工等行业的生产效益起着关键性的作用。在工业生产中，经常会遇到多种物料按不同配比或种类形成多个配方的情况。在手动控制状态下，需要根据生产情况，计算出各物料的配比，分别计算出各物料重量的理论值，形成配方，对各台设备分别设定，来满足配比的要求。当生产情况发生变化，需要改变物料重量的理论值时，则需要再次分别计算，再次分别设定。这种人工操作方式计算，操作时间长，且容易出现物料重量和种类的多配或少配，给生产带来不良因素。而采用配料监管控制方式，通过配料监管软件，实现配方管理、配料操作控制、数据查询追溯、生产数据管理等功能。并可以通过网络实现多个配料系统的集合控制。实现生产、操作全过程的自动控制，减少了人为的误操作，满足生产工艺的要求。配料监管系统在化工、冶金、建材、食品、饲料加工等行业应用非常广泛，近几年来随着计算机技术和PLC技术的飞速发展，配料监管系统控制方案也在不断改进。目前，配料监管系统的流程控制可由可编程控制器PLC来实现，上位计算机主要用于配方管理、屏幕人机对话、数据查询追溯、生产数据管理等工作。随着微处理器技术的发展，配料系统中的称量仪表由最初的专用积木式仪表发展为智能化的工业控制终端以及专门的配料控制器。称量仪表的功能也由最初的资料显示发展为具有自诊断、自动零位跟踪、置零去皮、预置点输出、动态称重、数据通信等多项功能。结合配料监管系统的实际工作情况及应用领域，采用VB60作为上位机监控平台，欧姆龙CP1E系列PLC作为下位机硬件控制平台，来实现对配料监管的运行操作与状态监控。二、配料监管系统结构及功能1、配料监管系统结构本设计是以配料环节为研究对象，在深入了解配料系统的工艺要求、分析现有控制方式的基础上，提出了新控制系统的整体方案，并对系统的实现进行研究。设计的配料系统必须具有高可靠性、低故障率等特点。上位机通过VB60编写的程序实现与PLC、秤1和秤2的RS232通讯。通讯包括上位机读写PLC的I/O通道，采集上输入点状态，改变输出点状态；上位机读秤1和秤2的称重数据，并通过秤特有的CYPZ命令，实现写秤1和秤2，达到自动去皮的目的。控制系统结构如图1所示。上位机欧姆龙PLC秤1操作面板秤2操作面板秤1秤2图12、配料监管系统功能该系统主要实现功能包括配方管理、配料操作、数据查询、分类统计和系统管理五大方面。配方管理用于实现配方的新建、查询、修改、删除并调用至系统中；配料操作用于实时监控配料车间的操作过程，显示实时数据并存入数据库中；数据查询用于实现对已存数据的查询显示与保存查询结果；分类统计用于统计每种配料的使用量和每批次的总重量；系统管理用于实现用户添加、系统帮助、通信测试以及数据导出功能。三、配料监管系统组成部分介绍1、VB60VB就是VISUALBASIC的意思，是一种常用的编程开发工具。VB的面世使原本极其复杂困难的编程、软件开发的工作变得简单。VB把过往的纯代码编程过度到可视化编程，将一些经常要使用到的功能以一个个的控件的形式出现，例如LABEL（标签）、TEXTBOX（文本框）等等的。VISUALBASIC（VB）是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ACTIVEX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。VB的程序可以包含一个或多个窗体，或者是一个主窗体和多个子窗体，类似于操作系统的样子。VB的组件既可以拥有用户界面，也可以没有。这样一来服务器端程序就可以处理增加的模块。VB使用引用计数的方法来进行垃圾收集，这个方法中包含有大量的对象，提供基本的面向对象支持。因为越来越多组建的出现，程序员可以选用自己需要的扩展库。和有些语言不一样，VB对大小写不敏感，但是能自动转换关键词到标准的大小写状态，以及强制使得符号表入口的实体的变量名称遵循书写规则。VB使得大量的外界控件有了自己的生存空间，大量的第三方控件针对VB提供。VB也提供了建立、使用和重用这些控件的方法。VB的常用术语控件简单的说，控件就是构成或者说建造VISUALBASIC应用程序的图形化工具，包括窗体、按钮、复选框、列表框、数据控件、表格控件和图片控件等。事件由用户或操作系统引发的动作，例如击键、单击鼠标（CLICK）、双击鼠标（DBLCLICK）、一段时间的限制，或从端口接收数据。方法嵌入在对象定义中的程序代码，它定义对象怎样处理信息并响应某事件。例如，数据库对象有打开记录集并从一个记录移动到另一个记录的方法程序的基本元素，它含有定义其特征的属性，定义其任务和识别它可以响应的事件的方法。控件和窗体是VISUALBASIC中所有对象的示例。物件一个控件、窗体等都可被看作一个物件。过程为完成某些特定的任务而编写的代码段，过程通常用于响应特定的事件，也可以当作应用程序的用户自定义函数来使用。属性属性是组成用户界面的各对象的性质的具体描述。例如上述“物件”中所提到的尺寸、位置、颜色、宽度、高度等等都称为控件的属性。属性决定物件的外观，有时也决定物件的行为。物件的属性绝大部分是VB中已经事先定义好的，但也有的属性是需要在应用过程中才去定义的。属性即可为物件提供数据，也能从物件取回信息。2、欧姆龙CP1ECP1E可编程控制器的优点是经济、易用、高效。基本CPU单元不仅支持基本功能，应用CPU单元支持可编程终端连接、位置控制和变频器连接。主要特点为（1）并行包括内置3个端口的CPU单元USB,RS232C,RS485。（2）带RS232C连接器的CPU单元深度减少了20MM。N30/40/60S1（3）可与使用普通USB电缆的计算机轻松连接。（4）通过E30/40/60S,N30/40/60S或NA20CPU单元，通过连接扩展单元或扩展I/O单元添加I/O，模拟量I/O或温度输入。（5）输入中断（6）丰富的高速计数器功能。（7）用于N14/20/30/40/60S或NA20CPU单元的晶体管输出的各种脉冲控制。（8）用于N14/20/30/40/60S或NA20CPU单元的晶体管输出的PMW输出。（9）向N30/40/60或NA20CPU单元安装串行选件板或ETHERNET选件板。（10）内置模拟量I/O，2个输入和1个输出，用于NA型CPU单元。4、梅特勒托利多仪表梅特勒托利多集团，是全球领先的精密仪器制造商之一，并且是世界上最大的制造及销售实验室、工业和食品零售业用称重设备的厂商。采用的IND331称重仪表的性能特点为1可连接模拟式秤台285264VAC或1836VDC供电方式3丰富的接口配置串口RS232标准和RS232/485可选；PLC420MA模拟量输出/ABRIO/PROFIBUSDP/DEVICENET/MODBUSTCP/ETHERNET/IP/CONTROLNET；离散输入输出口；2I/4O；继电器输出无需外部装置可直接控制高压设备；固态输出OC门型；4最佳的定值控制独立/并行输出，可锁存；3个独立的比较器；高速的重量比较速率；5性能增强超快的A/D转换速率366HZ，重量比较速率50HZ和PLC更新率20HZ；TRAXDSP数字滤波专利技术；最大100,000D的显示分度；6有效提高工作效率可选用SD存储卡；备份与恢复设置及标定参数；易于携带，易于进行多台仪表的设置；7更多的标定选择通过PLC进行远程标定；通过逐步替代法可完成对大容量储罐的标定；CALFREE免标定技术；传统的砝码标定；8维护方便模块化设计易于装卸；LED指示灯提示错误信息；TRAXEMT自诊断功能；串口和离散输入输出检测。五、论文工作计划与方案自从接手本课题后，已经作了大量的准备工作，查阅了大量的相关资料，并对一些问题进行了思考。准备在现有的基础上，用一年半的时间完成整个论文的研究工作。即从2014年1月至2015年6月底分四个阶段第一阶段（2014年1月至3月），准备工作的最后阶段，完善研究方案，继续查阅相关资料并进行整理，分析，比较。第二阶段（2014年4月至6月），研究阶段。根据前期准备的资料，学习相关知识、掌握相关软件及模块的使用方法，为系统构建做好准备。第三阶段（2014年7月至2014年11月），构建系统，并进行相关调试工作。第四阶段（2014年12月至2015年4月），结题阶段。整理好相关的材料，撰写完硕士论文。外投的论文应在2015年6月底前正式发表。六、参考资料1徐世许，可编程序控制器原理应用网络，中国科学技术大学出版社，20022徐世许，可编程序控制器应用指南编程通信联网，电子工业出版社，200733明日科技，VISUALBASIC从入门到精通第3版，清华大学出版社，20125张进，张洪，自动化行业的新趋势自动化系统集成已成为自动化行业的发展趋势，北京远东仪表有限公司，20106郭琳VISUALBASIC程序设计教程人民邮电出版社，20137浅析自动化仪器仪表与控制系统现状，中国工业电器网8欧姆龙CS、CJ编程手册中文，20039梅特勒托利多称重仪表产品手册10CS1/CJ1ETN21操作手册200311CXPROGRAMMERVER61OPERATIONMANUAL，200312OPC应用程序入门，日本OPC协会13卫洁琼，自动配料控制系统及其算法研究，太原理工大学，201014王永华,张湜,李斌,罗刚,牛彦杰，基于EXCELVBA技术的自动数据采集系统，南京工业大学学报，201015OPCFOUNDATIONDATAACCESSAUTOMATIONINTERFACESTANDARDVERSION202,199916赵长安，谷志刚，刘兆洁，自动配料在混匀配料中的应用科技信息，201117张卫旭，基于VC的自动配料系统的研究与设计，武汉科技大学，2011完成课程学习情况（总学分、学位课、学位课加权平均分）公共学位课英语，科学社会主义理论与实践，自然辩证法专业学位课矩阵理论，线性系统理论，最优控制与最优估计，计算机控制理论专业选修课学科专题，鲁棒控制理论与应用，系统辨识与自适应控制，现场总线与网络技术，电力电子系统建模与控制，DSP原理与应用公共