烟叶分检线微机控制网络系统 本发明属于工业自动控制技术领域，具体地说涉及一种集散型微机控制网络，尤其涉及一种用于烟叶分检线的集散型微机控制网络系统。
集散控制是70年代末80年代初出现的控制理论，是世界自动控制发展的潮流，它熔入了工业自动控制技术、计算机技术、抗干扰技术、网络技术等。使数据共享面不断扩展，为各决策部门提供了对异地现场情况的实时集中把握。在本发明之前，尚未涉及到把集散控制理论实施于烟叶分检线中，实现烟叶分检自动控制、自动采集处理数据，集中操作等功能。本发明以集散控制为理论基础，以WINDOWS为上位机操作系统，在SINEC L2网和以太网上形成共享数据信息，形成一个简明的集散控制系统。
现有技术中烟叶分检线的设置仅为一台皮带机，每次只能检出一个种类原级烟叶的一个等级的烟叶，其他等级的烟叶只能堆放在地上。造成人力、物力的损失和浪费。
另外，现有技术未实现由计算机监视现场情况，以及由计算机采集、处理和统计数据，这些工作完全由人工来进行，造成大量的人力、物力、财力的浪费，极不适应大规模生产的现代化和管理的现代化要求。
本发明的目的就在于提供一种包括微机上位监控系统及可编程序控制器组成的网络从站和与其联接的烟叶分检线共同形成的烟叶分检线微机控制网络系统。
为了实现本发明的目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供的烟叶分检线微机控制网络系统包括微机上位监控系统、多台可编程控制器网络从站系统及与其联接的烟叶分级线，所说上位监控系统与网络从站系统之间用局域网来实现数据发送和接收，所说局域网由通讯模板、总线器、局域网卡及相应动态数据交换通讯软件组成。
上述上位监控系统以COMPAQ 486或更高机型为硬件设备，运行以MSC++语言为工具，基于WINDOWS环境下开发的HKFI监控软件，通过在计算机上加一块CP5410网卡运行其网络软件PROFIBUS.EXE，成为局域网的一个网点，来实现对各下位PLC(S5-95U)数据的采集和控制，同时所说上位监控系统通过生成日报表HK.TXT文件为以太网提供数据，成为以太网的一个网点。
上述局域网优选用通讯模板CP5412、总线器RS485、COM5412主板的L2卡硬件及相应动态数据交换DDE通迅软件组成，L2网卡作为通讯硬件可配在微机主板上，L2通讯软件可在WINDOWS环境下运行。
上述网络从站系统由4-8台可编程控制器PLC机组成，每台PLC联接一条烟叶分级流水线。烟叶分检线可由若干条分级流水线组成，可根据实际需要设置。每条流水线机械部份由横向若干台皮带机和纵向若干台皮带机及若干台对应电子秤组成，皮带机之间设置若干过桥。本发明设置的烟叶分检线由4条分级流水线组成，每条流水线机械部份由横向五组十台皮带机和纵向五台皮带机及五台对应电子称和若干过桥组成。每条流水线的15台皮带机分为5台分选皮带机、5台输送皮带机、5条提升皮带机。
在各台皮带机设有单机起停按钮盒，并设有“关联/非关联”选择开关。
在联接皮带机和PLC机的线路上均设有“换级”开关，当一种烟叶分检完后，用“换级”开关来继续进行另一种烟叶地分检，而不用停机来转换。
为了更好地理解本发明的实质，下面将更详细的描述本发明的烟叶分检线控制网络系统，以及本发明的工作原理和设计思路：
本发明采用了多台现场可编程控制器和上层管理微机组成的集散型分布结构和一些新颖的控制方式，系统中采用过程控制，数据采集和科学管理为一体。
该系统的实施对象是烟叶分级流水线，共4条流水线，每条流水线有15台皮带机及5台对应的电子称，总共60台皮带机和20台电子称，整个系统采用两层结构。下位层是PLC机，各条流水线均由一台PLC控制。主机除完成对15台运行皮带机的监控外，还累积每台电子秤烟叶量、烟叶装箱量及表明当前烟叶瞬时量，最终这些采集数据经初步处理送至上位层，并在上层机为要求数据初始化时，保存当前数据，各条流水线互不影响，并且可脱离上位层独立运行。上位层为管理层，实现每日各班数据报表统计及处理，对下位各流水线电机的工作状态进行监测，并及时告之管理人员电机的运行情况和帮助管理人员对出现紧急故障报警事件作出应急处理。在紧急情况下，如掉电和下位层有重大事故出现，可以自动保存已收集数据，并可以随时把各数据资料以报表形式打印出来。上层管理机与下位PLC机之间即上位监控系统与网络从站系统之间是应用SINEC L2局域网来实现数据发送和接收，局域网由通讯模板CP5412、RS485总线器和COM5412主板的L2卡硬件及相应动态数据交换(DYNAMIC DATA EXCHANGE，简称DDE)通讯软件组成。L2网卡作为通讯硬件可配在微机主板上，作为通讯实施基础；L2通讯软件可在WINDOWS环境下运行，并作为独立环境界面动态显示下位现场所采集的各类数据及动态监控各电机运作状况，可以把动态数据采集区置为环境“后台”而激活其它菜单到前台。
在本发明的网络系统中，S5-95U网络从站系统控制烟叶分检线由4条分级流水线组成，4条流水线完成的功能及所配置硬件是相同的。因此现就某一流水线来介绍本发明的S5-95U网络从站系统功能和配置。每条流水线机械部份由横向五组十台皮带机和纵向五台皮带机及五台对应电子称和若干过桥组成。每条流水线的15台皮带机分为5台分选皮带机、5台输送皮带机、5条提升皮带机。同时还在设备附近各台电机附有单机起停按钮盒。根据要求及实际情况分析，纵向五台皮带机作为分检开始点，则作为单机运行，不加入组合自动起、停，这样每台纵向电机可与每横向电机组配合成组，在横向的皮带机作为五组。五组电机各组的手动/自动均是独立的，互不联锁。同时还设有“关联/非关联”选择开关，在“关联”方式下，横向五组电机共10台电机逆物料流方向依次起动。为避免误动作，当10台电机起动完毕后，“关联”开关不起任何作用。只有在组合停止后，此开关方再次有效。
一、本发明皮带机的两种工作方式：
1、单机工作方式：选择开关打在“非关联”位置上，可单独起、停各台皮带机，此方式在维修状态下使用；
2、自动工作方式：选择开关打在“关联”位置上，落料口皮带机先起动，3秒后相应的同一组提升皮带机起动，依次3秒间隙，各皮带电机逆烟叶流向依次起动。烟叶依次落到5个对应的电子台秤上，电子秤具有自动去皮、净重显示、校正及操作提示等功能，此时电子秤采集称重，同时本系统的网络从站用PLC处理，送上位主机，进行累加等计算。
二、本发明的PLC机数据采集方式原理：
1、空箱及有料箱处理：事先将空箱重量设为“门坎”数，小于或等于此数的电子秤数值不予处理。有料重量必大于空箱，可进入处理程序。
2、在5秒或数秒时间(此时间可调整)中把每隔0.5秒钟采集值送入一地址队列中，同时让要退出队列的地址内的数值与最新进入队列的地址中的数值进行比较，若在误差值允许范围内，则此值便进一步到浓度数据处理块中，乃至送至上位机，作为当前值。
3、分等级处理不同等级烟叶的数据处理：每组线上设计一个“换级”开关，当需要分检另一种烟叶时，由人工打开“换级”开关，网络从站接收“换级”信号后，便最后一次把网络从站数据区送入中间数据区，之后不再送数据，同时网络从站把“换级”信号送入上位机，让上位机收到信号，便作此级烟最后累积量、箱数处理及存贮，便于以后报表打印；上位机响应完毕后，给下位网络从站发回“复位清零”信号，从站接到该信号后，则立即把本数据区和中间数据区值清零，为另一级烟叶分检作了初始化准备。
三、本发明的上位系统HKFI运行操作方式：
在MS-DOS命令状态下先运行SINEC L2网卡驱动软件和以太网卡驱动软件后进入WINDOWS。在WINDOWS环境下运行PROFIBUS.EXE和HKFI.EXE文件就进入系统，显示主菜单窗口界面如下菜单所示。
选中班次设定弹出二级菜单“班次设定”菜单如下所示，选中上班项又弹出三级菜单，选中的班次将显示于班次指示区，以便于实时指示当前班次和下班时生成班次文件。
选中网点分析弹出一个说明框如下“网点分析”菜单所示，用于分析网络通讯指示区中ER的原因，以便上层管理调度。通讯指示区上排对应第一到第四解包挑选作业区的S5-95U网点，下排对应第五到第八解包挑选作业区的S5-95U网点。OK正常，ER故障。
分两类进行实时监示：一是实时数据表，二是分检线作业区现场皮带电机和电子秤状态的平面监示图。选中实时监视项时弹出二级菜单“实时监视”菜单如下所示。分隔线上方的菜单项用于监视实时数据，下方的菜单项用于监视作业区现场状况。选中某项二级菜单后，即在主窗口的用户区弹出相应的对话框，对话框中的表格数据为各分散的作业区实时数据，图象颜色反映了现场电机的状态。绿色表示皮带机正常，红色表示皮带机故障，黑色表示皮带机停机。同时显示各电子秤当前的瞬时称重量。
选中报表打印项弹出下面“报表打印”菜单所示，根据需要选择打印相应报表。操作逻辑为：上班--下班--区报或班报打印。然后生成日报，用于汇总当日3班的班次报表，生成日报文件HK.TXT，供日报打印和供上级以太网数据。操作逻辑为：最后一班下班--日报生成--日报打印或上级以太网运行。
在主窗口中选用户区的某长条按钮就弹出相应作业区的品级设定和实时参表如下“品级设定”菜单所示。如想输入某秤的投料量和品级，可点动相应的称号按钮。计划投量和返投量可点动要输入的表格后直接由键盘输入。点动左边十个品级的输入按钮后，便弹出40个品级的名称供选择，选定的品级显示于相应的表格中。
综上所述，与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明在烟叶分检线上设置若干台横向和纵向皮带机，按功能分为分选、输送、提升皮带机，可将某一种类的原烟由本系统设置的皮带机和电子秤同时分出高一等级烟叶、原级烟叶、低一等级烟叶、霉烟、拉极五种等级(此五种等级可根据一批烟的实际情况而定)，并同时由本系统输送、称重并输送到烟叶贮运箱中备用。克服了现有技术仅设置一条皮带机输送和分检烟叶，每次只能检出一个原级的一个等级烟叶，其余等级烟叶只能堆放在地上，造成浪费人力、重复劳动、损失烟叶多(因堆放次数多造成破碎和破损多)的缺陷。
2、本发明设置网络从站PLC机与电机部分完全联接在一起，一启动则同时启动，可完全由PLC机监督现场情况，同时实现了可随时采集现场数据和用PLC机处理、统计数据。实现了这一部分的现代化。克服了现有技术完全由人工采集、处理、统计数据，大大节省了人力、物力。
3、本发明网络系统中采用过程控制、数据采集和科学管理为一体，具有高可靠性、控制性能优越、管理功能完善等优点；
4、本发明的网络从站系统实现了集中操作、提供完善工作方式设置，给操作人员及上层管理人员提供设备状态及运行、报警声光显示，并且有完善保护措施和操作容错方式以防止误操作，同时系统具有可扩充性，以满足未来扩大生产的要求；
5、在网络通讯上，本发明的S5-95U小型可编程控制器网络从站与上位微机通过RS-485总线进行通信，并且是以主-从方式进行联络。通信的主动权在上位微机，网络从站的任何数据、信息必须由上位机“读”走。上位机为避免下层从站信息出现的随机性带来的读取困难，则利用查询方式定期读取从站有关数据、信息，由于查询频度快，因此使系统的实时性效果非常好；
6、在本发明的网络系统中根据具体情况采用了PLC输入点的一点多用，从而使系统成本降低，而且使系统结构紧凑，很好地适应工作要求；
7、在数据处理上引用“门坎”重量的概念，“队列”滤波等措施，消除了不定值和较大的偏差因子带来的不良影响，使统计数据的精度得到保证；
8、在本发明的网络通讯方面，设计思路灵活、巧妙，上位管理机直观地显示现场情况和形成任务报表。
下面将结合本发明的附图来描述本发明的实施例，但本发明的实质不局限于附图和实施例。
本发明的图面说明：
图1是本发明的局域网SINEC L2网络结构示意图；
图2是本发明的HKFI上位监控系统的功能结构示意图；
图3是本发明的HKFI上位监控系统的层次结构示意图；
图4是本发明的上位机同时为SINEC L2网和以太网的网点示意图；
图5是本发明的上位机为客户(CLIENT)和L2网络软件服务器(SERVWE)以DDE协议进行实时数据交换示意图；
图6是本发明的烟叶分检线一条流水线系统流程示意图。
1上位计算机，2SINEC L2网卡及驱动软件，3网电缆，4总线器，5网络从站1，6网络从站N，7分组1，8分组N，9、10一条烟叶分级流水线的五台秤及十五台皮带机，11、12、13、14、15分选皮带机，16、17、18、19、20输送皮带机，21、22、23、24、25提升皮带机，26、27、28、29、30电子台秤，31、32、33、34过桥。
实施例一：
正常工作时系统处于自动工作方式，以一组(皮带机21、16、落料口皮带机11以及电子秤26组成)说明。皮带机11单机起、停人为控制，11、21构成流水作业，组合起动铃点响后，反逆烟叶向依次起动。选择开关打在“关联”位置上，把从烟田种植收购的暂称为中黄6级的原级烟叶44961kg，经过一次人工挑选，挑选出霉烟5246kg，其余39715kg烟叶，分别堆放在分选皮带机11、12、13、14、15上，落料口皮带机11先起动，3秒后相应的同一组提升皮带机21起动，依次3秒间隙，各皮带电机依11、21、12、22、13、23、14、24、15、25逆烟叶流向依次起动。此时，由在过桥旁的工人将中黄6级原级烟分选出碎烟、混级内销、上黄5级、下末级、中黄6级五类分别挑在五条输送皮带机16、17、18、19、20上，经过5条提升皮带机，把烟叶装入烟叶储运箱中。烟叶依次落到5个对应的电子台秤26、27、27、28、29、30上，拉上相对应的5台台秤上称重，碎烟占总重量的1.8％，为800公斤；混级内销占总重量约18％，为7969公斤；上黄5占总重量的31％，为14056公斤；下末级约占总重量的25％，为10994公斤；中黄6级占总重量的13％，为5898公斤。电子秤具有自动去皮、净重显示、校正及操作提示等功能。当物料放上电子秤，经滤波达到稳定值时，便有声、光报警告之用户物重值已被采集，经处理后送入上层管理机，此时本系统的网络从站用PLC采集、处理数据，送上位主机，进行累加等计算。
由PLC机采集、处理数据时，为防止数据采集误差，可采用下述方法：在5秒或数秒时间(此时间可调整)中把每隔0.5秒钟采集值送入一地址队列中，同时让要退出队列的地址内的数值与最新进入队列的地址中的数值进行比较，若在误差值允许范围内，则此值便进一步到浓度数据修理块中，乃至送至上位机，作为当前值。
此时运行烟叶分检线的HKFI上位系统：在MS-DOS命令状态下先运行SINEC L2网卡驱动软件和以太网卡驱动软件后进入WINDOWS。在WINDOWS环境下运行PROFIBUS.EXE和HKFI.EXE文件就进入系统，显示主菜单窗口界面。
连中班次设定弹出“班次设定”二级菜单，选中上班项又弹出三级菜单，选中的班次将显示于班次指示区，以便于实时指示当前班次和下班时生成班次文件。
选中网点分析弹出一个说明框，用于分析网络通讯指示区中ER的原因，以便上层管理调度。通讯指示区上排对应第一到第四解包挑选作业区的S5-95U网点，下排对应第五到第八解包挑选作业区的S5-95U网点。OK正常，ER故障。
分两类进行实时监示：一是实时数据表，二是分检线作业区现场皮带电机和电子秤状态的平面监示图。选中实时监视项时弹出二级菜单。分隔线上方的菜单项用于监视实时数据，下方的菜单项用于监视作业区现场状况。选中某项二级菜单后，即在主窗口的用户区弹出相应的对话框，对话框中的表格数据为各分散的作业区实时数据，图象颜色反映了现场电机的状态。绿色表示皮带机正常，红色表示皮带机故障，黑色表示皮带机停机。同时显示各电子秤当前的瞬时称重量。
选中报表打印项弹出“报表打印”菜单，根据需要选择打印相应报表。操作逻辑为：上班--下班--区报或班报打印。然后生成日报，用于汇总当日3班的班次报表，生成日报文件HK.TXT，供日报打印和供上级以太网数据。操作逻辑为：最后一班下班--日报生成--日报打印或上级以太网运行。
在主窗口中选用户区的某长条按钮就弹出相应作业区的品级设定和实时参表菜单。如想输入某秤的投料量和品级，可点动相应的称号按钮。计划投量和返投量可点动要输入的表格后直接由键盘输入。点动左边十个品级的输入按钮后，便弹出40个品级的名称供选择，选定的品级显示于相应的表格中。
当上述中6级烟叶处理完毕，需要处理另一种原级烟叶如中一级或中三级或中四级或中五级等等时，此时需要打开设在屋内墙壁上的“换级”开关(对应每组皮带机线上设计一个“换级”开关)，又用前述皮带机和PLC机运行方式从头开始处理待处理种类烟叶。网络从站接收“换级”信号后，便最后一次把网络从站数据区送入中间数据区，之后不再送数据，同时网络从站把“换级”信号送入上位机，让上位机收到信号，便作此级烟最后累积量、箱数处理及存贮，便于以后报表打印；上位机响应完毕后，给下位网络从站发回“复位清零”信号，从站接到该信号后，则立即把本数据区和中间数据区值清零，为另一级烟叶分检作了初始化准备。
实施例二：
将从烟田种植物收购的暂时称为上黄4级原烟烟叶47263公斤，经过人工一次挑选，挑选出霉烟11815公斤，其余的35448公斤烟叶，分别堆放在分选皮带机11、12、13、14、15上。此时采用与实施例一相同的工作步骤，皮带机11单机起、停人为控制，11、21构成流水作业，组合起动铃点响后，反逆烟叶向依次起动。选择开关打在“关联”位置上，落料口皮带机11先起动，3秒后相应的同一组提升皮带机21起动，依次3秒间隙，各皮带电机依11、21、12、22、13、23、14、24、15、25逆烟叶流向依次起动。此时，由在过桥旁的工人将上黄4级原级烟分选出上黄4级、上黄5级、混级内销、碎烟等分别挑在五条输送皮带机16、17、18、19、20上，经过5条提升皮带机，把烟叶装入烟叶储运箱中。烟叶依次落到5个对应的电子台秤26、27、27、28、29、30上，拉上相对应的5台台秤上称重，上黄4级烟叶占总重量的约34％，为16035公斤；上黄5级烟叶占总重量的18％，为8636公斤；混级内销占总重量约22％，为10440公斤；碎烟占0.7％，为337公斤。电子秤具有自动去皮、净重显示、校正及操作提示等功能。当物料放上电子秤，经滤波达到稳定值时，便有声、光报警告之用户物重值已被采集，经处理后送入上层管理机，此时本系统的网络从站用PLC采集、处理数据，送上位主机，进行累加等计算。
此时采用与实施例一相同的计算机运行方法和处理方法对需要的数据进行处理和打印。
实施例一白班报表：产地进料等级 重量 1称等级重量2称等级重量3称等级 重量 ？ 中黄6 44961 碎烟800混级内销7967 上黄5 140564称等级重量5称等级 重量手工录入 重量霉烟返投实际霉烟其它下末级10994 中黄6 5898 ？ ？ 0 0 0 0
上位机操作员： 班组长：
实施例二白班报表：产地进料等级 重量1称等级重量2称等级重量3称等级 重量 ？ 上黄4 47263 碎烟 337混级内销10440 上黄5 86364称等级 重量5称等级 重量手工录入重量霉烟返投实际霉烟其它 上黄4 11803 上黄4 4232 ？？ 0 0 0 0
上位机操作员： 班组长：
实施例一日报表：等级投料重量(KG)挑选重量(KG)中黄6 44961 5898上黄5 0 14056下末级 0 10994混级内销 0 7967碎烟 0 800
上位机操作员： 负责人：
实施例二日报表：等级投料重量(KG) 挑选重量(KG)上黄4 47263 16035上黄5 0 8636混级内销 0 10440碎烟 0 337
上位机操作员： 负责人：