焊接管理信息體系研究

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1系統的設計

1.1網絡設計

該系統是一個基于網絡通信（包括以太網絡通信和488總線網絡通信）的設備數據采集（由于部分車間干擾極其強烈，下位機系統采用了嵌入式技術）和監控系統。系統主要由服務器、以太網絡、上位機監控系統、488總線網絡、設備數據采集及通信系統組成，是集網絡通信技術、單片機技術、數據庫技術和高級編程語言程序設計于一體的綜合工程。這些技術相互聯系，相互交叉，具有一定的技術含量。該系統是目前對修建工程公司進行網絡化管理的研究成果，實現了軟件與硬件的結合。其結構圖如圖1所示。

1.2系統的構成

1.2.1管理對象

該網絡系統管理的設備對象，分別與各個車間實際設備相對應，并在每一個車間配一臺監控機。為了方便與上位機通信，各個設備都分配了一個固定的地址。

1.2.2數據采集與通信

每個車間設一臺設備監控計算機,管理和控制本車間各臺焊接設備。每臺焊接設備配置一臺數據采集裝置。該設備采用先進的嵌入式技術，而且大部分電路均采用86X系列集成模塊,該數據采集裝置抗干擾能力強。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據；②根據各設備的具體工作特點和要求顯示被測數據；③操作人員可以輸入自己的工號、工件編號；④發出控制命令；⑤與車間監控機進行數據通訊，把檢測數據送車間分析處理軟件并進入數據庫。

1.2.3488總線網絡

488總線網絡是設備采集和通信系統與監控機通信的設備層主干網絡，該網絡是使用488總線技術實現的分布式控制網絡，其抗干擾能力強，傳輸距離遠，適用于遠距離的設備監控。圖2是用RS-488構成的分布式控制網絡的原理圖。該網絡的拓撲結構采用總線方式，而傳送數據采用主從站方式。上位機（PC）作為主站，下位機（單片機）作為從站，主站啟動并控制網上每一次通信，每一個從站有一個識別地址（預先已設定）。只有當某個從站被尋址時，該站才作出響應并向主站發回應答數據。網絡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轉換器,采用計算機的串口與設備從站進行通信。從站采用單片機并裝有專用的488集成電路塊。

1.2.4上位機監控系統

上位機是上層信息網絡和488總線網絡的結合部分，用于將信息網絡和總線網絡集成為統一的企業網絡。上位機采用488總線通信技術、遠程數據庫調用技術、本地數據庫調用技術、ODBC技術設計和實現監控系統的各項功能。每臺監控計算機向下通過488總線對本車間各設備檢測臺的數據采集裝置進行通信管理，接收各設備裝置發送的試驗或工作數據，并在監控計算機上建立相應檢測數據的數據庫,車間監控機向上通過PIC工業以太網卡與現有的主系統網絡連接，將檢測裝置采集的數據送到質控中心服務器。監控計算機后臺負責對采集裝置進行巡檢、接收數據、本地數據庫處理和向服務器發送數據，前臺可進行數據分析、圖形繪制和報表打印等。本地數據庫數據不作永久保留，計算機將對過期數據自動刪除。本地數據庫按統一格式和要求設計編程實現，其數據保留時間暫定15d。采用監控機主動查詢方式，監控機每5s作為一個通訊周期，周期開始時向總線順序發出對車間內各設備的查詢信息，每發出一個查詢指令后的等待時間為0.1s，如無應答，則進行下一個設備的查詢。如果對應設備給出應答，則雙方進入數據通訊狀態。上位機主要組成部分如圖3所示。

1.2.5以太網絡

以太網絡包括網絡線路、中心交換機、二級交換機和集線器等網絡設備。其主要的功能是將服務器和上位機（工作站）連接在一起實現網絡資源共享，遠程數據傳輸等功能，以便實現企業網絡化管理的目標。

1.2.6服務器

服務器是系統的主要數據存儲和管理中心，并且通過以太網絡與工作站實現客戶機/服務器的二層模式。為了保證系統的可靠性和安全性，服務器采用了雙機冗余技術，并且提供了共享打印機的功能，網絡中任何一臺下位監控機均可訪問打印機，服務器提供了這種訪問控制功能。

2系統的實現

根據前面系統的功能和設計原則所提出的要求，系統是以模塊為實現的基本單元。上位機監控系統的人機界面如圖4所示。另外，為了盡量減少操作員的操作任務和防止不必要的誤操作對系統的破壞，系統主要的通信功能采用了后臺工作的方式，只提供通信狀況的顯示，同時，打印各種報表均采用了后臺工作方式。控制網絡的通信軟件是整個系統中的最主要的部分之一，它和信息網絡通信程序一起組成了該系統的通信部分，并且實現了與車間所有要管理設備之間的通信。該軟件的編制采用模塊化方式，可以在所有車間的監控機程序中公用。由于上位機監控系統與設備采集和通信系統進行通信和數據傳輸，所以采用的是二進制格式的數據，因此系統分布式控制網絡通信系統不僅需要遵循控制網絡的通信協議，而且還要在監控機上將數據轉換為標準的十進制數據，以便于顯示、查詢和打印數據，同時上傳網絡服務器實現數據共享。該程序具有的功能有四大部分：1）是按照控制網絡的協議接收設備數據采集的數據和通信系統的上傳的二進制數據；2）是按照規定的數據格式將數據轉換為十進制數據；3）是將數據存儲在本地數據庫和緩沖數據庫中；4）是調用信息網絡通信程序將存儲在緩沖數據庫的數據上傳到網絡服務器中心數據庫中。該系統采用了目前最流行的數據庫訪問技術——ODBC技術。信息網絡和控制網絡的集成主要通過信息網絡的通信程序來實現，該程序與網絡數據庫連接，在緩沖數據庫中提取數據，通過網絡將數據傳送到網絡數據庫中。整個過程分成三部分：

2.1建立與網絡數據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，遠程數據庫名，服務器名和驅動程序，確定進行連接所用的最大時間為3s）與網絡數據庫進行連接。

2.2將數據傳送到網絡數據庫中根據所設定的數據表號和車間號,程序可以執行相應的上網子程序，將數據傳送到網絡數據庫的相應的數據表中。首先，先在網絡數據庫中建立數據表；接著，傳送數據到網絡數據庫中。該通信程序執行結束后，如果向網絡數據庫發送數據成功，將清空緩沖數據庫數據；如果向網絡數據庫發送數據失敗，緩沖數據庫中的數據將保持到下一次向網絡數據庫發送數據時，與剛接收到的數據一起傳向網絡數據庫。本系統采用星型布線方式，從一級監控中心的光纖交換機引出若干條光纖到各個車間的二級監控中心，再由二級監控中心的光纖交換機的RJ45接口用雙絞線引出到其監控的設備。針對某些車間例如電力檢修車間干擾極其強烈，所以從二級監控中心引出的部分導線也采用光纖。實踐證明，該布線的方案是合理可行的，而且運行良好。

3結束語

本系統在修建工程公司各種現有設備上，通過增加數據采集接口、文本圖形顯示器和網絡通信接口，改造傳統設備，實現修建工程公司裝備檢修和試驗設備的數字化，為修建工程公司檢修過程的計算機管理提供了較好的平臺。該系統已經使用了大約一年,運行效果良好。它的研究為修建工程公司的體制改革和建立科學的檢修網絡系統提供了一種新的、有效的實現方法。