氨纶丝卷标签实时打印信息系统通信及数据库设计
目 录
1 绪论1
1.1 选题背景1
1.2 国内现状1
2 总体设计1
2.1 设计目的2
2.2 设计要求2
2.3 硬件结构图2
2.4 硬件选择3
3 硬件模块选择4
3.1 CPU4
3.2 电源模块4
3.3 输入模块5
3.4 通信模块6
3.5 扩展基板7
3.6 PC端通信接口7
3.7 接口转换器9
4 PLC与上位机通信设计10
4.1 串口通信10
4.2 PLC设置 11
4.3 通讯报文15
5 上位机程序设计20
5.1 软件介绍20
5.2 软件功能设计流程20
5.3 控件属性21
5.4 编程21
6 数据库设计23
6.1 软件介绍23
6.2 数据表23
6.3 数据库连接25
结论28
致谢29
参考文献301 绪论
1.1背景介绍?
氨纶是新型的纺织材料，弹性好、纤维细、延伸性也极高，被广泛应用于服装行业如游泳衣、内衣等，还被应用于生物科学等医药行业。
氨纶发明于二十世纪的德国，一面世，就受到人们的欢迎，西方氨纶产业开始飞速发展,改革开放后，中国的经济快速发展，氨纶产业不断壮大，这个产业的重心从欧美转移到中国。现在，我国已经是世界第一大氨纶生产国。?
中国的氨纶产业发展非常晚，89年才首次建厂。但中国后来居上，年产量几百吨的氨纶厂 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
相继投产。国外公司看到我国氨纶产业的迅速发展，也在中国投资建厂，杜邦公司就在上海投资建成一个年产量达2000吨的氨纶工厂。近年来我国氨纶产能不断提高，甚至出现了供过于求的局面。
1.2 国内现状?
自从加入WTO后，我国氨纶的产能和市场份额不断提升，目前，我国是世界上最大的氨纶生产国，同时也是也是最大的消费国。虽然我国氨纶产业得到长足进步，但由于我国在这个行业发展较晚，在纺丝、卷绕等关键工艺环节，跟外国比较，仍然有很大的差距，一些关键设备不得不从国外进口。
因为这些工艺的局限，导致氨纶丝的成型差，良品率低，生产效能低下，整个氨纶产业的信息化、自动化迫在眉睫。为了提高生产效能，走可持续发展道路，而不是一味的压价竞争，提高自身产品的竞争能力，很多企业构建了自动化、信息化的生产线，应用PLC监控氨纶生产。
卷绕是氨纶生产过程中非常重要的一环，为了提高氨纶卷绕速度，出现了全自动卷绕机，为了实现对全自动卷绕机的控制，利用上位机（PC）和PLC组成控制系统，PLC实现卷绕数据监视，设备运行监视，参数设置等功能，而上位机则承担着与PLC通信的任务，PLC自动化生产的加入缩短了工艺时间，提高生产效率，极大提高了产品竞争能力。
实际生产中的氨纶丝长短不一，需要贴上标签进行识别，传统氨纶企业生产中，还是手工书写，不仅耗费大量时间，还会产生书写错误，不利于工厂生产。采用标签打印，字迹清晰，且标签拥有唯一条形码，便于管理，大大提高了生产效率。标签打印使得氨纶企业对自身产品质量的管控提升了一个档次。
2 总体设计
2.1设计目的
在氨纶丝生产过程中，为便于生产和管理，提高生产自动化和信息化程度，厂家要求系统能根据产品实际规格，实时、自动地打印产品信息标签，并能在PC机端（上位机）实时查看各卷绕机工作位的生产统计数据。 总课题要求利用PLC、通信、计算机编程等相关技术设计开发完成一套氨纶丝卷标签实时打印信息系统。本课题要求完成其中的通信及数据库设计部分，即通过PLC及RS-485总线，将工厂生产线实时生产数据发送至上位机并存储，便于系统的数据分析和标签的打印。
氨纶卷绕过程中，纺丝会断裂，工厂根据卷绕时间匹配纺丝品质，卷绕时间越长则纺丝等级品质越高，这时打印机打印出纺丝的品质标签，而卷绕时间，纺丝品质规格等信息存放于上位机的数据库中，管理人员通过VB 的人机界面查询、访问这些数据，纺丝数据的传输通过串口通信进行传输，本文主要研究的就是串口通信的数据传输和数据库的搭建。
2.2设计要求：
经过前期相关资料查阅后，系统应达到以下要求：
1、收集相关资料，了解打印系统要求和有关课题的发展状况；
2、完成系统总体方案设计，方案设计应合理；
3、完成各模块流程图设计，流程图应设计合理、规范；
4、完成系统有关PC机与PLC之间通信的设计与调试；
5、完成数据库的设计与调试；
6、完成通信数据的接收与插入数据库等相关功能的设计与实现；
7、完成软硬件联调，基本完成课题所要求的功能，系统应整体工作稳定。
2.3 硬件结构图
方案总体设想是PLC控制机床并采集相关数据，机床为自动卷绕设备，生产线中有多个机床并有A、B两个绕组，因为机器很多，需要多个输入模块采集数据。然后PLC将数据传输到上位机中并存储在数据库中。管理人员登录VB搭建的交互系统中查询数据，主要查询的是纺丝卷绕的时间、规格、品质和其生产的机床位号。同时，将数据由无线路由器发送到打印机中进行打印，打印机打印该批号纺丝信息标签，然后将标签贴于绕完的纺丝上。系统的总体硬件结构连接如下图所示：
图1 硬件结构图
2.4 硬件选择
在工业生产中，绝大多数的企业应用PLC进行工业控制，相比传统的PC机，PLC的一大优点便是抗干扰能力强，能适应复杂的工业环境。同时，其稳定性非常强，能无故障工作长达几十万个小时，在工业生产中机器突然死机可不是企业乐于见到的。PLC还分大、中、小的规模，让企业可以根据自身规模采用相应的PLC。
PLC 中文名为可编程逻辑控制器，它是一种新型的工控电子部件，自从问世以来，便应用于生产设备的控制。人们用PLC和PC构建工业控制系统。它包含可以编程的存储器,用来进行各种运算指令,还能采集输出数字变量或者模拟变量，采集工业生产中产生的数据。还可通过串口进行与上位机构建通信网络，从而进行双向的数据交流。而且通过上位机的组态软件，利用工控软件丰富的图形化工具，使得PLC的控制更加方便简单，学习成本大大降低。
PLC相当于一种专用于工业控制的计算机，让其构成一个系统就需要大脑—CPU，还需要电源模块为其供电，PC与PLC通信需要通信模块,最后要基板为其提供I/O接口。
PLC的主要生产商有三菱、西门子、欧姆龙、施耐德，市面上的可供选择的PLC部件非常之多，而三菱Q系列PLC具有编程简单、价格较低的优点，而氨纶丝标签打印数据量不算大，对CPU的运算能力要求不高。综合各方面的考虑，兼顾性能与成本，我们决定采用三菱Q系列PLC的基本型号QOOCPU，电源模块Q61P，输入模块QX42，通信模块QJ71C24，基板Q312B来组成系统，因为数据传输量不大，可采用RS422/485线传输数据。
这种转换器兼容RS232/422/485标准，且支持RS-232到RS-485的转换，下面给出其通信连接图。
1 绪论1
1.1 选题背景1
1.2 国内现状1
2 总体设计1
2.1 设计目的2
2.2 设计要求2
2.3 硬件结构图2
2.4 硬件选择3
3 硬件模块选择4
3.1 CPU4
3.2 电源模块4
3.3 输入模块5
3.4 通信模块6
3.5 扩展基板7
3.6 PC端通信接口7
3.7 接口转换器9
4 PLC与上位机通信设计10
4.1 串口通信10
4.2 PLC设置 11
4.3 通讯报文15
5 上位机程序设计20
5.1 软件介绍20
5.2 软件功能设计流程20
5.3 控件属性21
5.4 编程21
6 数据库设计23
6.1 软件介绍23
6.2 数据表23
6.3 数据库连接25
结论28
致谢29
参考文献301 绪论
1.1背景介绍?
氨纶是新型的纺织材料，弹性好、纤维细、延伸性也极高，被广泛应用于服装行业如游泳衣、内衣等，还被应用于生物科学等医药行业。
氨纶发明于二十世纪的德国，一面世，就受到人们的欢迎，西方氨纶产业开始飞速发展,改革开放后，中国的经济快速发展，氨纶产业不断壮大，这个产业的重心从欧美转移到中国。现在，我国已经是世界第一大氨纶生产国。?
中国的氨纶产业发展非常晚，89年才首次建厂。但中国后来居上，年产量几百吨的氨纶厂 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
相继投产。国外公司看到我国氨纶产业的迅速发展，也在中国投资建厂，杜邦公司就在上海投资建成一个年产量达2000吨的氨纶工厂。近年来我国氨纶产能不断提高，甚至出现了供过于求的局面。
1.2 国内现状?
自从加入WTO后，我国氨纶的产能和市场份额不断提升，目前，我国是世界上最大的氨纶生产国，同时也是也是最大的消费国。虽然我国氨纶产业得到长足进步，但由于我国在这个行业发展较晚，在纺丝、卷绕等关键工艺环节，跟外国比较，仍然有很大的差距，一些关键设备不得不从国外进口。
因为这些工艺的局限，导致氨纶丝的成型差，良品率低，生产效能低下，整个氨纶产业的信息化、自动化迫在眉睫。为了提高生产效能，走可持续发展道路，而不是一味的压价竞争，提高自身产品的竞争能力，很多企业构建了自动化、信息化的生产线，应用PLC监控氨纶生产。
卷绕是氨纶生产过程中非常重要的一环，为了提高氨纶卷绕速度，出现了全自动卷绕机，为了实现对全自动卷绕机的控制，利用上位机（PC）和PLC组成控制系统，PLC实现卷绕数据监视，设备运行监视，参数设置等功能，而上位机则承担着与PLC通信的任务，PLC自动化生产的加入缩短了工艺时间，提高生产效率，极大提高了产品竞争能力。
实际生产中的氨纶丝长短不一，需要贴上标签进行识别，传统氨纶企业生产中，还是手工书写，不仅耗费大量时间，还会产生书写错误，不利于工厂生产。采用标签打印，字迹清晰，且标签拥有唯一条形码，便于管理，大大提高了生产效率。标签打印使得氨纶企业对自身产品质量的管控提升了一个档次。
2 总体设计
2.1设计目的
在氨纶丝生产过程中，为便于生产和管理，提高生产自动化和信息化程度，厂家要求系统能根据产品实际规格，实时、自动地打印产品信息标签，并能在PC机端（上位机）实时查看各卷绕机工作位的生产统计数据。 总课题要求利用PLC、通信、计算机编程等相关技术设计开发完成一套氨纶丝卷标签实时打印信息系统。本课题要求完成其中的通信及数据库设计部分，即通过PLC及RS-485总线，将工厂生产线实时生产数据发送至上位机并存储，便于系统的数据分析和标签的打印。
氨纶卷绕过程中，纺丝会断裂，工厂根据卷绕时间匹配纺丝品质，卷绕时间越长则纺丝等级品质越高，这时打印机打印出纺丝的品质标签，而卷绕时间，纺丝品质规格等信息存放于上位机的数据库中，管理人员通过VB 的人机界面查询、访问这些数据，纺丝数据的传输通过串口通信进行传输，本文主要研究的就是串口通信的数据传输和数据库的搭建。
2.2设计要求：
经过前期相关资料查阅后，系统应达到以下要求：
1、收集相关资料，了解打印系统要求和有关课题的发展状况；
2、完成系统总体方案设计，方案设计应合理；
3、完成各模块流程图设计，流程图应设计合理、规范；
4、完成系统有关PC机与PLC之间通信的设计与调试；
5、完成数据库的设计与调试；
6、完成通信数据的接收与插入数据库等相关功能的设计与实现；
7、完成软硬件联调，基本完成课题所要求的功能，系统应整体工作稳定。
2.3 硬件结构图
方案总体设想是PLC控制机床并采集相关数据，机床为自动卷绕设备，生产线中有多个机床并有A、B两个绕组，因为机器很多，需要多个输入模块采集数据。然后PLC将数据传输到上位机中并存储在数据库中。管理人员登录VB搭建的交互系统中查询数据，主要查询的是纺丝卷绕的时间、规格、品质和其生产的机床位号。同时，将数据由无线路由器发送到打印机中进行打印，打印机打印该批号纺丝信息标签，然后将标签贴于绕完的纺丝上。系统的总体硬件结构连接如下图所示：
图1 硬件结构图
2.4 硬件选择
在工业生产中，绝大多数的企业应用PLC进行工业控制，相比传统的PC机，PLC的一大优点便是抗干扰能力强，能适应复杂的工业环境。同时，其稳定性非常强，能无故障工作长达几十万个小时，在工业生产中机器突然死机可不是企业乐于见到的。PLC还分大、中、小的规模，让企业可以根据自身规模采用相应的PLC。
PLC 中文名为可编程逻辑控制器，它是一种新型的工控电子部件，自从问世以来，便应用于生产设备的控制。人们用PLC和PC构建工业控制系统。它包含可以编程的存储器,用来进行各种运算指令,还能采集输出数字变量或者模拟变量，采集工业生产中产生的数据。还可通过串口进行与上位机构建通信网络，从而进行双向的数据交流。而且通过上位机的组态软件，利用工控软件丰富的图形化工具，使得PLC的控制更加方便简单，学习成本大大降低。
PLC相当于一种专用于工业控制的计算机，让其构成一个系统就需要大脑—CPU，还需要电源模块为其供电，PC与PLC通信需要通信模块,最后要基板为其提供I/O接口。
PLC的主要生产商有三菱、西门子、欧姆龙、施耐德，市面上的可供选择的PLC部件非常之多，而三菱Q系列PLC具有编程简单、价格较低的优点，而氨纶丝标签打印数据量不算大，对CPU的运算能力要求不高。综合各方面的考虑，兼顾性能与成本，我们决定采用三菱Q系列PLC的基本型号QOOCPU，电源模块Q61P，输入模块QX42，通信模块QJ71C24，基板Q312B来组成系统，因为数据传输量不大，可采用RS422/485线传输数据。
这种转换器兼容RS232/422/485标准，且支持RS-232到RS-485的转换，下面给出其通信连接图。
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