CN104166394A - 称量室控制系统、控制方法及可编程控制器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种称量室控制系统、控制方法及可编程控制器，包括控制终端、称量装置、可编程控制器(PLC)、变频器和风机，其中：所述称量装置与所述控制终端通过串行接口连接，所述控制终端与所述PLC通过串行接口连接，所述PLC通过所述变频器与所述风机连接；所述称量装置将待称量物体的质量参数发送给所述控制终端；所述变频器获取所述风机的风机参数，并将所述风机参数发送给所述PLC，所述PLC将所述风机参数发送给所述控制终端，所述风机参数包括所述风机的状态和/或速率。使用本发明实施例所提供的称量室控制系统、控制方法及可编程控制器，可以实现对自动获取带称量物体的质量及目前的环境参数。

Description

称量室控制系统、控制方法及可编程控制器

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种称量室控制系统、控制方法及可编程控制器。

背景技术

制药行业对环境的要求非常严格，尤其在药物的称量过程中，不但要对药物的质量有准确的要求，而且对称量药物的环境也有着精确的控制，如在称量药物的过程中需要准确的控制称量室的温度、湿度、压差、以及风机的速度等等。因此在药物称量的过程中，需要及时获取到称量室的温度、湿度、压差、以及风机的速度，如果不满足称量的要求，则需要及时进行调节。

药物称量过程中常用的设备是负压称量罩，可以用来构建适合药物称量工作的环境，并在此环境下完成药物的称量工作。

在现有技术中，在药物称量过程中对称量罩内温度、湿度、压差、以及风机的速度的控制都是通过手动完成，如在称量药物的过程中，靠人工去读取温度、湿度、压差、以及风机的速度等参数，然后再和称量的质量参数一起记录下来，耗费人力，无法实现集成控制，同时也无法实现对称量环境的动态监控及精确控制。

发明内容

本发明提供了一种称量室控制系统、控制方法及可编程控制器，通过对称量室的自动控制，实现对称量室内环境的控制并准确获取待称量物体的质量参数。

本发明实施例提供了一种称量室控制系统，包括控制终端、称量装置、可编程控制器(PLC)、变频器和风机，其中：

所述称量装置与所述控制终端通过串行接口连接，所述控制终端与所述PLC通过串行接口连接，所述PLC通过所述变频器与所述风机连接；

所述称量装置将待称量物体的质量参数发送给所述控制终端，所述变频器获取所述风机的风机参数，并将所述风机参数发送给所述PLC，所述PLC将所述风机参数发送给所述控制终端，所述风机参数包括所述风机的状态和/或速率。

在本发明实施例的一个优选方案中，所述控制系统还包括至少一个传感器，所述传感器安装在所述称量室内，并与所述PLC连接，所述PLC获取所述传感器检测到的所述称量室的环境参数，所述环境参数包括所述称量室的温度、湿度和压差中的至少一个。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述控制终端接收所述PLC发送的环境参数，将所述环境参数记录在数据库中，并以历史曲线的形式展现出来。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述控制终端与所述称量装置设置相同的串行接口参数；所述控制终端与所述PLC设置相同的串行接口参数。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述称量装置被设置为“连续发送模式”或者“对话模式”，所述称量装置将待称量物体的质量参数按照固定频率发送给所述控制终端。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述控制终端通过所述控制终端上的计算机接入模块与所述PLC通信。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述控制终端将所述称量室控制系统运行时的用户操作记录及系统报警信息记录在数据库中，并以历史操作记录的形式展现出来。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述控制系统还包括打印设备，所述打印设备与所述控制终端连接，用于打印所述控制终端生成的打印标签。

本发明实施例还提供了一种称量室控制方法，包括：

可编程控制器(PLC)获取所述称量室中的风机参数及环境参数，所述风机参数包括包括称量室内风机的状态和/或速率，所述环境参数包括所述称量室的温度、湿度和压差中的至少一个；

当所述PLC获取的风机参数及环境参数与预先设置的风机参数及环境参数不一致时，调节所述风机参数及环境参数。

在本发明实施例一个优选方案中，所述PLC获取所述称量室中的风机参数及环境参数，包括：

所述PLC直接从所述称量室中的传感器上获取所述称量室的环境参数；

所述PLC从变频器上获取所述风机的风机参数，所述变频器将所述风机参数转换为所述PLC可以识别的信号。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述方法还包括：

所述PLC将所述获取的风机参数及环境参数发送给控制终端，并与所述控制终端获取到的称量室内待称量物体的质量参数一起显示在所述控制终端的软件界面上。

本发明实施例还提供了一种可编程控制器，包括：

获取单元，用于获取所述称量室中的风机参数及环境参数，所述风机参数包括包括称量室内风机的状态和/或速率，所述环境参数包括所述称量室的温度、湿度和压差中的至少一个；

判断单元，用于当所述获取单元获取的风机参数及环境参数与预先设置的风机参数及环境参数不一致时，调节所述风机参数及环境参数。

在本发明实施例一个优选方案中，所述获取单元具体用于直接从所述称量室中的传感器上获取所述称量室的环境参数，从变频器上获取所述风机的风机参数，所述变频器将所述风机参数转换为所述PLC可以识别的信号。

在本发明实施例另外一个优选方案中，所述可编程控制器还包括：

发送单元，用于将所述获取单元获取的风机参数及环境参数发送给控制终端，并与所述控制终端获取到的称量室内待称量物体的质量参数一起显示在所述控制终端的软件界面上。

本发明实施例所提供的称量室控制系统、控制方法及可编程控制器，具有以下有益效果：

1、控制终端与称量装置直接连接并能进行通信，这样控制终端能自动获取称量装置上待称量物体的质量，并显示在控制终端上；

2、控制终端能自动获取称量室的环境参数和风机参数，在称量待称量物体质量时及时获取上述参数；

3、根据预先的设置，PLC可以实时调节称量室的环境参数和风机参数，满足称量的需要；

4、获取和调节称量室的参数都是通过控制终端机自动完成的，其准确性较高，并且也节省了人工成本。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的称量室控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的称量室控制方法的第一流程图；

图3是本发明实施例所提供的称量室控制方法的第二流程图；

图4是本发明实施例所提供的PLC的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例所提供的称量室控制系统、控制方法及可编程控制器的描述。

实施例一：

如附图1所示，本发明实施例提供了一种称量室控制系统，包括控制终端、称量装置、可编程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、传感器、变频器、风机和打印设备，其中：

所述称量装置与所述控制终端通过串行接口连接，能与控制终端之间进行通信，可以将待称量物体的质量参数发送给控制终端；

所述控制终端还与所述PLC通过串行接口连接，通过所述控制终端上的计算机接入(PC Access)模块与PLC进行通信；

所述PLC通过变频器与所述风机连接，所述变频器可以检测到风机的风机参数，风机参数包括风机状态和/风速，并将风机参数转换成PLC可以识别的信号后，并发送给PLC，所述PLC将接收到的风机参数发送给控制终端；

所述PLC还与至少一个传感器连接，用于获取传感器测量到的称量室的环境参数，并将获取到的环境参数发送给控制终端，所述环境参数包括称量室的温度、湿度和压差中的至少一个；

所述控制终端还可以与打印设备连接，如可以通过USB连接，将生成到的打印表单发送给打印设备进行打印。

在本发明一个实施例中，所述控制终端上安装有称量室专用人机界面(HMI)软件，所述HMI软件利用PLC提供的OPC(Object Linking andEmbedding(OLE)for Process Control)服务器软件与PLC进行通信。OPC是一种的标准通讯协议，HMI软件按照OPC协议的规则编写代码就能实现运行HMI软件的控制终端与OPC服务器即PCACCESS建立通讯；运行HMI软件的控制终端与称量装置进行通信是依靠将串行接口的参数设置为一致；运行HMI软件的控制终端通过添加打印驱动程序即可实现与打印机的通信连接。

在本发明一个实施例中，控制终端通过调用HMI软件功能以接收称量装置发送的字符串，并通过解析字符串获取其中的质量参数。控制终端调用HMI软件的功能，通过控制终端上的PC Access模块与PLC进行通信，接收并解析所述PLC获取到的所述称量室的环境参数，以及风机参数，控制终端在调用了HMI软件的功能后还可以向PLC发送命令，启停风机及控制风机转速。

需要说明的是：控制终端上的PC Access模块可以理解为控制终端上执行PC Access软件的模块或者单元。

在本发明另外一个实施例中，所述控制终端运行HMI软件后，根据预先在Excel文件中定义的格式，调用Excel对象，打印出来符合用户要求的称重结果标签。

在本发明另外一个实施例中，所述控制终端可以是PC机、平板电脑等终端设备，所述称量装置可以是电子称、台秤等，所述打印设备可以是打印机等，所述传感器可以是温度传感器、湿度传感器、或者压力传感器等，所述的称量室可以是背景技术中的称量罩内的空间，也可以是其他专门用于称量药物的空间。

在本发明另外一个实施例中，所述称量装置的数量可以是一个或者多个，如果存在多个称量装置时，可以将同一个待称量物体称量多次，这样可以进行称量校准，使得称量更加准确。

在本发明另外一个实施例中，所述的传感器的个数可以是一个或者一个以上，当传感器只有一个时，该传感器集成了检测全部环境参数的功能，当传感器为多个时，可以为每一个类型的环境参数配备一个传感器，用于检测该环境参数，也可以为两个或者两个以上的环境参数配备一个传感器，集成检测两个或者两个以上环境参数的功能。

在本发明另外一个实施例中，当控制终端是PC机，称量装置是台秤时，PC机和台秤的连接方式可以是：

PC机与台秤之间的连接采用9针串行接口的连接方式，在PC机上植入的HMI软件中，将PC机中与台秤相连的串口参数设置成“9600，N，8，1”即可与台秤进行数据通信。在PC机和台秤连接后，将台秤的工作模式设置成“连续发送模式”或者“对话模式”。在此模式下，台秤会将当前显示在台秤显示屏上的重量数值连续不断地通过串口发送给PC机。在本发明实施例一个优选的方案中，如果当前台秤显示器上显示“3.450kg”，则台秤发送字符串“SS +3.450 kg”到与其相连接的PC机，PC机收到上述字符串后，通过解析即可获得当前台秤的重量，并在PC机上显示。

在本发明另外一个实施例中，当控制终端是PC机时，PC机和PLC的具体连接方式可以是：

PC机与PLC之间的电气连接采用9针串行接口。在PC机与PLC上都有9针的串行接口，将2个接口采用通用的电缆线连接即可，例如用西门子的PPI电缆连接。将PC机和PLC的串口参数设置一致，即可保证其通信的顺利进行，如将PLC上OPC Server软件的PC Access进行相关参数设置后即可完成与PC机的通讯。

OPC(OLE for Process Control)是嵌入式过程控制标准，是用于服务器/客户端链接的统一而开放的接口标准和技术规范。不同的供应商的硬件存在不同的标准和协议，OPC作为一种工业标准，提供了工业环境中信息交换的统一标准软件接口，数据用户不用再为不同厂家的数据源开发驱动或服务程序。OPC将数据来源提供的数据以标准方式传输至任何客户机应用程序。OPC(用于进程控制的OLE)是一种开放式系统接口标准，可允许在自动化/PLC应用、现场设备和基于PC的应用程序(例如HMI或办公室应用程序)之间进行简单的标准化数据交换，定义工业环境中各种不同应用程序的信息交换，可以在PC机上监控、调用和处理可编程控制器的数据和事件。因此，称量罩HMI软件作为一个标准的OPCClient软件，可以通过PCAccess实现对PLC的监控。

在本发明另外一个实施例中，当控制终端是PC机时，PC机与打印机之间的连接可以采用一般的USB连接，插上连接线，并在PC上安装相应的打印机驱动程序即完成与打印机的连接。

在本发明另外一个实施例中，PLC通过变频器与风机相连接，变频器能及时检测到风机的状态及风速，并将检测到的信号转换为PLC可识别的信号后发送给PLC，PLC将检测到的风机的速度和/或状态发送给PC机。

在本发明另外一个实施例中，称量室内可以根据需要设置多个传感器，分别检测称量室的温度、湿度、压差等环境参数，PLC可以与上述传感器连接，将检测到的传感器的环境参数发送给PC机。

在本发明另外一个实施例中，PLC将获取到的风机参数和/或环境参数发送给控制终端，并显示在控制终端的软件界面上(如HMI软件的界面上)。PC机也可以将获取到的质量参数显示在软件界面上。

在本发明一个实施例中，PLC在获取称量室的环境参数和/或风机参数后与预先设定的参数值进行比较，如果获取的环境参数和/或风机参数与设定的参数值不一致，则可以发出报警提示，进一步的，也可以主动发出通知，要求调整环境参数和/或风机参数，如改变温度、湿度、压差，以及风机的风速等。具体的，可以向称量室的制冷设备、风机控制设备、湿度控制设备、压差控制设备输出电讯号，改变上述设备的工作状态，使得相关参数达到设定的值。

在本发明另外一个实施例中，控制终端运行HMI软件过程中，会记录到称量室的环境参数(例如称量室的温度、湿度、压差等)，控制终端会将环境参数保存在数据库中，同时，还可以以历史曲线的形式记录环境参数的变化轨迹。

在本发明另外一个实施例中，控制终端运行HMI软件过程中，记录用户操作的参数(如新建、删除、密码修改、登录、退出、启停风机等操作)及系统报警信息(风速报警、风机报警、压差报警等)，并保存在数据库中，同时，还可以以历史操作记录的形式展现出来。

实施例二：

参照附图2，本发明实施例提供了一种称量室的控制方法，使用如实施例一所述的称量室控制系统，本称量室控制系统中包含两个台秤，分别用于称量和复核，所述方法包括：

S0、将台秤1与PC机连接，所述台秤1的工作模式被设置为“连续发送模式”或者“对话模式”；

在此模式下，台秤1会将当前显示在台秤显示屏上的重量数值连续不断地通过串口发送给与其连接PC机，或者能与PC机之间进行通信或者对话。

S1、将待称量的物体放置在台秤1上；

在台秤1进行称量之前，还可以对台秤1进行校准，如在台秤1上没有放置任何待称量物体时，将台秤1的读书调整为0。

S2、台秤1自动读取待称量物体的重量，并将所述结果发送给PC机；

在本发明实施例中，如果当前台秤显示的质量读数为“3.450kg”，则台秤1构造通知消息，并将质量参数通过通知消息发送给PC机，所述通知消息中包含字符串“SS +3.450 kg”，所述字符串表示台秤1上待称量物体的质量为+3.450kg。

S3、PC机收到台秤1当前的称量结果后，将称量结果显示在PC机HMI软件的界面上；

PC机接收到台秤1发送的通知消息后，将通知消息进行解析，获取台秤1发送的质量参数，并显示在PC机的HMI软件界面上。

在本发明实施例中，当台秤1处于“连续发送模式”，这样从待称量物体一接触台秤，台秤1就会把当前的重量发送给PC机上，PC机就会显示待称量物体的质量。从待称量物体接触台秤1到待称量物体在台秤1上放稳，直至台秤1的称量状态趋于稳定，即在PC机上，待称量物体的质量读数从跳跃不稳定到趋于稳定状态。重量稳定后，点击HMI软件上的“确认”按钮，则HMI软件将当前重量作为称量结果保存下来。

S4、将台秤2与PC机连接，并将台秤2的工作模式设置为“连续发送模式”或者“对话模式”，重复步骤S1～S3，如果台秤2保存下来的称量结果显示的数值与台秤1保存下来的称量结果一致，或者误差在允许的范围内，则将台秤1或者台秤2的数值作为待称量物体的质量，如果台秤2显示的结果数值与台秤1不一致，并超过了误差允许的范围，则重新进行测量；

需要说明的是，台秤1与台秤2同时被连接到PC机上不同的串行接口上，两台秤的读数会同时被读取到HMI软件的界面上，待称量物体先放在台秤1上称量，然后再带称量物体放在台秤2上复核。

S5、PC机运行HMI软件过程中会自动获取称量室的环境参数，如温度、湿度、温差、风速等，具体的PC机向PLC发送请求消息，要求PLC上报当前称量室的环境参数和风机参数。

S6、PLC接收到PC机发送的请求消息后，将获取到的环境参数和风机参数发送给PC机，具体的：由于变频器及传感器通过电气接线连接到PLC的模块上，变频器及传感器能检测到环境参数，并以电信号的形式传递给PLC，PLC将接收到的电信号转换为数字信号后，发送给PC机，其中：

变频器检测风机的风机参数，如风机的状态，如损坏、故障、正常工作等，并转换为PLC可识别的信号后发送给PLC。

传感器与PLC直接连接，这样PLC能实时获得传感器检测到的环境参数，如温度、湿度、压差等。

S7、PC机接收并获取风机参数及环境参数，并将上述信息显示在HMI软件的界面上，同时PC机也可以将获取的风机参数及环境参数保存在数据库中，并以历史曲线的形式记录所有的风机参数及环境参数。

可选的，PC机还可以获取称量的时间以及操作人员的信息，并显示在HMI界面上。

S8、PC机将HMI软件将界面上显示的信息生成打印表单，并发送到打印机进行打印。

需要说明的是，在HMI软件中还存在对用户的管理，如设置登录模式，对不同账户登录的用户设置不同的权限，根据不同的权限进行不同的处理。

实施例三：

参照附图3，本发明实施例提供了一种称量室的控制方法，用于调整及检测称量室的环境参数，包括：

301、PLC获取称量室的环境参数及风机参数，所述环境参数包括称量室的温度、湿度、压差中的至少一个，所述风机参数包括风机的状态和/或风速；

302、PLC将获取的环境参数及风机参数与预先设置的环境参数及风机参数进行匹配，如果接收到的环境参数及风机参数与预先设置的环境参数及风机参数不匹配，则PLC调节所述环境参数及风机参数，具体的：

如果环境参数与预先设定的不匹配，则PLC向控制称量室温度、湿度、及压差的设备输出电讯号，改变上述设备的工作状态，使得相关参数达到设定的值；

如果风机参数与预先设定的不匹配，则PLC向变频器发出电讯号，通过变频器改变风机的工作状态，使得风机参数达到设定的值。

实施例四

参照附图4，本发明实施例提供了一种可编程控制器(PLC)，包括获取单元401和判断单元403，其中：

获取单元401，用于获取称量室的环境参数及风机参数，所述环境参数包括称量室的温度、湿度、压差及风机参数，所述风机参数包括风机的状态和/或风速；

判断单元403，用于将获取单元401获取的环境参数及风机参数与预先设置的环境参数及风机参数进行匹配，如果接收到的环境参数及风机参数与预先设置的环境参数及风机参数不匹配，则PLC调节所述环境参数及风机参数。

在本发明实施例中，如果环境参数与预先设定的不匹配，则PLC向控制称量室温度、湿度、及压差的设备输出电讯号，改变上述设备的工作状态，使得相关参数达到设定的值；如果风机参数与预先设定的不匹配，则PLC向变频器发出电讯号，通过变频器改变风机的工作状态，使得风机参数达到设定的值。

上是本发明实施例一些较佳的实施方式而已，任何人在熟悉本领域技术的前提下，在不背离本发明的精神和不超出本发明涉及的技术范围的前提下，可以对本发明描述的细节作各种补充和修改。本发明的保护范围不限于实施例所列举的范围，本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims (14)

1.一种称量室控制系统，其特征在于，包括控制终端、称量装置、可编程控制器(PLC)、变频器和风机，其中：

所述称量装置与所述控制终端通过串行接口连接，所述控制终端与所述PLC通过串行接口连接，所述PLC通过所述变频器与所述风机连接；

所述称量装置将待称量物体的质量参数发送给所述控制终端，所述变频器获取所述风机的风机参数，并将所述风机参数发送给所述PLC，所述PLC将所述风机参数发送给所述控制终端，所述风机参数包括所述风机的状态和/或速率。

2.根据权利要求1所述的称量室控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括至少一个传感器，所述传感器安装在所述称量室内，并与所述PLC连接，所述PLC获取所述传感器检测到的所述称量室的环境参数，所述环境参数包括所述称量室的温度、湿度和压差中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的称量室控制系统，其特征在于，所述控制终端接收所述PLC发送的环境参数，将所述环境参数记录在数据库中，并以历史曲线的形式展现出来。

4.根据权利要求1至3任一所述的称量室控制系统，其特征在于，所述控制终端与所述称量装置设置相同的串行接口参数；所述控制终端与所述PLC设置相同的串行接口参数。

5.根据权利要求1至3任一所述的称量室控制系统，其特征在于，所述称量装置被设置为“连续发送模式”或者“对话模式”，所述称量装置将待称量物体的质量参数按照固定频率发送给所述控制终端。

6.根据权利要求1至3任一所述的称量室控制系统，其特征在于，所述控制终端通过所述控制终端上的计算机接入模块与所述PLC通信。

7.根据权利要求1至3任一所述的称量室控制系统，其特征在于，所述控制终端将所述称量室控制系统运行时的用户操作记录及系统报警信息记录在数据库中，并以历史操作记录的形式展现出来。

8.根据权利要求1至3任一所述的称量室控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括打印设备，所述打印设备与所述控制终端连接，用于打印所述控制终端生成的打印标签。

9.一种称量室控制方法，其特征在于，包括：

可编程控制器(PLC)获取所述称量室中的风机参数及环境参数，所述风机参数包括包括称量室内风机的状态和/或速率，所述环境参数包括所述称量室的温度、湿度和压差中的至少一个；

当所述PLC获取的风机参数及环境参数与预先设置的风机参数及环境参数不一致时，调节所述风机参数及环境参数。

10.根据权利要求9所述的称量室控制方法，其特征在于，所述PLC获取所述称量室中的风机参数及环境参数，包括：

所述PLC直接从所述称量室中的传感器上获取所述称量室的环境参数；

所述PLC从变频器上获取所述风机的风机参数，所述变频器将所述风机参数转换为所述PLC可以识别的信号。

11.根据权利要求9或10所述的称量室控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述PLC将所述获取的风机参数及环境参数发送给控制终端，并与所述控制终端获取到的称量室内待称量物体的质量参数一起显示在所述控制终端的软件界面上。

12.一种可编程控制器，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取所述称量室中的风机参数及环境参数，所述风机参数包括包括称量室内风机的状态和/或速率，所述环境参数包括所述称量室的温度、湿度和压差中的至少一个；

判断单元，用于当所述获取单元获取的风机参数及环境参数与预先设置的风机参数及环境参数不一致时，调节所述风机参数及环境参数。

13.根据权利要求12所述的可编程控制器，其特征在于，所述获取单元具体用于直接从所述称量室中的传感器上获取所述称量室的环境参数，从变频器上获取所述风机的风机参数，所述变频器将所述风机参数转换为所述PLC可以识别的信号。

14.根据权利要求12或13所述的可编程控制器，其特征在于，还包括：

发送单元，用于将所述获取单元获取的风机参数及环境参数发送给控制终端，并与所述控制终端获取到的称量室内待称量物体的质量参数一起显示在所述控制终端的软件界面上。