摘要：在现代工业生产中,条形码扫描系统被广泛应用于各种行业。本研究提出了一种基于OPC技术的条码扫描系统，介绍了系统的结构设计及实现方法，具有一定的适用性。
关键词：控制扫码器；操作终端；读取条形码；接口
条码技术是随着电子计算机技术和图像编码理论不断发展进步而产生的一种自动识别技术,它以数据采集速度快、使用方便可靠、成本低等优点在各行各业的诸多领域都有应用。现如今,世界上有越来越多的研究单位和生产厂商在从事条码技术以及相关产品的研发和生产。下面，介绍一种基于OPC技术的条码扫描系统的设计及实现。
1.系统结构
1.1硬件组成
硬件配置见表1。西门子S7－1500PLC用于控制扫码器进行条码扫描，扫码器的所有指令均来源于PLC。西门子IPC477D面板式工业PC，体积小，便于安装，触控操作。安装Wincc后作为扫码系统的操作终端，并且IPC上安装了SQLSERVER数据库，用于存储数据。另外，OPC服务器和OPC客户端均在此IPC内，用于PLC和扫码器的数据交换。倍加福VB14N－300－R条码阅读器和CBX100作为扫码设备，用于读取条形码。
1.2网络结构
PLC和IPC之间使用以太网通讯，IPC和扫码设备之间使用串行通讯。IPC477D内置双以太网卡，其中一个可以作为扩展接口，根据需要连接其它设备或上层系统。
2.工作原理
采用OPC实现条码扫描器和PLC的数据交互，以控制扫码器进行条码扫描。读取到的条码信息存储到SQLServer数据库中，并根据通过规则和阻止规则进行校验，校验失败的条码视为非法条码。所有扫描的条码信息将通过以太网将发送至上位系统。
3.数据交换与存储
3.1 OPC服务器
倍加福VB14N－300－R条码阅读器需要通过串行接口收发指令，控制其读取条码信息，因为PLC本身不具有串口，所以使用PLC直接控制扫码器是不可能的。为实现PLC与扫码器的数据交换，在此使用了OPC技术。
OPC全称是Object Linkingand Embedding (OLE) for Process Control，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去，为了存取现场设备的数据信息，每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多，且产品的不断升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要，系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下，OPC标准应运而生。
在此系统中，使用了西门子SIMATICNET软件，SIMATICNET本身具有OPC功能，它可以读取PLC的实时数据，作为OPC服务器。IPC安装软件后，需要配置OPC站点以及到PLC的连接，连接成功与否，可以使用OPCSCOUT进行测试。
3.2 OPC客户端
在该系统中，OPC客户端由设计人员自主开发，同时兼通讯、条码信息处理、条码扫描逻辑控制等的主程序。该系统的OPC客户端采用MicrosoftVisualStudio2010作为基础平台，使用C#语言开发。主程序作为OPC客户端读写OPC服务器的数据，实现扫码器与PLC的数据交换，从而控制扫码器进行条码扫描。通信程序配置及程序说明表2。
主程序功能模块说明:
3.4接口
IPC477D内置双以太网卡，其中一个可以作为扩展接口，根据需要连接其它设备或上层系统。上层系统例如WMS系统，可以读取SQLSERVER数据库内的条码等信息，能实时的掌握物料仓储物料的使用情况，做出正确的生产调度决策。同时其它设备或上位系统可以作为OPC客户端，通过OPC服务器实时读取条码扫描系统的所需信息，便于系统集成和数据采集。
4.功能实现
4.1通过规则
材料识别即通过规则，即扫描到的条码要与预先设置好的材料识别码进行比较，如果比较成功，就认为扫描到的条码“合法”;如果比较失败，则认为扫描到的条码“非法”。
4.1.1条码识别判断功能
设为1，表示启用该规则，扫描到的条码会进行规则比较;设为0，表示不启用该规则，扫描到的条码不会进行规则比较，默认为“合法”条码。
4.1.2参与判断的条码位数
该参数设定对材料识别码的多少个字符进行比较，此参数设定为N，就表示扫描到的条码的前N个字符与材料识别码进行比较。
4.1.3标准条码设置
设置用于进行比对的材料识别码。在生产中，一般设置一个即可，也就是当前正在使用的品牌。
输入上述参数后，一定要点击右下角的“保存参数”按钮，才会将参数保存到数据库中，否则不会保存。
4.2阻止规则
阻止规则进行判断的前提是，启用了通过规则，并且通过规则的处理结果不是“非法条码”，而且启用了阻止规则。
阻止规则的判断机制:第18、19位的值为“29”，第21位的值为“1”，第27、28、29位的值为“020”。进行阻止规则比较时，先从扫描到的条码的第18位开始取2个字符(比如XX)，第21位开始取1个字符(比如Y)，第27位开始取3个字符(比如ZZZ)，然后，对这三段字符进行比较，只有这三段字符都比较成功时，才能认为扫描到的条码属于“缺陷条码”。使用阻止规则进行判断，扫描到的条码只要与一条阻止规则码吻合，报警并显示“缺陷条码”。
4.2.1导入阻止码
导入阻止码是将EXCEL文件中的预先编制好的阻止规则码导入数据库。必须按照提供的格式添加数据，否则将导致不能导入。禁止更改表格格式。
导入阻止码需要密码验证，密码:123456。输入正确的密码后，将弹出打开文件对话框，打开文件对话框显示时，默认的目录为最后一个驱动器盘符，已经插好了U盘，所以默认显示的就是(F:)盘。在选择的目录下，找到“阻止规则码.xlsx”文件，点击“打开”按钮，将自动导入EXCEL文件中的数据到数据库中，并自动更新添加时间、自动设置为有效状态。导入完成后，显示在“材料阻止”画面中。
4.2.2阻止规则启用/禁用
如果显示为禁用，表示阻止规则禁用，要启用阻止规则，点击该按钮。如果显示为启用，表示阻止规则启用，要禁用阻止规则，点击该按钮。
5.操作终端
IPC作为条码扫描系统的操作终端，操作界面使用西门子Wincc开发。
5.1参数组
5.1.1备份驱动器
“备份驱动器”下拉框自动获取计算机的驱动盘符，包括U盘。并且自动选择最后一个盘符作为默认盘符。这样做的目的是，需要备份到U盘时，默认选择的就是U盘的盘符，不需要再进行手动选择。当然，也可以手动选择。
5.1.2条码扫描器读取参数组
选择盘符之后，如果要读取条形码扫描器参数，按下该按钮1～2s，将自动获取条形码扫描器的参数组，并保存在选择盘符的根目录下的VB14N300ScannerParameter.ini文件里面。
5.1.3将参数组写入条码扫描器
选择盘符之后，如果要对条形码扫描器设置参数，按下该按钮1～2s，将自动从选择盘符的根目录下读取VB14N300ScannerParameter.ini文件的内容，并下载到条形码扫码器中。
5.2测试
5.2.1开始读取
手动模式下点击该按钮，条形码扫码器将发射红色激光，进入读取运行状态，同时，盘纸转动开始。在35s之内，读取到的条码将显示在“测试识别到的条形码”的位置。超过35s，将报警，提示没有读取到条码。在35s之内，还没有扫到条码时，再次点击该按钮，将结束扫描任务，并报警，提示没有读取条码。
5.2.2清除通讯
通过该按钮可以初始化计算机与扫码器之间的串行连接。如果条码本身正常，而出现不能扫描的情况，可以通过该按钮重新建立连接。按下该按钮1～2s，将执行初始化处理。
5.3已读条码
已读条码默认显示(00∶00∶00—23∶59∶59)的条码日志数据，按扫描时间呈倒序显示。条码的状态标记值如下:0:没有读取条码1:合法条码2:非法条码(通过规则没过)3:缺陷条码(通过规则已过，阻止规则吻合)
5.3.1查询
点击查询按钮可以查询选择时间段范围内的条码日志数据。通过点击日期选择框的下拉三角按钮，选择起始日期和结束日期。起始日期的时间节点为(00∶00∶00)，结束日期的时间节点为(23∶59∶59)。
5.3.2导出
点击导出按钮可以导出选择时间段范围内的条码日志数据。点击该按钮后，将弹出保存文件对话框。
6.结语
当前，条码标识技术广泛应用,对扫描系统的要求越来越高。通过实际生产过程中的应用表明，上述整套系统采用模块化设计，灵巧可靠，作为组能使用时可轻松嵌入各类系统，亦可单独作为扫码系统使用，具有较高的适用性，具有广阔的应用前景。
参考文献：
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[4]郭红晓,莫德举.OPC技术及其软件的开发[J].北京化工大学学报(自然科学版), 2002, 29(3):71-73.
论文作者:叶仕文,余锡昌,谭锦雄
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/11
标签：条码论文; 规则论文; 系统论文; 按钮论文; 条形码论文; 参数论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第11期论文;