紡織車間生產(chǎn)管理與監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 金永敏

隨著我國紡織業(yè)的發(fā)展，許多國內(nèi)很多紡織企業(yè)盡管實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，但也出現(xiàn)了企業(yè)管理和生產(chǎn)操作脫節(jié)的問題。目前，國內(nèi)少數(shù)紡織企業(yè)通過生產(chǎn)管理信息管理自動化改造或?qū)嵤〦RP(企業(yè)資源計劃)系統(tǒng)等方法，較好的解決了企業(yè)管理和生產(chǎn)操作脫節(jié)的問題，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。這類解決方案成本普遍較高，市場上實施成本在10萬元以下的生產(chǎn)管理自動化改造解決方案極少。本文研制的紡織車間集散型生產(chǎn)管理與監(jiān)測系統(tǒng)定位于企業(yè)上層ERP與底層設(shè)備自動控制系統(tǒng)之間，協(xié)助企業(yè)建立快速反應(yīng)的、有彈性、精細(xì)化的生產(chǎn)管理環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率。

1.紡織車間生產(chǎn)管理與監(jiān)測系統(tǒng)總體方案設(shè)計

紡織車間生產(chǎn)管理與監(jiān)測系統(tǒng)主要由安裝于紡織機(jī)的紡機(jī)生產(chǎn)監(jiān)控儀與紡織車間管理軟件兩大部分組成，通過RS-485總線使織布車間的所有織機(jī)形成計算機(jī)控制與管理網(wǎng)絡(luò)，并建立相應(yīng)的生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了從制定計劃到生產(chǎn)過程監(jiān)控，再到生產(chǎn)狀況的各種統(tǒng)計。

1.1 紡織車間生產(chǎn)管理軟件總體設(shè)計方案

紡織車間生產(chǎn)管理軟件將在Visual Studio 2005平臺開發(fā)完成，數(shù)據(jù)庫部分采SQL Sever 2005，管理軟件通過ADO.NET對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問。管理軟件包括各類界面操作模塊、數(shù)據(jù)庫操作模塊、數(shù)據(jù)通信模塊，以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析模塊。需要實現(xiàn)紡織車間實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計、單臺紡織機(jī)參數(shù)設(shè)置、紡織車間員工考勤管理與工作量統(tǒng)計分析以及工資計算、紡織車間員工排班管理、單臺紡織機(jī)產(chǎn)品與產(chǎn)品統(tǒng)計分析、紡織機(jī)維修信息管理與故障率分析、紡織機(jī)異常分析等功能。

1.2 紡織車間生產(chǎn)監(jiān)測儀總體設(shè)計方案

紡織車間生產(chǎn)監(jiān)測儀一方面執(zhí)行系統(tǒng)管理軟件的命令進(jìn)行相應(yīng)的控制操作，另一方面，把取得監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通道傳送給管理軟件，以便工作人員做出相應(yīng)的操作。監(jiān)測儀主要用于記錄員工在操作紡織機(jī)的生產(chǎn)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、產(chǎn)品型號，并根據(jù)上位機(jī)的要求，將一些重要信息發(fā)送到管理軟件的數(shù)據(jù)庫中。紡織機(jī)生產(chǎn)監(jiān)控儀在以PIC16F946單片機(jī)為核心的硬件平臺上開發(fā)完成，其硬件電路由數(shù)據(jù)存儲模塊、產(chǎn)量檢測電路模塊、開關(guān)機(jī)執(zhí)行電路模塊、人機(jī)對話電路模塊、RS485通信電路模塊、產(chǎn)量計算模塊組成。

2.紡織機(jī)生產(chǎn)監(jiān)控儀設(shè)計

紡織生產(chǎn)監(jiān)測儀的功能設(shè)計：

紡織生產(chǎn)監(jiān)測儀主要用于記錄員工在操作紡織機(jī)的生產(chǎn)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、產(chǎn)品型號，并根據(jù)管理軟件的要求，將一些重要信息發(fā)送到管理數(shù)據(jù)庫中。該監(jiān)測儀的功能可以分為布匹的生產(chǎn)產(chǎn)量計算模塊、員工信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的設(shè)置模塊、RS-485數(shù)據(jù)通信模塊和信息存儲模塊與信息顯示，具體功能模塊如下：

(1)布匹的生產(chǎn)產(chǎn)量計算模塊

布匹的生產(chǎn)產(chǎn)量計算模塊由從傳感器取到的轉(zhuǎn)軸脈沖數(shù)和定時器的定時時間兩部分組成。其計數(shù)的基本原理是，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速一定時，一秒鐘脈沖數(shù)為定值，一秒鐘生產(chǎn)的布匹長度為定值，所以員工生產(chǎn)的產(chǎn)量為每秒鐘的產(chǎn)量累加值。

(2)員工信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的設(shè)置模塊

該模塊主要完成企業(yè)員工在生產(chǎn)時的信息錄入并保存，包含以下幾個子模塊。1)員工號設(shè)置：用于設(shè)置該機(jī)器的使用者，一個員工可以在多臺機(jī)器上工作，因此一個員工可以在多臺機(jī)器上設(shè)置自己的員工號。2)產(chǎn)品號設(shè)置：用于設(shè)置工作時的產(chǎn)品型號。3)機(jī)臺號設(shè)置：用于設(shè)置機(jī)器的工作臺號，該號碼不可以隨便改變，因此在設(shè)置機(jī)臺號時需要同時按下多個按鍵才能實現(xiàn)。4)機(jī)器檢修標(biāo)志設(shè)置：設(shè)置該機(jī)器的檢修員工號，并向上位機(jī)的管理系統(tǒng)告知該機(jī)器正在檢修。5)定長設(shè)置：用于設(shè)置員工必須完成的最低生產(chǎn)產(chǎn)量。

(3)信息存儲

該模塊主要用于存儲設(shè)置數(shù)據(jù)、生產(chǎn)產(chǎn)量和掉電時重要的數(shù)據(jù)。

(4)RS-485數(shù)據(jù)通信模塊

該數(shù)據(jù)通信模塊的作用是接收上位機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)發(fā)出的命令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。該模塊應(yīng)包括以下功能：1)485通信協(xié)議編制。2)管理軟件命令分析。3)命令執(zhí)行與發(fā)送數(shù)據(jù)。

(5)人機(jī)界面模塊

該模塊主要由按鍵和LCD顯示組成，該模塊應(yīng)包括以下功能：1)按鍵識別與處理。2)LCD顯示。

3.紡織車間生產(chǎn)管理軟件設(shè)計

3.1 管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流分析

圖1 紡織車間管理軟件數(shù)據(jù)流圖

紡織車間生產(chǎn)管理軟件的數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005實現(xiàn)。在設(shè)計該數(shù)據(jù)庫時，需要通過簡單有效的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行存取、查詢操作。因此需要對管理軟件的數(shù)據(jù)流做詳細(xì)分析，具體情況如圖1所示，當(dāng)管理員登錄并設(shè)置好系統(tǒng)工作參數(shù)時，管理系統(tǒng)開始對監(jiān)控儀進(jìn)行巡檢。管理系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)或命令到監(jiān)控儀的數(shù)據(jù)流是：由監(jiān)控儀發(fā)出數(shù)據(jù)請求信號，管理系統(tǒng)對請求信號的命令進(jìn)行分析，根據(jù)命令分析的結(jié)果將數(shù)據(jù)或命令發(fā)送到相應(yīng)的監(jiān)控儀中。管理系統(tǒng)從監(jiān)控儀中收取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流是：由管理系統(tǒng)發(fā)出索取數(shù)據(jù)命令，監(jiān)控儀就會將要發(fā)送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，當(dāng)管理系統(tǒng)巡檢到有數(shù)據(jù)發(fā)送時，就將數(shù)據(jù)進(jìn)行收取并保存到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)存取流是：管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)存取路徑。數(shù)據(jù)查詢流是：管理系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中取出數(shù)據(jù)并在屏幕上顯示出來。信息管理流是：將員工信息、物料信息等按要求設(shè)置好后保存到數(shù)據(jù)庫中。參數(shù)設(shè)置流是：將串行通信、機(jī)臺起止等參數(shù)設(shè)置并保存到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)瀏覽流是：從監(jiān)控儀獲取實時數(shù)據(jù)并將實時數(shù)據(jù)在屏幕上顯示出來。圖1是紡織車間管理軟件數(shù)據(jù)流圖。

3.2 操作界面設(shè)計

紡織車間管理軟件在Visual Studio 2005的開發(fā)環(huán)境中完成，用C#語言編程實現(xiàn)。該管理軟件的操作界面由標(biāo)題欄、菜單欄、重要信息等組成。其中，標(biāo)題欄中顯示紡織機(jī)集散型管理與監(jiān)控系統(tǒng)。菜單欄為下拉菜單，主要功能為系統(tǒng)管理、實時數(shù)據(jù)、參數(shù)設(shè)置、信息管理、異常信息、數(shù)據(jù)查詢與導(dǎo)出和幫助信息等。操作界面程序的設(shè)計思想是：從界面的文本框中按要求輸入數(shù)據(jù)，單擊按鈕，產(chǎn)生單擊事件的方法，在方法中訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表格中的數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行相應(yīng)的操作，將訪問數(shù)據(jù)庫的結(jié)果返回并進(jìn)行相應(yīng)的操作，流程如圖2所示。

圖2 界面操作程序流程圖

4.結(jié)論

設(shè)計完成的紡織車間生產(chǎn)管理與監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試與試運行后正式在項目合作單位投入運行，至今以后半年多時間。期間雖然出現(xiàn)過一些數(shù)據(jù)庫運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象但總體上達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)，簡化了紡織車間的生產(chǎn)記錄與管理工作，大幅度的提高了生產(chǎn)管理的工作效率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。紡織車間生產(chǎn)管理與監(jiān)測系統(tǒng)如果對監(jiān)測儀的計量模塊進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，還可應(yīng)用與印染等其它企業(yè)的生產(chǎn)管理。

[1]賀代春.基于RS-485的自來水廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,12(1):137-139.

[2]翟春,李欣,董靜薇.基于RS-485協(xié)議的高溫真空爐分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報,2006,11(1):11-13.

[3]周榮富,陶文英著.集散控制系統(tǒng)[M].北京:北京北京大學(xué)出版社,2011.

[4]Altinel M,Luo Q,Krishnamurthy S,Mohan C.DBCache:Database caching for Web application ervers.Proceedings of the 2002 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data.New York:ACM Press,2002:612.

[5]Hayward J.Data acquisition gets active[J].Process Engineering (London),2006,87(8):35.

[6]Jenq Kuen Lee Chung-Der,etc.Real-time gang scheduling with workload models for parallel computers.Proc.Int.Conf.On parallel proc.1998:1-9.

[7]張紅.ADO.NET訪問數(shù)據(jù)庫技術(shù)的分析與應(yīng)用[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化,2006(10):35-37.