焊接管理信息體系研究

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1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)通信（包括以太網(wǎng)絡(luò)通信和488總線網(wǎng)絡(luò)通信）的設(shè)備數(shù)據(jù)采集（由于部分車間干擾極其強(qiáng)烈，下位機(jī)系統(tǒng)采用了嵌入式技術(shù)）和監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由服務(wù)器、以太網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、488總線網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備數(shù)據(jù)采集及通信系統(tǒng)組成，是集網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和高級(jí)編程語言程序設(shè)計(jì)于一體的綜合工程。這些技術(shù)相互聯(lián)系，相互交叉，具有一定的技術(shù)含量。該系統(tǒng)是目前對修建工程公司進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理的研究成果，實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件的結(jié)合。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.2系統(tǒng)的構(gòu)成

1.2.1管理對象

該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理的設(shè)備對象，分別與各個(gè)車間實(shí)際設(shè)備相對應(yīng)，并在每一個(gè)車間配一臺(tái)監(jiān)控機(jī)。為了方便與上位機(jī)通信，各個(gè)設(shè)備都分配了一個(gè)固定的地址。

1.2.2數(shù)據(jù)采集與通信

每個(gè)車間設(shè)一臺(tái)設(shè)備監(jiān)控計(jì)算機(jī),管理和控制本車間各臺(tái)焊接設(shè)備。每臺(tái)焊接設(shè)備配置一臺(tái)數(shù)據(jù)采集裝置。該設(shè)備采用先進(jìn)的嵌入式技術(shù)，而且大部分電路均采用86X系列集成模塊,該數(shù)據(jù)采集裝置抗干擾能力強(qiáng)。裝置的主要功能是：①通過傳感器，或從已有電路采集需要記錄分析的數(shù)據(jù)；②根據(jù)各設(shè)備的具體工作特點(diǎn)和要求顯示被測數(shù)據(jù)；③操作人員可以輸入自己的工號(hào)、工件編號(hào)；④發(fā)出控制命令；⑤與車間監(jiān)控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，把檢測數(shù)據(jù)送車間分析處理軟件并進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。

1.2.3488總線網(wǎng)絡(luò)

488總線網(wǎng)絡(luò)是設(shè)備采集和通信系統(tǒng)與監(jiān)控機(jī)通信的設(shè)備層主干網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是使用488總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，其抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，適用于遠(yuǎn)距離的設(shè)備監(jiān)控。圖2是用RS-488構(gòu)成的分布式控制網(wǎng)絡(luò)的原理圖。該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線方式，而傳送數(shù)據(jù)采用主從站方式。上位機(jī)（PC）作為主站，下位機(jī)（單片機(jī)）作為從站，主站啟動(dòng)并控制網(wǎng)上每一次通信，每一個(gè)從站有一個(gè)識(shí)別地址（預(yù)先已設(shè)定）。只有當(dāng)某個(gè)從站被尋址時(shí)，該站才作出響應(yīng)并向主站發(fā)回應(yīng)答數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)的連接采用雙絞線或屏蔽雙絞線。在主站配置了研華公司的RS-232/RS-488轉(zhuǎn)換器,采用計(jì)算機(jī)的串口與設(shè)備從站進(jìn)行通信。從站采用單片機(jī)并裝有專用的488集成電路塊。

1.2.4上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

上位機(jī)是上層信息網(wǎng)絡(luò)和488總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合部分，用于將信息網(wǎng)絡(luò)和總線網(wǎng)絡(luò)集成為統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。上位機(jī)采用488總線通信技術(shù)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫調(diào)用技術(shù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫調(diào)用技術(shù)、ODBC技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。每臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)向下通過488總線對本車間各設(shè)備檢測臺(tái)的數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行通信管理，接收各設(shè)備裝置發(fā)送的試驗(yàn)或工作數(shù)據(jù)，并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上建立相應(yīng)檢測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,車間監(jiān)控機(jī)向上通過PIC工業(yè)以太網(wǎng)卡與現(xiàn)有的主系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，將檢測裝置采集的數(shù)據(jù)送到質(zhì)控中心服務(wù)器。監(jiān)控計(jì)算機(jī)后臺(tái)負(fù)責(zé)對采集裝置進(jìn)行巡檢、接收數(shù)據(jù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫處理和向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，前臺(tái)可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、圖形繪制和報(bào)表打印等。本地?cái)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不作永久保留，計(jì)算機(jī)將對過期數(shù)據(jù)自動(dòng)刪除。本地?cái)?shù)據(jù)庫按統(tǒng)一格式和要求設(shè)計(jì)編程實(shí)現(xiàn)，其數(shù)據(jù)保留時(shí)間暫定15d。采用監(jiān)控機(jī)主動(dòng)查詢方式，監(jiān)控機(jī)每5s作為一個(gè)通訊周期，周期開始時(shí)向總線順序發(fā)出對車間內(nèi)各設(shè)備的查詢信息，每發(fā)出一個(gè)查詢指令后的等待時(shí)間為0.1s，如無應(yīng)答，則進(jìn)行下一個(gè)設(shè)備的查詢。如果對應(yīng)設(shè)備給出應(yīng)答，則雙方進(jìn)入數(shù)據(jù)通訊狀態(tài)。上位機(jī)主要組成部分如圖3所示。

1.2.5以太網(wǎng)絡(luò)

以太網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)線路、中心交換機(jī)、二級(jí)交換機(jī)和集線器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。其主要的功能是將服務(wù)器和上位機(jī)（工作站）連接在一起實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，以便?shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理的目標(biāo)。

1.2.6服務(wù)器

服務(wù)器是系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理中心，并且通過以太網(wǎng)絡(luò)與工作站實(shí)現(xiàn)客戶機(jī)/服務(wù)器的二層模式。為了保證系統(tǒng)的可靠性和安全性，服務(wù)器采用了雙機(jī)冗余技術(shù)，并且提供了共享打印機(jī)的功能，網(wǎng)絡(luò)中任何一臺(tái)下位監(jiān)控機(jī)均可訪問打印機(jī)，服務(wù)器提供了這種訪問控制功能。

2系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)前面系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)原則所提出的要求，系統(tǒng)是以模塊為實(shí)現(xiàn)的基本單元。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面如圖4所示。另外，為了盡量減少操作員的操作任務(wù)和防止不必要的誤操作對系統(tǒng)的破壞，系統(tǒng)主要的通信功能采用了后臺(tái)工作的方式，只提供通信狀況的顯示，同時(shí)，打印各種報(bào)表均采用了后臺(tái)工作方式。控制網(wǎng)絡(luò)的通信軟件是整個(gè)系統(tǒng)中的最主要的部分之一，它和信息網(wǎng)絡(luò)通信程序一起組成了該系統(tǒng)的通信部分，并且實(shí)現(xiàn)了與車間所有要管理設(shè)備之間的通信。該軟件的編制采用模塊化方式，可以在所有車間的監(jiān)控機(jī)程序中公用。由于上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備采集和通信系統(tǒng)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸，所以采用的是二進(jìn)制格式的數(shù)據(jù)，因此系統(tǒng)分布式控制網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)不僅需要遵循控制網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，而且還要在監(jiān)控機(jī)上將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)，以便于顯示、查詢和打印數(shù)據(jù)，同時(shí)上傳網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。該程序具有的功能有四大部分：1）是按照控制網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議接收設(shè)備數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)和通信系統(tǒng)的上傳的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；2）是按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)；3）是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫和緩沖數(shù)據(jù)庫中；4）是調(diào)用信息網(wǎng)絡(luò)通信程序?qū)⒋鎯?chǔ)在緩沖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中心數(shù)據(jù)庫中。該系統(tǒng)采用了目前最流行的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)——ODBC技術(shù)。信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的集成主要通過信息網(wǎng)絡(luò)的通信程序來實(shí)現(xiàn)，該程序與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫連接，在緩沖數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中。整個(gè)過程分成三部分：

2.1建立與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的連接建立連接對象，確定連接屬性（確定用戶賬戶和密碼，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫名，服務(wù)器名和驅(qū)動(dòng)程序，確定進(jìn)行連接所用的最大時(shí)間為3s）與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接。

2.2將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中根據(jù)所設(shè)定的數(shù)據(jù)表號(hào)和車間號(hào),程序可以執(zhí)行相應(yīng)的上網(wǎng)子程序，將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中。首先，先在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中建立數(shù)據(jù)表；接著，傳送數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中。該通信程序執(zhí)行結(jié)束后，如果向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)成功，將清空緩沖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)；如果向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)失敗，緩沖數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)將保持到下一次向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，與剛接收到的數(shù)據(jù)一起傳向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)采用星型布線方式，從一級(jí)監(jiān)控中心的光纖交換機(jī)引出若干條光纖到各個(gè)車間的二級(jí)監(jiān)控中心，再由二級(jí)監(jiān)控中心的光纖交換機(jī)的RJ45接口用雙絞線引出到其監(jiān)控的設(shè)備。針對某些車間例如電力檢修車間干擾極其強(qiáng)烈，所以從二級(jí)監(jiān)控中心引出的部分導(dǎo)線也采用光纖。實(shí)踐證明，該布線的方案是合理可行的，而且運(yùn)行良好。

3結(jié)束語

本系統(tǒng)在修建工程公司各種現(xiàn)有設(shè)備上，通過增加數(shù)據(jù)采集接口、文本圖形顯示器和網(wǎng)絡(luò)通信接口，改造傳統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)修建工程公司裝備檢修和試驗(yàn)設(shè)備的數(shù)字化，為修建工程公司檢修過程的計(jì)算機(jī)管理提供了較好的平臺(tái)。該系統(tǒng)已經(jīng)使用了大約一年,運(yùn)行效果良好。它的研究為修建工程公司的體制改革和建立科學(xué)的檢修網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了一種新的、有效的實(shí)現(xiàn)方法。