织机计算机监测系统的项目开发

　　加快信息化建设对于劳动密集型和设备密集型的纺织行业来说，是其技术改造的重要课题。纺织厂设备多、人员多，长期以来管理手段较为落后，其产量和质量的管理目前大多数厂家仍处在通过人工抄表、制表统计生产的低效状态。当前计算机通信技术、测控技术、网络技术和软件技术的飞速发展，为生产第一线的产量质量管理提供了信息化、现代化的平台和技术保障。本文介绍的就是这样一种以织布车间为主，集监测和管理为一体的计算机信息管理网络系统。

　　1系统的用户需求与分析

　　由于纺织行业信息化已经提到日程上，所以实现织机的计算机监测也得到纺织企业的重视，根据我们的调研，用户认为织机计算机监测系统应能够实现以下基本功能：

　　1.1按单台、单班、品种、岗位、小组、车间统计产量、效率、各种停次停时、车速等；

　　1.2可以根据生产实际进行人员、产品、岗位的分配；

　　1.3交接班时，自动进行数据的分班存贮；

　　1.4在操作室内可以观测到车间实时的生产情况；

　　1.5信号采集板具有掉电保护功能；

　　根据以上的用户需求，我们决定利用打纬次数，根据产量等于打纬次数除以纬密的计算公式来进行产量计算，并对经停、纬停、边停进行次数和时间的监测。由于用户对统计报表的要求较高，所以我们采用数据库功能强大的Delphi可视化编程方法来进行上位机程序的编写。

　　2系统的结构与功能特点

　　根据对以上用户需求分析的结构，结合纺织厂的生产实际，我们设计了本系统，系统结构如图1所时示：

　　系统采用了多级结构，一方面保证了系统足够的驱动能力，另一方面有利于系统的扩展。系统由上位机和下位机两部分组成。

　　2.1上位机

　　采用计算机，放置在中心控制室，建立车间乃至全厂的数据库，完成各项监测、显示、管理和统计功能，配合打印机完成各种报表的打印功能。上位机建立的信息数据库可以分期分批永久性的进行保存。若厂内已建立局域网，可以在局域网内察看最新的数据报表。

　　2.2下位机

　　下位机由数据分站、数据终端及相应的现场总线组成。下位机在停车或掉电后，存储的数据保持10年不变。

　　2.2.1数据终端

　　包括信号采集板和显示终端，均为自制的单片机电路；信号采集板放置在织机控制箱内，直接完成对织机信号的采集、预处理。根据系统的要求，采集板所采集的为打纬信号、纬停信号、经停信号、边停信号及运行信号等基本信号，通过对这些信号的处理，来计算织机的产量、运行时间、各种停车的次数和时间，并将这些基本信息通过RS485总线传输到数据分站。显示终端位于车间较为醒目的地方，并采用时下流行的LED大屏幕。可以对当班的岗位、小组、及全厂的产量进行循环显示，一目了然。

　　2.2.2数据分站

　　自制的单片机电路，作为两级网络的中间级，主要是进行数据的存储和传送。一个数据分站可以管理64~128台织机的信号采集板。数据分站一方面通过RS485总线接收信号采集板的信息并进行处理，另一方面将处理过的信息通过CAN总线传输到上位机当中。CAN总线具有传输速度快、信息量大、传输可靠等特点，是目前颇受欢迎的并很实用的现场总线技术。

　　系统采用计算机测控技术和分布式工业控制网络技术，控制网络结构简单，系统扩展容易(规模可达上千台织机)，硬件安装维护十分方便。由于该系统控制节点较多，受现场干扰影响较大，在硬件上我们选用新型高可靠性的专用通信集成电路并采用二极管对总线电位进行钳位处理，而且使用了看门狗技术，软件上我们在通信协议中采用多种数据校验技术，通过这些有效的软硬件保护措施，保证了数据传输的准确、可靠，提高了整个系统抗干扰能力。

　　上位机软件操作平台采用流行的Windows界面和数据库功能强大的Delphi可视化编程方法。用户可以通过织机实际位置图形和详细信息列表等形式查看工厂的生产组织结构和各种产品与机台之间的对应关系；对于基本管理信息的浏览可以按照不同条款进行查询；信息的输入不仅在进行增加、修改、删除等操作时提供了足够的辅助信息，使得编辑简洁方便，还具有完整性和准确性校验，以避免不必要的误操作。各种报表都可以由用户自己选定报表对象、工作范围等，极大程度的方便了用户察看所需要的信息。

　　本系统信息数据量大、种类多，一方面来自现场采集的织机运行数据(产量、停台时间和次数等)，另一方面来自用户制定的生产计划、各个机台的具体任务分配等数据。因此我们在设计数据库的结构时充分的分析了各数据库之间的关系、链接方法等，保证系统各数据库数据的一致性。由于用户要求的报表种类繁多，每个报表同时对应若干个数据库，所以我们采用临时数据库的暂存处理方式，在程序运行中保证数据统计处理和公式计算的正确性和快速性。

　　3系统软件的开发

　　3.1上位机软件的设计

　　系统管理软件采用流行的Windows可视化界面风格，直观，操作简便，人机交互性好。可以使用户尽情享受Windows操作系统所带来的方便、灵活和快捷。系统软件的主体功能模块如图2所示。

　　3.1.1数据管理子系统

　　系统的数据管理包括对基本信息——设备信息、产品信息、人员信息等3种的输入、查询、浏览、编辑和打印等命令的操作和对系统各个数据库的状态察看、备份、恢复、清除等操作。本系统设定了普通用户和系统管理员两个级别，这样既可以方便不同层次的人员查看，又可以确保生产数据记录、统计与管理的安全性。

　　3.1.2生产计划子系统

　　本系统可以根据生产实际的要求按月制定车间的生产计划，统计各个班别每月的轮班情况，并且能够随时进行浏览和修订。将各项生产任务具体分配到车间/小组/岗位/机台之后，下位机能够自动执行轮班作业计划；用户可以在上位机通过位图或者列表的形式进行开台、改台，操作十分灵活方便，保证了用户可以随时进行品种和区位的变更和调整。

　　3.1.3统计报表子系统

　　本系统的主要目标之一，就是为用户提供全厂/车间/小组/岗位的各种织布产量、生产效率等报表。系统可以自动对采集的数据进行查询、统计、分析、计算，并且能够存储、浏览和打印各类报表，主要包括：全厂/车间/小组/岗位的各种累计产量班报、日报、月报，分不同品种的产量报表等，以及各种效率的机台报表，还包括一些质量与产量的对比统计报表。

　　3.1.4通信子系统

　　所有的织机现场采集的数据通过通信电缆，正确地传送到上位机，完成数据的存储与统计。通信子系统完成由上向下传送必要的工作参数(包括交接班时间、机台和岗位编号等)和由下向上传送实际采集的织机参数(包括打纬次数、经停、边停、纬停和总停等)；用户可以在控制室内直接观测到车间织机的现场生产情况，包括产量、车速、经停、纬停的时间与次数等信息，并按照全部织机的实际位置使用不同的颜色标识出正常、经停、纬停、高低效率等多种运转状态，全车间织机的运行情况一览无余。

　　3.1.5在线帮助子系统

　　当用户在使用过程中出现使用问题，随时打开“帮助”菜单，通过查询帮助，就可以得到解决。

　　3.2下位机软件的设计

　　下位机主要包括数据采集、基本数据处理和通信等功能，采用汇编语言和C语言编程，保证数据采集电路的可靠性和快速性。

　　4系统的应用与发展的趋势

　　目前，该系统已经在唐华四棉及湖州江南纺织厂实施，并开始试运行。从反馈信息来看，运行效果良好，数据准确，极大提高了企业生产的自动化管理水平。

　　由于计算机技术的日益发展，用户对系统也不断的提出新的需求，软件也要不断的升级以适应用户不断提出新的需求，从发展的趋势考虑，系统应尽快完成以下功能：

　　1实现局域网乃至广域网内的实时监测

　　2实现报表格式的通用性

　　3实现纺织多种设备的同步监测

　　4实现专家诊断系统和决策系统

　　当前的网络技术已经日益的成熟和完善，实现局域网乃至广域网内的实时监测也已成为可能；目前用户广为应用的报表格式为Offic组件Excel的文件格式，所以用户希望本系统可以直接生成xls文件，有利于管理和存档，而且可以灵活的进行二次的排版；当前的计算机测控技术不仅可以从织机设备上，还可以从纺织厂其它的各种设备上直接采集现场设备生产运行信号，通过先进的现场总线技术使全厂的织机等设备构成多级计算机控制与管理网络，为纺织行业全面实现信息化建设提供了技术基础和有效手段；上位机灵活方便的软件工作平台和数据库技术的不断发展，使得系统管理软件设计和应用的开发周期大大缩短，不仅功能更加丰富强大，而且具有良好的人机界面和便于使用操作等优势，利于工厂技术人员的培训。实现了从制定生产计划到生产任务分配，从生产过程监控到对设备运行状态和产质量进行各种统计，以至包括原材料采购和市场营销等全方位的信息管理系统，形成了专家诊断系统和决策系统的雏形。纺织行业的信息化建设不仅有可靠的技术支持，而且大有发展的必要和广阔前景。