CN1801015B - 生产线数据自动采集及对应系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产线数据自动采集及对应系统和生产线数据自动采集及对应的方法，其中所述系统包括：数码加载装置，包括电眼和贴标机，用于当电眼检测到有产品通过时，控制贴标机在产品外包装上的适当位置贴上条码标；数据采集装置，为具有成组扫描功能的扫描仪，用于对每组多个条码标同时进行扫描，并把数据发送至数据库；数据对应和控制装置，包括用于控制数码加载、数据采集和数据存储的控制单元；用于建立数据对应关系的数据对应单元；数据库，其与数据采集装置以及数据对应和控制装置相连，用于存储采集到的数据。本发明的系统和方法能够通过成组信号采集、临时存储、双机热备、实时监测、自动纠正和声光报警等自动采集并对应生产线数据，使其适合在高速生产线上应用。

Description

生产线数据自动采集及对应系统和方法

技术领域

本发明涉及一种生产线数据自动采集及对应系统和方法，属于生产线数据自动采集及对应技术领域。

背景技术

在信息技术快速发展的今天，对于生产制造业来说，只有实现产品的数字化并实现大小包装数字化的对应，才能实现产品数字防伪及销售渠道的控制。实现产品数字化及数据采集与对应要综合计算机安全技术、自动识别技术、数据库技术及工业网络与控制技术，目前这些方面都具有成熟的技术及相关设备，如何将这些成熟的技术与设备很好地整合到一起，充分利用已有的成熟技术，使之能很好地满足目前工业生产线的应用需求，是需要解决的问题。当前，基于数据采集与对应的方法很多，基本都是包括以下几个部分：

数码加载装置，通过贴标机在产品外包装上喷印条码标；

数据采集装置，通过自动识别技术与设备对生产线上的产品外包装的条码标进行采集；

数据对应装置，对于采集到的数据信息，系统根据实际包装线的大小包装的对应关系进行数据对应存储，建立大小包装之间的对应关系。

这些系统目前也有一定的应用，但是大多数都存在以下问题：

1.由于现有的系统只对单个包装进行数据采集，难以适应高速的生产线。对于速度不高的生产线，基本可以满足用户需求，但是对于传输速度比较高的生产线，往往数据采集率比较低，无法满足用户的需求。

2.自动纠错能力差，数据对应关系不准确。对与生产线上出现的各种情况，系统往往不能实时监测与自动纠正，经常导致大量数据对应关系不准确。

3.系统安全性低，对生产线影响大。由于生产线是生产制造企业的生命线，生产线的停止运行会对企业造成巨大的经济损失，所以系统要具有很好的应急措施，当出现问题时要尽量能够保持生产线的连续运行，现有的系统往往很难做到这一点，经常造成生产线停机而影响生产。

4.没有很好地与生产线系统控制相结合。现有的系统都是一个比较独立的系统，没有与生产线控制系统很好地融合，所以对于生产线上发生的情况，系统无法得知与处理，从而导致数据对应关系不准确。

发明内容

本发明的目的是要解决目前生产线的数据采集与对应系统中数据采集率低、自动纠错能力差、系统安全性低和不能很好地与生产线系统控制相结合等问题。

本发明的技术方案是：提出了一套生产线数据自动采集及对应系统，包括：数码加载装置，用于当有产品通过时，控制贴标机在产品外包装上的适当位置贴上条码标；为具有成组扫描功能的扫描仪，用于对每组多个条码标同时进行扫描，把数据发送至存储装置；数据对应和控制装置，包括用于控制数码加载、数据采集和数据存储的控制单元；用于建立数据对应关系的数据对应单元；数据库，其与数据采集装置以及数据对应和控制装置相连，用于存储采集到的数据。

所述的数码加载装置中的条码标优选印刷方式，也可以用喷印方式实现，印刷质量要比喷印质量好，易于数据采集装置采集。

所述的数据采集装置包括大包装数据采集装置和小包装数据采集装置，对大、小包装分别进行数据采集，用具有成组扫描功能的扫描仪作为数据采集装置，用于对每组多个条码标同时进行扫描。

所述的数据对应和控制装置是一个工控机作为主工控机，此外还可以包括一个备用的数据对应和控制装置作为从工控机，从机和主机结构一致，用于在主机出现故障时，替换主机进行工作。

所述的数据对应和控制装置还包括一个生产线状态检测装置，通过在数据对应和控制装置内增加一块I/O输入输出板实现，用于把生产线上的生产线控制信号(PLC信号)输入到数据对应和控制装置。

所述的数据对应和控制装置还包括一个声光报警装置，通过串行设备连接到数据对应和控制装置，用于数据对应和控制装置出现故障时报警，提醒相关人员进行及时处理。

所述的数据库通过局域网和数据对应和控制装置以及数据采集装置相连。

所述数据对应和控制装置还包括用于启动备用的数据对应和控制装置和报警装置的故障处理单元；用于当网络出现故障时，将数据临时存储在本地的本地存储单元；用于检测生产线状态的监测单元。

所述的故障处理单元用于启动备用的数据对应和控制装置和报警装置的故障处理单元。数据对应和控制装置和备用的数据对应和控制装置，采用双机方式，两台工控机一主一丛，同时工作，主机进行实际工作，从机处于休眠状态同时监测主机的工作状态，当主机出现故障时，故障处理单元会使从机及时切换到工作状态接替主机继续工作，从而保证工作的连续性，不会因系统出现故障而导致生产线停机。数据采集装置采集到的数据同时送给两台工控机，数据传输相互独立，互不影响。同时故障处理单元可以通过RS232接口发送信号，声光报警装置的串行设备根据接收的信号不同会产生不同的电压，电压驱动声光报警器工作状态。在系统中，当系统出现故障时，报警器就会启动，提醒相关人员进行及时处理。

本地存储单元，用于当网络出现故障时，将数据临时存储在本地，待系统或网络恢复后再将本地数据存储回数据库。

监测单元实时监测包装线上的工作状态，当生产线状态出现异常，可以自动纠错。

本发明提供的一种生产线上数据自动采集和对应的方法的步骤包括：

1)通过数码加载装置检测包装生产线上通过的产品，当数码加载装置的电眼检测到有产品通过时，控制贴标机在产品外包装上的适当位置贴上条码标；

2)通过数据对应和控制装置控制数据采集装置的扫描参数及延迟时间，利用数据采集装置用成组扫描条码标的方式采集数据；

3)通过数据对应和控制装置控制数据采集装置把采集到的数据传送给数据库存储。

其中步骤2)中分别对大、小包装进行数据采集，并控制大、小包装的数据采集装置采用的不同扫描参数及延迟时间以完成数据对应。

当数据对应和控制装置出现故障时，启动备用的数据对应和控制装置进行工作。

通过数据对应和控制装置不断发出网络监测信号，如果网络正常，把数据通过局域网传到数据库，如果异常，则通过所述数据对应和控制装置的本地存储单元存储数据采集装置采集的数据，直至网络恢复正常后，传给数据库。

数据对应和控制装置通过生产线状态检测装置的生产线控制信号实时地获取包装线上的工作状态，完成对数据的实时检测和自动纠正。

当系统出现意外情况时，通过数据对应和控制装置向声光报警装置发送指令，启动声光报警，通知工作人员。

本发明的有益结果是：

1.数据采集装置在每次数据采集时，采集到的是一组数据而不是一个数据，提高了数据采集率及数据采集装置的使用寿命。

2.增加了备份地数据对应和控制装置，采用双机方式工作，保证了当系统出现故障时生产线的连续性。

3.数据采集装置采集到的数据同时送给两台工控机，数据传输相互独立，互不影响，并采用了临时存储的办法，保证数据不丢失。

4.增加了生产线状态检测装置，引入了PLC信号，实现了系统与生产线的很好融合，系统随时了解生产线上发生的各种情况。数据对应时系统自动进行检测与纠错，保证了数据对应的准确性。

5.添加了声光报警装置，可以在有故障时，及时通知工作人员。通过采用这些方法，能够满足高速生产线上，数据采集率高、自动纠错能力强、对应关系准确、安全可靠等要求。可以广泛应用于生产线，为企业实现数字化信息管理提供可靠数据。

附图说明

图1为系统构成图；

图2为生产线俯视图；

图3为生产线数据自动采集与对应流程图；

图4为系统启动过程图(双机部分)；

图5为主机工作流程图；

图6为从机工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是系统构成图，由数码加载装置、数据采集装置、数据对应和控制装置、数据库、备用的数据对应和控制装置、生产线状态检测装置、声光报警装置组成。

图2是生产线俯视图，参见图2，在1#位前端安装一台贴标机，通过电眼检测产品，当有产品通过时，控制贴标机在产品外包装上的适当位置贴上条码标。数据采集装置安装在图示的位置，1#位用来扫描小包装的条码数据，2#位用来扫描大包装的条码。

数据对应和控制装置包括控制单元、数据对应单元还可以包括监测单元、本地存储单元和故障处理单元。

数据对应和控制装置作为系统的控制单元。当电眼通过时，发出指令，控制数码加载装置在外包装上贴上条码标。根据生产线上大小包装采集装置的状态，通过设置扫描参数及延迟时间发出控制指令启动数据采集装置以成组扫描方式采集数据。

数据对应和控制装置的数据对应单元、监测单元、本地存储单元的工作流程执行过程如图3所示。把生产线上小包装条码标视为盒码，大包装的条码标视为箱码，正常情况下，系统登陆，识读接收到的采集数据，实时检测数据对应情况完成，如异常，提示用户拆箱，将产品重上包装线，如正常，不断发出网络监测信号，如果网络正常，把数据通过局域网传到服务器上的数据库，如果异常，数据备份到本地直至网络恢复正常后，传给服务器。其中判断数据接是否正常是通过检测生产线上的PLC信号，通过在数据对应和控制装置中添加生产线状态检测装置，即在数据对应和控制装置内增加一块I/O输入输出板，把PLC信号引入到数据对应和控制装置，可以通过PLC信号实时的获取包装线上的工作状态，完成对数据的实时检测，此外数据对应和控制装置可以根据对数据进行自动纠错。根据生产线的实际情况，对生产线的对应情况进行校验和纠错主要采用后续法：即每次做完数据对应后，系统的环境状况应该与生产线实际情况一致，通过对生产线的连续运行情况进行分解，将生产线一个连续的过程分解成一个个相互独立的阶段，在每一个阶段完成后对环境状态进行校验，若发现状态与生产线此刻应该有的状态不一致则认为数据对应出现问题，此时系统根据生产线实际情况对环境状态进行纠错，使之符合目前生产线的实际情况。纠错方法是对系统缓冲区进行调整，通过调整缓冲区内数据的数量来保证系统的自动调节。

故障处理单元是在系统出现故障时启动，数据对应和控制装置(作为主机)与备用的数据对应和控制装置(作为从机)之间通过RS232及RJ45方式建立双连接，保证二者之间可以正常切换。其启动方式如图4所示，先接收到数据的工控机作为主机。其主机和从机的执行流程参见图5，图6，系统正常工作时，采集到的数据同时发送到主机和从机，主机执行其他功能单元，从机接收到扫描数据后不作任何处理。系统正常工作时，主机定时向从机发送工作状况信息，从机进行不断接收主机发来的工作状况信息，根据状态信息判断主机的工作状态；当发生下列情况时，从机自动切换成主机工作：

A.当从机无法从主机接收到工作状态信息时，等待一个固定时间后还是无法接收到主机发来的工组状态信息，则从机认为主机系统没有启动或者应用没有启动，此时从机自动切换成主机工作，同时原有主机变成从机，原有从机变成主机。

B.当从机从主机接收到错误工作状态时，从机等待一个固定时间进行自检，若自检的结果状态与主机发送过来的状态一样，则认为系统硬件出现故障，进行报警提示，否则从机认为主机接口出现故障，自动由从机状态切换到主机状态，接替主机的工作，同时向另一台机器发送相关信息，并通知另外一台机器已切换到主机，另外一台机器接到通知后自动转到从机工作状态。

当系统出现意外情况时，故障处理单元会进行声光报警，如图1中，声光报警装置通过串行设备连接到数据对应和控制装置，出现故障时，通过RS232接口发送信号，声光报警装置的串行设备根据接收的信号不同会产生不同的电压，电压驱动声光报警器工作状态。在系统中，当系统出现故障时，报警器就会启动，提醒相关人员进行及时处理。

这样就通过成组信号采集、临时存储，双机热备，实时监测，自动纠正，声光报警等方法，实现了一套适合高速生产线上的数据自动采集和对应系统。

Claims (7)

1.一种生产线数据自动采集及对应系统，包括：

数码加载装置，包括电眼和贴标机，用于当电眼检测到有产品通过时，控制贴标机在产品外包装上的适当位置贴上条码标；

数据采集装置，为具有成组扫描功能的扫描仪，用于对每组多个条码标同时进行扫描，并把数据发送至数据库；

数据对应和控制装置，包括用于控制数码加载、数据采集和数据存储的控制单元；用于建立数据对应关系的数据对应单元；

数据库，其与数据采集装置以及数据对应和控制装置相连，用于存储采集到的数据；

所述的数据采集装置包括大包装数据采集装置和小包装数据采集装置，用于对大、小包装分别进行数据采集；

该系统还包括一备用的数据对应和控制装置，用于当所述数据对应和控制装置出现故障时替换所述数据对应和控制装置进行工作；

该系统还包括生产线状态监测装置，用于把生产线控制信号引入到数据对应和控制装置，并自动纠正错误；

该系统还包括声光报警装置，用于在系统出现故障时，由数据对应和控制装置控制其启动报警，通知工作人员；

所述的数据库通过局域网与所述数据采集装置以及数据对应和控制装置相连；

所述数据对应和控制装置还包括用于启动备用的数据对应和控制装置和报警装置的故障处理单元；

所述数据对应和控制装置还包括本地存储单元，用于当网络出现故障时，将数据临时存储在本地，待系统或网络恢复后再将本地数据存储回数据库；

所述数据对应和控制装置还包括生产线信号的检测单元用于检测生产线状态。

2.一种应用权利要求1所述的系统进行生产线数据自动采集和对应的方法，该方法包括以下步骤：

(1)通过数码加载装置检测包装生产线上通过的产品，当数码加载装置的电眼检测到有产品通过时，控制贴标机在产品外包装上的适当位置贴上条码标；

(2)通过数据对应和控制装置控制数据采集装置的扫描参数及延迟时间，利用数据采集装置用成组扫描条码标的方式采集数据；

(3)通过数据对应和控制装置控制数据采集把采集到的数据传送给数据库存储。

3.如权利要求2所述的方法，其中步骤(2)中分别对大、小包装进行数据采集，并控制大、小包装的数据采集装置采用的不同扫描参数及延迟时间以完成数据对应。

4.如权利要求2所述的方法，其中当数据对应和控制装置出现故障时，启动备用的数据对应和控制装置进行工作。

5.如权利要求2所述的方法，其中通过数据对应和控制装置不断发出网络检测信号，如果网络正常，把数据通过局域网传到数据库，如果异常，则通过所述数据对应和控制装置的本地存储单元存储数据采集装置采集的数据，直至网络恢复正常后，传给数据库。

6.如权利要求2所述的方法，其中数据对应和控制装置通过生产线状态监测装置的生产线控制信号实时地获取包装线上的工作状态，完成对数据的实时监测和自动纠正。

7.如权利要求2所述的方法，其中当系统出现意外情况时，通过数据对应和控制装置向声光报警装置发送指令，启动声光报警，通知工作人员。 

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