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      無人值守稱重系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

      發(fā)布時間:2021-12-08 17:58:35 |來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

      0 引言
      江蘇永鋼集團隨著科技的發(fā)展, 生產(chǎn)能力日漸增強, 日生產(chǎn)鋼坯達一萬多噸, 公司現(xiàn)有的2 臺汽車衡承擔著企業(yè)鋼坯稱重任務。隨著集團信息化生產(chǎn)管理水平不斷提高, 對生產(chǎn)計量數(shù)據(jù)的完整性、及時性和準確性要求也在不斷提高, 但采用人工稱重的作業(yè)方式使得稱重自動化程度較低, 達不到高效和準確稱重的目的, 并且浪費很多的人力和物力, 效率低、誤差大, 造成不必要的損失。
      針對這種現(xiàn)狀, 運用計算機、網(wǎng)絡通信等先進技術, 設計無人值守稱重系統(tǒng), 把汽車衡稱重過程與微機結(jié)合, 實現(xiàn)汽車衡稱重數(shù)據(jù)的自動采集和管理 , 為企業(yè)鋼坯生產(chǎn)計量提供可靠的數(shù)據(jù)。
      1 系統(tǒng)結(jié)構
      系統(tǒng)采用客戶/服務器( C /S)模式, C /S結(jié)構主要是指將一個數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)分解成前臺的客戶(或稱前端) 應用程序和后臺的服務器部分, 充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢, 將任務合理分配到客戶端和服務器端來實現(xiàn), 降低了系統(tǒng)的通信開銷。這種結(jié)構的核心是客戶端應用程序發(fā)送數(shù)據(jù)至服務器端, 遠程服務器端是稱重計量中心, 接收并存儲從各個稱重分點客戶端發(fā)送過來的稱重數(shù)據(jù), 并對客戶端提供數(shù)據(jù)查詢分析等功能, 完成客戶端提交的請求, 最后將結(jié)果返回客戶端應用程序。客戶端可以根據(jù)用戶的配置要求, 實現(xiàn)對不同汽車衡稱重客戶端按需進行個性化設置, 采集稱重數(shù)據(jù)并使用統(tǒng)一的日志格式將稱重數(shù)據(jù)上報至遠程服務器端, 客戶端具有數(shù)據(jù)報送失敗時自動存儲到本地客戶端歷史文件夾中的功能。
      2 系統(tǒng)實現(xiàn)
      考慮到軟件系統(tǒng)是遠程工作且無人值守, 而且有可能多部門使用, 因此穩(wěn)定性、可靠性、靈活性是重中之重, 將客戶端應用系統(tǒng)設計為四個可獨立運行的子系統(tǒng)則能更好地滿足企業(yè)需求。
      2. 1 發(fā)卡子系統(tǒng)
      由于鋼坯運輸車是固定的, 我們還給每輛車配置一個無線射頻卡, 卡中的信息包括卡號、車號、姓名、發(fā)貨單位、收貨單位、規(guī)格、產(chǎn)品名稱等。其在系統(tǒng)中定義的結(jié)構如下:
      CZXX= record
       KH: string; / /卡號
       CH: string; / /車號
       PZ: s tring; / /皮重
      end;
      在發(fā)卡時, 發(fā)卡子系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)配置的信息, 將卡號、車號、皮重等基本信息寫入射頻卡中, 同時將卡中的信息存儲至客戶端及服務器端數(shù)據(jù)庫中, 以便在稱重過程中使用卡號對車輛信息進行關聯(lián)。
      上位機與射頻卡讀卡器之間的通信是發(fā)卡子系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵, 我們采用RS485串口通信。RS485串口主動傳送卡號, 程序中只需要監(jiān)測是否有卡號傳入即可。當有卡號傳入后檢測卡號是否合法, 如果合法則打開后道閘, 允許上秤, 否則語音提示卡號不能識別。
      當射頻卡中的信息被讀入到讀寫器中, PLC自動讀取其中的數(shù)據(jù), 并把數(shù)據(jù)輸入到上位機。上位機根據(jù)唯一的射頻卡卡號訪問數(shù)據(jù)庫, 查找該車相關信息。通信除了硬件電路外, 還需統(tǒng)一兩者的通信協(xié)議。由于RS485是一種半雙工通信協(xié)議, 發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)共用同一物理通道, 在任意時刻只允許一臺網(wǎng)絡終端設備處于工作狀態(tài), 若有一臺以上的設備同時發(fā)送數(shù)據(jù), 則會產(chǎn)生總線沖突, 使整個系統(tǒng)通信癱瘓。在發(fā)卡子系統(tǒng)中安裝射頻卡讀卡器和相應讀卡器驅(qū)動, 發(fā)卡子系統(tǒng)通過RS485串口按一定周期循檢兩個射頻卡讀卡器。若有車輛刷卡, 檢測卡號是否合法。若為合法卡, 讀出卡號, 并從客戶端本地數(shù)據(jù)庫中讀取射頻卡中的車號等其他信息, 并將這些數(shù)據(jù)提交給稱重子系統(tǒng)以便使用車號關聯(lián)本地數(shù)據(jù)庫中的質(zhì)保書編碼, 再由計算機發(fā)送命令至道路門閘控制儀, 打開道閘, 進入汽車衡稱量流程, 同時不再檢測讀卡器, 直到當前自動稱量流程結(jié)束; 否則語音提示卡號不能識別。在手動稱重模式下, 由工作人員完成整個稱重過程, 本系統(tǒng)不產(chǎn)生作用。
      2. 2 稱重子系統(tǒng)
      稱重子系統(tǒng)的主要功能是與儀表通信, 并采集計量數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)輸入輸出卡獲得光電檢測器的狀態(tài), 判斷汽車衡稱重狀態(tài)并顯示信息, 完成汽車衡稱重數(shù)據(jù)采集, 并將稱重相關的數(shù)據(jù)寫到本地數(shù)據(jù)庫臨時表中, 為數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)提供上報數(shù)據(jù)。稱重子系統(tǒng)主要實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)的采集, 系統(tǒng)開始以間隔500毫秒的速度對稱重儀表進行連續(xù)通信。若采集到重量數(shù)據(jù)且不為零即表明車輛已進入稱重位置, 則關閉后道路門閘, 系統(tǒng)開始以間隔1秒的速度對稱重儀表進行連續(xù)通信。對連續(xù)5次采集到稱重數(shù)據(jù)作對比, 根據(jù)所采集的量值是否超越最小保留值、是否達到穩(wěn)定次數(shù)判斷是否處于穩(wěn)態(tài)。如穩(wěn)態(tài), 則取穩(wěn)定值中相同值次數(shù)最多的值寫入數(shù)據(jù)庫, 結(jié)束此次重車稱重過程, 然后進入下一輛車稱重狀態(tài); 否則啟動自動報警。本文采用De lph i開發(fā)環(huán)境, 借助于微軟的M SComm 控件編寫事件驅(qū)動代碼, 使用RS232串口實現(xiàn)汽車衡稱重儀器與微機通信。MSComm 控件提供了標準的事件處理函數(shù)和過程,通過編程來設置串行通信的參數(shù) (端口、波特率、校驗等) , 語句如下:
      DBCom In fo= record
       sC ommNo: In teger; / /端口
       sBt:l string; / /波特率
       sS jw: string; / /數(shù)據(jù)位
       sJojy: s tring; / /奇偶校驗
       sT zw: string; / /停止位
       sS jqs:f string; / /數(shù)據(jù)信息起始符
       sSJCD: integer; / /數(shù)據(jù)信息長度
       sData_B: Integer; / /數(shù)據(jù)開始位置
       sData_E: Integer; / /數(shù)據(jù)結(jié)束位置
       sWD_B: In teger; / /穩(wěn)定值開始位置
       sWD_E: In teger; / /穩(wěn)定值結(jié)束位置
       sWD_Va lue: string; / /穩(wěn)定值
      end;
      2. 3 數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)
      數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)從本地數(shù)據(jù)庫臨時表中讀取需要上報的數(shù)據(jù), 由系統(tǒng)自動生成可執(zhí)行的SQL語句并用XM 標準組織封裝。根據(jù)系統(tǒng)配置指定的地址和端口, 采用TCP /IP協(xié)議將數(shù)據(jù)上報至遠程服務器端執(zhí)行, 最終把此次車輛鋼坯稱重信息寫入到遠程數(shù)據(jù)庫中。
      數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)采用的關鍵技術有:
      1) 數(shù)據(jù)緩存采用數(shù)據(jù)緩存存放上報數(shù)據(jù), 同時為數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)提供獲得需要報送的XM L數(shù)據(jù)和刪除報送成功數(shù)據(jù)的方法, 為大量數(shù)據(jù)的快速處理提供了可靠的保障, 避開系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)據(jù)處理的瓶頸。
      2) XML技術 使用XML作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷? 將采集到的數(shù)據(jù)包以子節(jié)點的形式存放于XML文檔, 組織傳輸數(shù)據(jù),減少了網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量。
      主要實現(xiàn)過程: 用封裝了So ckets 2的connec t函數(shù)與遠程服務器端建立連接; 取得需要報送的XML 數(shù)據(jù)包; 用封裝了Sockets 2的send函數(shù)報送XM L數(shù)據(jù)包。上報數(shù)據(jù)的過程要注意當監(jiān)聽網(wǎng)絡連接失敗或者數(shù)據(jù)報送成功時通知數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行相應處理; 當監(jiān)聽網(wǎng)絡連接成功或者數(shù)據(jù)報送成功時通知數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)可以報送數(shù)據(jù)并且刪除報送成功的數(shù)據(jù)。當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障無法上報數(shù)據(jù)時, 將數(shù)據(jù)保存到本地客戶端; 當網(wǎng)絡恢復時上傳歷史數(shù)據(jù)。服務器端接收上報的XML數(shù)據(jù)包并執(zhí)行其中的SQL語句, 根據(jù)質(zhì)保書編碼找到對應的記錄并將數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫中。
      2. 4 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)
      數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)采用C /S 模式下基于連接的網(wǎng)絡通信模式。該通信模式首先在客戶端和服務器之間定義一套通信協(xié)議, 并創(chuàng)建So cket類, 利用這個類在服務器和數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)客戶端創(chuàng)建一條可靠的鏈接進行數(shù)據(jù)傳輸; 客戶端發(fā)出請求, 服務器監(jiān)聽來自客戶機的請求, 并為客戶機提供響應服務; 最終通過網(wǎng)絡實現(xiàn)從遠程服務器端數(shù)據(jù)庫中取得需要的數(shù)據(jù)。在C /S多層結(jié)構和大規(guī)模網(wǎng)絡化應用中, 效率瓶頸往往在數(shù)據(jù)庫, 因此在設計數(shù)據(jù)庫時, 我們將數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中存儲過程和觸發(fā)器完成的工作作為業(yè)務邏輯部署到服務器上, 從而提高了數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的處理效率。系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)打印等模塊, 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)打印等功能。
      數(shù)據(jù)查詢模塊主要提供以下方式的數(shù)據(jù)查詢功能:
      1) 系統(tǒng)可以隨時提供查詢當天、當月、當年到此時的稱重數(shù)據(jù), 以便工作人員進行跟蹤管理;
      2) 系統(tǒng)可以隨時提供查詢當天、當月、當年到此時鋼坯出廠總的噸數(shù);
      3) 系統(tǒng)可以隨時提供查詢某天、某月、某年車輛裝載的鋼坯的詳細記錄及其質(zhì)保書等信息, 有利于對車輛進行有序的管理和控制。
      數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊: 根據(jù)稱重日期、發(fā)貨單位、收貨單位、品名將指定時間段內(nèi)稱重數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計出來。
      數(shù)據(jù)打印模塊: 主要完成計量單據(jù)打印、統(tǒng)計報表生成的功能。根據(jù)管理統(tǒng)計的需要分為單車打印、多車打印、同時打印等模塊。
      3 系統(tǒng)應用
      該系統(tǒng)操作簡單、實用, 可實現(xiàn)計量、打印、數(shù)據(jù)保存、傳輸?shù)榷囗椆δ? 并可根據(jù)用戶的實際要求設置、修改報表格式和操作權限; 通過與局域網(wǎng)的連接, 可聯(lián)網(wǎng)稱重; 而且生產(chǎn)控制終端可隨時監(jiān)控過秤操作和采集稱重數(shù)據(jù)。計量過程及結(jié)果由計算機自動操作和計算得出, 減小了人為因素對計量結(jié)果的影響, 計量數(shù)據(jù)準確、可靠、真實。
      目前, 該系統(tǒng)成功應用于江蘇永鋼集團鋼坯稱重計量, 為鋼坯計量和管理提供實時數(shù)據(jù)。永鋼集團年產(chǎn)鋼量近400 萬噸,因稱重計量不準確帶來的損失就可達500萬元。自從使用無人值守稱重系統(tǒng)后, 將稱量誤差率控制在指標范圍內(nèi), 給企業(yè)帶來了直接的經(jīng)濟效益, 實現(xiàn)了企業(yè)計量中心對鋼坯重量的無人值守計量, 為企業(yè)領導掌握連鑄車間鋼坯生產(chǎn)情況提供實時數(shù)據(jù),從而合理地組織、安排生產(chǎn)活動, 為制定計劃和作出經(jīng)營決策提供可靠數(shù)據(jù), 提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
      4 結(jié)束語
      本文實現(xiàn)的無人值守稱重系統(tǒng)于2007年3月投入企業(yè)鋼坯稱量, 經(jīng)過一年多的使用和考察, 效果很好。系統(tǒng)以其計量準確、快速、功能完備、操作簡單、可靠性高等特點, 滿足了目前企業(yè)自動化信息快速發(fā)展的需要。當然, 隨著企業(yè)自動化系統(tǒng)和現(xiàn)場設備的不斷更新, 可以在本系統(tǒng)的基礎上進行功能擴展, 更好地滿足企業(yè)自動化稱重的要求。

       

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