1系統(tǒng)的用戶需求與分析

　　由于紡織行業(yè)信息化已經(jīng)提到日程上，所以實(shí)現(xiàn)織機(jī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測也得到紡織企業(yè)的重視，根據(jù)我們的調(diào)研，用戶認(rèn)為織機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下基本功能：

　　1.1按單臺、單班、品種、崗位、小組、車間統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量、效率、各種停次停時(shí)、車速等；

　　1.2可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行人員、產(chǎn)品、崗位的分配；

　　1.3交接班時(shí)，自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的分班存貯；

　　1.4在操作室內(nèi)可以觀測到車間實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況；

　　1.5信號采集板具有掉電保護(hù)功能；

　　根據(jù)以上的用戶需求，我們決定利用打緯次數(shù)，根據(jù)產(chǎn)量等于打緯次數(shù)除以緯密的計(jì)算公式來進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)算，并對經(jīng)停、緯停、邊停進(jìn)行次數(shù)和時(shí)間的監(jiān)測。由于用戶對統(tǒng)計(jì)報(bào)表的要求較高，所以我們采用數(shù)據(jù)庫功能強(qiáng)大的Delphi可視化編程方法來進(jìn)行上位機(jī)程序的編寫。

　　2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)

　　根據(jù)對以上用戶需求分析的結(jié)構(gòu)，結(jié)合紡織廠的生產(chǎn)實(shí)際，我們設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所時(shí)示：

　　系統(tǒng)采用了多級結(jié)構(gòu)，一方面保證了系統(tǒng)足夠的驅(qū)動能力，另一方面有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展。系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成。

　　2.1上位機(jī)

　　采用計(jì)算機(jī)，放置在中心控制室，建立車間乃至全廠的數(shù)據(jù)庫，完成各項(xiàng)監(jiān)測、顯示、管理和統(tǒng)計(jì)功能，配合打印機(jī)完成各種報(bào)表的打印功能。上位機(jī)建立的信息數(shù)據(jù)庫可以分期分批永久性的進(jìn)行保存。若廠內(nèi)已建立局域網(wǎng)，可以在局域網(wǎng)內(nèi)察看最新的數(shù)據(jù)報(bào)表。

　　2.2下位機(jī)

　　下位機(jī)由數(shù)據(jù)分站、數(shù)據(jù)終端及相應(yīng)的現(xiàn)場總線組成。下位機(jī)在停車或掉電后，存儲的數(shù)據(jù)保持10年不變。

　　2.2.1數(shù)據(jù)終端

　　包括信號采集板和顯示終端，均為自制的單片機(jī)電路；信號采集板放置在織機(jī)控制箱內(nèi)，直接完成對織機(jī)信號的采集、預(yù)處理。根據(jù)系統(tǒng)的要求，采集板所采集的為打緯信號、緯停信號、經(jīng)停信號、邊停信號及運(yùn)行信號等基本信號，通過對這些信號的處理，來計(jì)算織機(jī)的產(chǎn)量、運(yùn)行時(shí)間、各種停車的次數(shù)和時(shí)間，并將這些基本信息通過RS485總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分站。顯示終端位于車間較為醒目的地方，并采用時(shí)下流行的LED大屏幕�？梢詫Ξ�(dāng)班的崗位、小組、及全廠的產(chǎn)量進(jìn)行循環(huán)顯示，一目了然。

　　2.2.2數(shù)據(jù)分站

　　自制的單片機(jī)電路，作為兩級網(wǎng)絡(luò)的中間級，主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和傳送。一個(gè)數(shù)據(jù)分站可以管理64~128臺織機(jī)的信號采集板。數(shù)據(jù)分站一方面通過RS485總線接收信號采集板的信息并進(jìn)行處理，另一方面將處理過的信息通過CAN總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)當(dāng)中。CAN總線具有傳輸速度快、信息量大、傳輸可靠等特點(diǎn)，是目前頗受歡迎的并很實(shí)用的現(xiàn)場總線技術(shù)。

　　系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)測控技術(shù)和分布式工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)擴(kuò)展容易(規(guī)模可達(dá)上千臺織機(jī))，硬件安裝維護(hù)十分方便。由于該系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)較多，受現(xiàn)場干擾影響較大，在硬件上我們選用新型高可靠性的專用通信集成電路并采用二極管對總線電位進(jìn)行鉗位處理，而且使用了看門狗技術(shù)，軟件上我們在通信協(xié)議中采用多種數(shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)，通過這些有效的軟硬件保護(hù)措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確、可靠，提高了整個(gè)系統(tǒng)抗干擾能力。

　　上位機(jī)軟件操作平臺采用流行的Windows界面和數(shù)據(jù)庫功能強(qiáng)大的Delphi可視化編程方法。用戶可以通過織機(jī)實(shí)際位置圖形和詳細(xì)信息列表等形式查看工廠的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)和各種產(chǎn)品與機(jī)臺之間的對應(yīng)關(guān)系；對于基本管理信息的瀏覽可以按照不同條款進(jìn)行查詢；信息的輸入不僅在進(jìn)行增加、修改、刪除等操作時(shí)提供了足夠的輔助信息，使得編輯簡潔方便，還具有完整性和準(zhǔn)確性校驗(yàn)，以避免不必要的誤操作。各種報(bào)表都可以由用戶自己選定報(bào)表對象、工作范圍等，極大程度的方便了用戶察看所需要的信息。

　　本系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)量大、種類多，一方面來自現(xiàn)場采集的織機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)(產(chǎn)量、停臺時(shí)間和次數(shù)等)，另一方面來自用戶制定的生產(chǎn)計(jì)劃、各個(gè)機(jī)臺的具體任務(wù)分配等數(shù)據(jù)。因此我們在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)時(shí)充分的分析了各數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系、鏈接方法等，保證系統(tǒng)各數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的一致性。由于用戶要求的報(bào)表種類繁多，每個(gè)報(bào)表同時(shí)對應(yīng)若干個(gè)數(shù)據(jù)庫，所以我們采用臨時(shí)數(shù)據(jù)庫的暫存處理方式，在程序運(yùn)行中保證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理和公式計(jì)算的正確性和快速性。

　　3系統(tǒng)軟件的開發(fā)

　　3.1上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)管理軟件采用流行的Windows可視化界面風(fēng)格，直觀，操作簡便，人機(jī)交互性好�？梢允褂脩舯M情享受Windows操作系統(tǒng)所帶來的方便、靈活和快捷。系統(tǒng)軟件的主體功能模塊如圖2所示。

　　3.1.1數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

　　系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理包括對基本信息——設(shè)備信息、產(chǎn)品信息、人員信息等3種的輸入、查詢、瀏覽、編輯和打印等命令的操作和對系統(tǒng)各個(gè)數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)察看、備份、恢復(fù)、清除等操作。本系統(tǒng)設(shè)定了普通用戶和系統(tǒng)管理員兩個(gè)級別，這樣既可以方便不同層次的人員查看，又可以確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)與管理的安全性。

　　3.1.2生產(chǎn)計(jì)劃子系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的要求按月制定車間的生產(chǎn)計(jì)劃，統(tǒng)計(jì)各個(gè)班別每月的輪班情況，并且能夠隨時(shí)進(jìn)行瀏覽和修訂。將各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)具體分配到車間/小組/崗位/機(jī)臺之后，下位機(jī)能夠自動執(zhí)行輪班作業(yè)計(jì)劃；用戶可以在上位機(jī)通過位圖或者列表的形式進(jìn)行開臺、改臺，操作十分靈活方便，保證了用戶可以隨時(shí)進(jìn)行品種和區(qū)位的變更和調(diào)整。

　　3.1.3統(tǒng)計(jì)報(bào)表子系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)的主要目標(biāo)之一，就是為用戶提供全廠/車間/小組/崗位的各種織布產(chǎn)量、生產(chǎn)效率等報(bào)表。系統(tǒng)可以自動對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，并且能夠存儲、瀏覽和打印各類報(bào)表，主要包括：全廠/車間/小組/崗位的各種累計(jì)產(chǎn)量班報(bào)、日報(bào)、月報(bào)，分不同品種的產(chǎn)量報(bào)表等，以及各種效率的機(jī)臺報(bào)表，還包括一些質(zhì)量與產(chǎn)量的對比統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

　　3.1.4通信子系統(tǒng)

　　所有的織機(jī)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過通信電纜，正確地傳送到上位機(jī)，完成數(shù)據(jù)的存儲與統(tǒng)計(jì)。通信子系統(tǒng)完成由上向下傳送必要的工作參數(shù)(包括交接班時(shí)間、機(jī)臺和崗位編號等)和由下向上傳送實(shí)際采集的織機(jī)參數(shù)(包括打緯次數(shù)、經(jīng)停、邊停、緯停和總停等)；用戶可以在控制室內(nèi)直接觀測到車間織機(jī)的現(xiàn)場生產(chǎn)情況，包括產(chǎn)量、車速、經(jīng)停、緯停的時(shí)間與次數(shù)等信息，并按照全部織機(jī)的實(shí)際位置使用不同的顏色標(biāo)識出正常、經(jīng)停、緯停、高低效率等多種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，全車間織機(jī)的運(yùn)行情況一覽無余。

　　3.1.5在線幫助子系統(tǒng)

　　當(dāng)用戶在使用過程中出現(xiàn)使用問題，隨時(shí)打開“幫助”菜單，通過查詢幫助，就可以得到解決。

　　3.2下位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)

　　下位機(jī)主要包括數(shù)據(jù)采集、基本數(shù)據(jù)處理和通信等功能，采用匯編語言和C語言編程，保證數(shù)據(jù)采集電路的可靠性和快速性。

　　4系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展的趨勢

　　目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在唐華四棉及湖州江南紡織廠實(shí)施，并開始試運(yùn)行。從反饋信息來看，運(yùn)行效果良好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，極大提高了企業(yè)生產(chǎn)的自動化管理水平。

　　由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，用戶對系統(tǒng)也不斷的提出新的需求，軟件也要不斷的升級以適應(yīng)用戶不斷提出新的需求，從發(fā)展的趨勢考慮，系統(tǒng)應(yīng)盡快完成以下功能：

　　1實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)乃至廣域網(wǎng)內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測

　　2實(shí)現(xiàn)報(bào)表格式的通用性

　　3實(shí)現(xiàn)紡織多種設(shè)備的同步監(jiān)測

　　4實(shí)現(xiàn)專家診斷系統(tǒng)和決策系統(tǒng)

　　當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)日益的成熟和完善，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)乃至廣域網(wǎng)內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測也已成為可能；目前用戶廣為應(yīng)用的報(bào)表格式為Offic組件Excel的文件格式，所以用戶希望本系統(tǒng)可以直接生成xls文件，有利于管理和存檔，而且可以靈活的進(jìn)行二次的排版；當(dāng)前的計(jì)算機(jī)測控技術(shù)不僅可以從織機(jī)設(shè)備上，還可以從紡織廠其它的各種設(shè)備上直接采集現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行信號，通過先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)使全廠的織機(jī)等設(shè)備構(gòu)成多級計(jì)算機(jī)控制與管理網(wǎng)絡(luò)，為紡織行業(yè)全面實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)和有效手段；上位機(jī)靈活方便的軟件工作平臺和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展，使得系統(tǒng)管理軟件設(shè)計(jì)和應(yīng)用的開發(fā)周期大大縮短，不僅功能更加豐富強(qiáng)大，而且具有良好的人機(jī)界面和便于使用操作等優(yōu)勢，利于工廠技術(shù)人員的培訓(xùn)。實(shí)現(xiàn)了從制定生產(chǎn)計(jì)劃到生產(chǎn)任務(wù)分配，從生產(chǎn)過程監(jiān)控到對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)，以至包括原材料采購和市場營銷等全方位的信息管理系統(tǒng)，形成了專家診斷系統(tǒng)和決策系統(tǒng)的雛形。紡織行業(yè)的信息化建設(shè)不僅有可靠的技術(shù)支持，而且大有發(fā)展的必要和廣闊前景。

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