数据采集技术在乳品行业的应用获奖科研报告

数据采集技术在乳品行业的应用获奖科研报告

摘要：随着信息技术的不断发展，传统制造行业在自动化程度日臻完善的同时，也开始将信息技术不断融入其中，走上智能制造的道路。本文根据乳品加工企业的生产工艺特点，阐述了数据采集技术在乳品加工企业的应用原理、架构、实施手段等。

关键词：数据采集;数据传输;Zigbee;数据库

1、引言

在乳品加工工厂现有生产管理和质量控制要求的基礎上，按照生产、质量管控、绩效和追溯的需求，对生产线生产出的产品需要不断的进行产品重量数据采集，目前多数采集工作由人工完成。后续还需要大量的系统录入工作，将采集的数据录入ERP或MES系统中，人员工作繁琐，数据更新不及时，易出错等后果。

基于此种情况，在生产线上增加相应的数据采集装置，车间人员使用可进行数据采集的称重设备，通过有线及无线网络的搭建和系统软件平台，实现工厂对产品的生产及质量要求的重要数据实现自动化收集、分析和上传至中央控制软件系统，服务于企业的生产管理，解决现有称重数据无法实现自动采集与系统自动对接的问题，并具有数据实时、准确、防作弊、可追溯。

2、数据采集系统设计原理

2.1系统设计架构

称重自动采集项目是以中央数据处理软件、数据库、无线数据采集与传输系统为基础，符合国家相关规范、标准、法规体系及技术要求而建设的。其主要实现：数据采集、远程监视控制、报表生成、历史数据追溯、数据展示等功能，系统架构框图如图1-1所示。

企业级网络架构设计：

项目数据管理架构采用FTP文件协议中心站和分站数据管理模式：如图1-2示

●WELITEC企业级数据传输架构中，中心处理工业PC机构建监视23个工厂的称重数据数据采集系统的数据中心，所有工厂数据在本地存储工业PC的同时上传至企业中心工业PC机，数据存储时间为3年以上。

●选择MSSQLServer实现关系数据、结构数据的归档与读写。

●中心PC机采用工业级产品，运行速度快，工作稳定可靠，IntelI7CPU，16GRAM，千兆双网口。

●中心PC采用TPC/IP通讯协议通过WIFIAP和STN硬件接入客户LAN网，并入客户专线网络系统，与已并入客户当地LAN网23个工厂称重系统实现数据通讯。

称重系统工厂级网络架构：

原理架构图如图1-3所示：

●包装称重数据从电子秤通过无线传输发射模块（下位机）上传至无线串口接收模块（上位机），接收模块通过有线串口连接至现场工业PC机，实现数据的上传和存储，

●工业PC机具备数据存储，分析和报表功能，实现按客户需求形成称重实时曲线，高低限报警，正态分布曲线，并输出EXCEL格式和PDF格式班报表、日报表、周报表和月报表等，可实现打印和文件存储功能。

●现场电子称①与无线串口发射模块通过RS232双绞线与无线串口发射模块②连接。

●电子秤具备称重数据稳定后自动发送功能，稳定后的数据通过串口传输至发射模块。

●发射模块具有本地数据存储功能，当与串口通讯接收模块因掉电或无线电遮挡造成的通暂时中断时，将数据存储在发射模块的存储器内，存储数据包括设备ID，称重时间，重量，机台号等数据。当数据通讯恢复后，数据将尽快上传至工厂工业PC机内部的数据库。无线串口传输协议为ZIGBEE，无障碍传输距离可达1.8KM。

●无线串口接收模块可同时接收来自256个下位模块的数据，并且ZIGBEE协议自动排序数据接收次序，避免数据传输相互干扰和数据堵塞。

●ZIGBEE协议模块无线数据采集及传输系统进行数据采集与传输，避免现场复杂走线;

在此基础之上，通过生产制造系统建模与集成平台来实现整体功能集成，统一系统维护与安全管理。

2.2系统构成及功能描述

整套系统由工业电脑，数据处理软件，现场交互界面，远程交互界面，数据库存储及查询系统，过程报表生成和打印系统，串口无线数据采集及传输系统及具备串口通讯功能的电子秤等组成;可选装包装喷码视觉读取装置。

1）工业PC

选用工业PC机进行对数据的搜集、监控与处理的主要优势有：

-可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，MTTF10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。

-实时性：工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。

-扩充性：工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，能与工业现场的各种外设、板卡相连。

-兼容性：能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。

2）数据中央处理软件

定制开发的中央处理软件采用工业级组态软件，并集成人机交互界面、数据库存储和查询、报表生成及报表打印功能。能够满足7x24小时运行的的需求。

3、总结

数据采集系统的应用大大提高了数