配料生产控制及仓储管理系统设计

第38卷第12期2017年12月
白动化仪表
PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION
Vol. 38 No. 12
Dec. 2017配料生产控制及仓储管理系统设计
陈刚，杨慧中
(江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室，江苏无锡214122)
摘要：针对某粘胶生产企业在生产过程中存在的原材料管理和配料控制问题，在综合条码、组态王、PLC与触摸屏技术特点的基础上，设计了基于条码技术的配料生产控制及仓储管理系统。

通过入库管理、出库管理、报表生成管理等功能模块，实现了仓库综合管理;采用条码技术自动选择最优先使用的物料，实现了加料作业管理的信息存储，使每种物料从采购原料到使用消耗的全过程可追溯。

该系统不仅实现了加料过程的自动控制，而且能同步更新原料的使用情况。

这对企业提高仓储管理的质量和效率，降低企业库存成本，实现配料的精确控制，提升企业市场竞争力，都具有较深远的意义。

试验表明，该系统操作灵活，工作可靠，能达到工艺要求，具有较好的应用前景。

关键词：配料生产控制；仓储管理；条码技术；触摸屏；组态王；数据库；PLC
中图分类号：TH39;TP273 文献标志码：A DOI：10.16086/j. cnki. issnl000 -0380.201712002
Design of the Ingredients Production Control
and Warehouse Management System
CHEN Gang,YANG Huizhong
(Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry,Ministry of Education,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)
Abstract：In view of the problems existing in the management of raw materials and ingredients control in certain viscose production enterprise, and based on the characteristics of the integrated technique including bar code, Kingview, PLC and touch screen, an ingredients control and warehouse management system based on bar code technology is designed. Through the warehousing management, report generation management and other functional modules, the integrated management of the warehouse is achieved. By adopting the bar code technology, the most preferred used materials are selected automatically, the information storage of the feeding job management is achieved, and the whole process of each material from purcasing raw material to being consumed can be traced. The automatic control of the feeding process in the production is realized by the system, and the usage of raw materials can also be updated synchronously. This is meaningful for enterprises to improve the quality and efficiency of warehousing management, reduce the cost of inventory and achieve precise control of ingredients to enhance the competitiveness of enterprises. Test results show that this system is reliable and flexible in operation and meet the process requirem ents, which has a good applicable prospect.
Keywords ：Ingredient production control ；Warehouse management ；Bar code technology ；Touch screen ；Kingview ；
D atabase；PLC
〇引言
配料是生产过程中的一道重要工序，配料的准确 与否将直接影响产品的最终性能。

在粘胶生产中，不 同规格的粘胶需要不同的配方，而在实际生产过程中 每种配方又含有几种或几十种原料。

目前，许多企业 采用的人工配料方式不但效率低，而且易出错，已经不 能满足现代工业生产的需要[1]。

配料系统中的原料管理与仓储管理互为关联。

在传统仓储管理模式下，物料进出库较为随意，由人工管 理的库存物品信息登记不仅容易出错，还会影响物品 的出库速度，造成库存物品的损失[2]。

一旦出现问题，查找原因和追究责任也较为困难。

企业生产过程中，一般要求原料的使用遵循“先入先用”的原则。

目前，人工管理无法确保工人在领料和使用中严格执行该 原则。

为了解决上述问题，本文根据某粘胶生产企业的 生产管理要求，开发了基于条码技术的配料生产控制
修改稿收到日期=2017-09-05
基金项目：国家自然科学基金资助项目（61773181 )、中央髙校基本科研业务费专项基金资助项目（JUSRP51733B) 作者简介:陈( 1972—)，男，硕士，工程师，主要从事过程控制与检测技术的研究，E - mail: egJndx@ 163. com
自动化仪表第38卷• 6•
及仓储管理系统。

该系统通过入库管理、出库管理、报 表生成管理等功能模块，实现了仓库的综合管理;通过 条码技术，能够自动选择最优先使用的物料，并实现了 加料自动控制及其作业管理的信息存储。

这对于提高 企业仓储管理的质量和效率，降低企业库存成本，实现 配料的精确控制及提升企业市场竞争力具有一定作用。

1系统总体设计
可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC)具有体积小、功能强、编程简单、维护方便、可靠 性高等优点，但人机对话不方便[3]。

触摸屏是连接操 作人员和机器设备之间的桥梁，其接收操作人员发出 的命令和设置参数，并实时监控P L C的I/O状态与系 统运行过程。

条码技术是在计算机技术与信息技术基 础上发展起来的新兴技术。

条码是一种通过宽窄不同 的黑白直线条纹的组合来表示数字或字母的特殊编 码，具有准确率高、成本低、制作简单、使用方便等优 点，是目前较经济、实用的自动识别技术。

组态王是国 内开发较早的一种开放型通用工控软件，其充分利用 了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的 特点，有利于二次开发。

在综合PLC、触摸屏、条码技术与组态王特点的基 础上，设计了基于条码技术的配料生产控制及仓储管 理系统。

系统结构如图1所示。

图1系统结构图
Fig. 1Structure of the system
原料进厂后，首先按一定格式编制条码，并将条码 信息录入仓储管理系统中;然后，打印条码标签，并将 其粘贴到原料桶上。

工人领料时，必须先在计算机管 理系统中查找到该类型物料的最优条码，即最早入库 的该类型物料条码;然后，通过条码读码器，将领用信 息存储到系统相应的数据库中。

上位组态监控系统主要完成以下任务:首先，通过 RS- 485接口读取并显示PLC寄存器中的值;然后，向PLC发送每种物料的最优条码;最后，将P L C上传的 加料信息（包含加料时间、物料名称、条码、加料质量和操作人员）存入系统数据库，以备查询。

生产现场的触摸屏与PLC之间通过RS- 232接 口实现通信，触摸屏与现场条码读码器通过U SB连 接。

加料生产时，在触摸屏上选择物料名称并扫描所加物料的条码标签，并与PLC寄存器中的最优条 码进行比对。

如条码不符，即进行报警提示，并覆盖 加料启动按钮，禁止加料生产，从而确保原料按照“先入先用”原则被合理使用。

当条码一致，即可进 入加料操作，选择电磁阀并设置加料量。

PLC接到 触摸屏的指令信号后，执行控制任务。

PLC接收称 重传感器信号，控制现场电磁阀，实现精确加料。

每 次的加料信息会实时存入计算机和触摸屏中，并能 以Excel的形式保存到触摸屏的外置硬盘上，使数据 处理更方便。

由于现场与上位机管理系统距离较远，通信采用 R S-485。

由于计算机接口为R S-232、PLC通信接口 为RS- 485，故必须在计算机串口处安装RS - 485/ R S-232转换器，以解决通信接口匹配问题。

考虑到 粘胶生产现场的防爆要求，在进行系统设计时，除了控 制柜、称重变送器、电磁阀采用防爆型以外，信号线的 连接也要采用防爆接线盒和防爆软管。

2仓储管理系统的设计
2.1条码技术
条码分为一维条码和二维条码。

一维条码只是在 一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在另一方向 (一般是垂直方向）不表达任何信息。

一维条码可以 提高信息录入的速度、降低差错率。

但是一维条码也 存在一些不足之处:数据容量较小、只能包含字母和数 字，条码遭到损坏后便不能阅读。

二维条码是在水平 和垂直方向的二维空间存储信息的条码。

这种条码可 以用来表示数据文件(包括汉字文件、图像等）。

其虽 保密性好，但成本高[4]。

从企业生产的实际要求和降 低成本考虑，本系统选用一维条码。

一个完整的一维条码由两侧空白区、起始字符、数 据字符、校验字符（可选）、终止字符及供人识读的字 符组成。

不同类型的条码，有不同的码制和编码方法。

条码编码方法有2种:①宽度调节法，例如39码、库德 巴条码和交叉25码;②模块组配法，例如通用商品条 码（EAU码和UPC码）、93码、EAN128码[5]。

本系统 采用EAN128码。

2.2入库管理
生产原料进厂后，必须对原料进行入库操作。

根 据原料的入库时间、种类、批次，
对原料进行编码设置
第12期配料生产控制及仓储管理系统设计陈刚，等
并粘贴标签;同时，将条码信息上传至计算机管理系统 进行入库处理，并更新库存。

为了进行质量跟踪，需要能根据条码追查到具体 原料。

因此，每个原料的条码必须唯一[6]。

条码共12 位。

条码标签显示的信息包括:生产日期、物料名称、
批次。

条码格式如图2所示。

Y
V
V
生产日期
物料名称
批次
图2条码格式图
Fig. 2 Bar code format
图2中:第1〜6位为生产日期，例如2016年9月 5日的编码为160905;第7〜10位为物料名称，出于保 密考虑，厂方将几十种生产原料名称用字符表示，物料 名称不满4个字符，则第10位用空格代替；例如 E 888、A 09、H 15等;第11〜12位为原料批次，从01开 始，用来区分1天内购进的同种原料。

该编码方式既 保证了条码的唯一性，又具有一定的灵活性。

2.3
出库管理
领用物料时，首先在上位机中查看所有库存物料 的余量、条码和最近使用时间等信息。

然后，查找每种 物料的最优条码，并且将查询到的最优条码信息发送 至生产现场，以便加料生产时判别。

最后，工人根据最 优条码到仓库领取物料。

工人领料时，必须用条码读 码器扫描物料上的条码，以进一步确认领取的物料是 否正确。

如果领取物料条码与最优条码不一致，则出 现报警提示。

工人领取物料的信息会上传至计算机管 理系统并存入数据库中，以便管理员查询。

在出库管 理中，还具有手动清除现场最优条码信息和实时显示 现场工作状态的功能。

2.4系统管理
系统管理模块主要功能如下。

① 权限管理:实现按角色分配用户名，并按业务分 配用户权限。

② 密码管理:为所有用户设置初始密码。

③
条码管理:当某种物料用尽后，系统会自动删除
该物料的对应条码，并自动更新该类型物料的最优条 码号。

系统管理员也可根据实际情况手动删除条码 信息。

2.5数据库管理
任何物料都有唯一的条码标签，其入库、出库以及 每次加料的信息均存储在上位机的数据库中。

通过管 理软件，管理员可按条件（如条码、物料名称、操作时
间、操作人员）查询物料;可方便地查看某物料从进货 入库到领料出库，以及使用消耗的完整过程;还可查看 该物料当前余量。

SQL 访问管理器用来建立数据库列和组态王变 量之间的联系[7]，包括建立表格模板和记录体这2 部分功能[8]。

通过表格模板，可在数据库表中建立 表格;通过记录体，可建立数据库表格列和组态王之 间的联系，允许组态王通过记录体直接操纵数据库
中的数据。

① 创建ACCESS 数据库。

本系统具有以下功能:选择最优条码、查看物料余 量和查询加料记录。

首先，创建名为“mydata . accdb ” 的空数据库，并在“ mydata . accdb ”中建立3张表: tableone 、tabletwo、tablethree 〇
② 建立ODBC 数据源。

在“控制面板”中打开ODBC 数据源管理器，选择 “用户DSN ”选项卡，设置数据源名为“mine ”，选择数 据库“mydata . accdb ”，即可完成数据源配置。

③ 创建表格模板和记录体
在组态王工程浏览器中分别创建名为“ tableone ”、 “ tabletwo ”、“ tablethree ” 的表格模板和名为 “ bind 1 ”、 “bind 2”、“bind 3”、“bindll ”、“bind 21”、“bind 22” 的 记录体。

表格模板和记录体对应表如表1所示。

其中， “bindl 1”用于实时更新物料余量；“ bind 22”用于记录 物料使用过程;“ bind 3 ”用于查询最优条码。

表1表格模板和记录体对应表
Tab. 1 Correspondence table of form templates and records
序号
查询
备注
余量
加料过程
最优条码
1bindl
bind2bind3
入库时记录信息2bind21领料时记录信息3
bindl 1bind22加料时记录信息
4
tableone
tabletwo
tablethree
记录体对应表格模板
3触摸屏的软件实现
本系统触摸屏的型号是威纶通MT 6103i P 。

其监
控界面采用EasyBuilder Pro 软件设计。

该软件是一款 功能强大且操作简单的人机界面设计软件，可以开发 操作界面。

触摸屏界面主要由开机界面、历史数据查 询界面、系统管理界面和加料控制界面组成。

各个界 面相互之间都有画面切换按键[9]。

触摸屏软件流程 如图3所示。

自动化仪表第38卷• 8•
1
(结束）
图3触摸屏软件流程图
Fig. 3 Flowchart of touch screen software
① 开机界面。

操作工人根据自己的工号和密码进入开机界面。

② 历史数据查询界面。

管理员可查询每天工人加料生产的完整过程。

③ 系统管理界面。

管理员可以修改用户名和密码，修正系统时间、管 道残液，启停报警画面。

④ 加料控制界面。

在选择所加物料类型后，即可进入加料控制界面。

该界面可自动显示当前物料名称、最优条码和当前质 量。

在触摸屏的软件设计中，需要通过宏指令实现加 料条码与最优条码的比对。

当工人进行加料操作时，首先必须用无线扫描枪读取物料条码信息。

如果该物 料条码与最优条码不同，则触摸屏上会出现报警窗口，并遮挡住“加料启动”按钮，从而禁止加料生产。

如果 条码相符，则可设定加料量和选择电磁阀。

最后，点击 “加料启动”按钮，即可自动控制加料。

由此可见，通 过条码比对，可避免工人的不合理操作。

4结束语
从企业实际需求出发，在综合条码、组态王、PLC 与触摸屏技术特点的基础上，本文设计了基于条码技 术的配料生产控制及仓储管理系统。

通过组态王软 件，开发了仓储管理系统;利用条码技术，可自动选择 最优先使用的物料;采用PLC和触摸屏，实现了加料 的自动精确控制。

该系统降低了手工录入的失误率，实现了仓库管理和出入库作业的自动化，为原料溯源 提供了保障，也可防止工人在生产现场误操作，提高了 生产效率。

该系统具有较好的应用前景和较高的推广 价值。

参考文献：
[1]赵兴森，文生平，徐永谦.基于PLC的自动配料控制系统设
计[J].计算机测量与控制，2013，21 (4) :962 -964.
[2]郭达永，陈喆，吕希胜.仓储条码管理系统的设计与实现[J].制
造业自动化，2012,34(7) :52 -54.
[3]刘其洪，郭建.基于触摸屏与PLC的脚轮支架冲压自动线控制
系统设计[J].仪表技术与传感器，2014( 11) :82 - 84.
[4]孟静.基于条码的企业仓储和物流管理系统的设计与实
现[D].济南:山东大学，2007.
[5]刘延霞，陆倩，任子晖.基于组态王和PLC的货物自动识别系
统[J].仪表技术与传感器，2013(6) :55 -58.
[6 ]李颖，邱冠雄，万振凯.基于条码技术的织厂仓储管理系统[J ].
微计算机信息，2011，27(2) :31 -32,140.
[7]王华强，李展.聚氨醋树脂反应釜信息系统设计与应用[J].自
动化仪表，2017,38(5):41 -44.
[8]张艳丽，潘越，曹杰.组态王数据库技术在煤矿通风机监控系统
中的应用[J].煤矿机电，2014(6) :81 -83.
[9]张勇，吴爱国，张洁.基于组态软件和PLC的润滑油生产控制系
统[J].仪表技术与传感器，2015 (9) :70 -72.。