焊接管理信息体系研究

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1系统的设计

1.1网络设计

该系统是一个基于网络通信（包括以太网络通信和488总线网络通信）的设备数据采集（由于部分车间干扰极其强烈，下位机系统采用了嵌入式技术）和监控系统。系统主要由服务器、以太网络、上位机监控系统、488总线网络、设备数据采集及通信系统组成，是集网络通信技术、单片机技术、数据库技术和高级编程语言程序设计于一体的综合工程。这些技术相互联系，相互交叉，具有一定的技术含量。该系统是目前对修建工程公司进行网络化管理的研究成果，实现了软件与硬件的结合。其结构图如图1所示。

1.2系统的构成

1.2.1管理对象

该网络系统管理的设备对象，分别与各个车间实际设备相对应，并在每一个车间配一台监控机。为了方便与上位机通信，各个设备都分配了一个固定的地址。

1.2.2数据采集与通信

每个车间设一台设备监控计算机,管理和控制本车间各台焊接设备。每台焊接设备配置一台数据采集装置。该设备采用先进的嵌入式技术，而且大部分电路均采用86X系列集成模块,该数据采集装置抗干扰能力强。装置的主要功能是：①通过传感器，或从已有电路采集需要记录分析的数据；②根据各设备的具体工作特点和要求显示被测数据；③操作人员可以输入自己的工号、工件编号；④发出控制命令；⑤与车间监控机进行数据通讯，把检测数据送车间分析处理软件并进入数据库。

1.2.3488总线网络

488总线网络是设备采集和通信系统与监控机通信的设备层主干网络，该网络是使用488总线技术实现的分布式控制网络，其抗干扰能力强，传输距离远，适用于远距离的设备监控。图2是用RS-488构成的分布式控制网络的原理图。该网络的拓扑结构采用总线方式，而传送数据采用主从站方式。上位机（PC）作为主站，下位机（单片机）作为从站，主站启动并控制网上每一次通信，每一个从站有一个识别地址（预先已设定）。只有当某个从站被寻址时，该站才作出响应并向主站发回应答数据。网络的连接采用双绞线或屏蔽双绞线。在主站配置了研华公司的RS-232/RS-488转换器,采用计算机的串口与设备从站进行通信。从站采用单片机并装有专用的488集成电路块。

1.2.4上位机监控系统

上位机是上层信息网络和488总线网络的结合部分，用于将信息网络和总线网络集成为统一的企业网络。上位机采用488总线通信技术、远程数据库调用技术、本地数据库调用技术、ODBC技术设计和实现监控系统的各项功能。每台监控计算机向下通过488总线对本车间各设备检测台的数据采集装置进行通信管理，接收各设备装置发送的试验或工作数据，并在监控计算机上建立相应检测数据的数据库,车间监控机向上通过PIC工业以太网卡与现有的主系统网络连接，将检测装置采集的数据送到质控中心服务器。监控计算机后台负责对采集装置进行巡检、接收数据、本地数据库处理和向服务器发送数据，前台可进行数据分析、图形绘制和报表打印等。本地数据库数据不作永久保留，计算机将对过期数据自动删除。本地数据库按统一格式和要求设计编程实现，其数据保留时间暂定15d。采用监控机主动查询方式，监控机每5s作为一个通讯周期，周期开始时向总线顺序发出对车间内各设备的查询信息，每发出一个查询指令后的等待时间为0.1s，如无应答，则进行下一个设备的查询。如果对应设备给出应答，则双方进入数据通讯状态。上位机主要组成部分如图3所示。

1.2.5以太网络

以太网络包括网络线路、中心交换机、二级交换机和集线器等网络设备。其主要的功能是将服务器和上位机（工作站）连接在一起实现网络资源共享，远程数据传输等功能，以便实现企业网络化管理的目标。

1.2.6服务器

服务器是系统的主要数据存储和管理中心，并且通过以太网络与工作站实现客户机/服务器的二层模式。为了保证系统的可靠性和安全性，服务器采用了双机冗余技术，并且提供了共享打印机的功能，网络中任何一台下位监控机均可访问打印机，服务器提供了这种访问控制功能。

2系统的实现

根据前面系统的功能和设计原则所提出的要求，系统是以模块为实现的基本单元。上位机监控系统的人机界面如图4所示。另外，为了尽量减少操作员的操作任务和防止不必要的误操作对系统的破坏，系统主要的通信功能采用了后台工作的方式，只提供通信状况的显示，同时，打印各种报表均采用了后台工作方式。控制网络的通信软件是整个系统中的最主要的部分之一，它和信息网络通信程序一起组成了该系统的通信部分，并且实现了与车间所有要管理设备之间的通信。该软件的编制采用模块化方式，可以在所有车间的监控机程序中公用。由于上位机监控系统与设备采集和通信系统进行通信和数据传输，所以采用的是二进制格式的数据，因此系统分布式控制网络通信系统不仅需要遵循控制网络的通信协议，而且还要在监控机上将数据转换为标准的十进制数据，以便于显示、查询和打印数据，同时上传网络服务器实现数据共享。该程序具有的功能有四大部分：1）是按照控制网络的协议接收设备数据采集的数据和通信系统的上传的二进制数据；2）是按照规定的数据格式将数据转换为十进制数据；3）是将数据存储在本地数据库和缓冲数据库中；4）是调用信息网络通信程序将存储在缓冲数据库的数据上传到网络服务器中心数据库中。该系统采用了目前最流行的数据库访问技术——ODBC技术。信息网络和控制网络的集成主要通过信息网络的通信程序来实现，该程序与网络数据库连接，在缓冲数据库中提取数据，通过网络将数据传送到网络数据库中。整个过程分成三部分：

2.1建立与网络数据库的连接建立连接对象，确定连接属性（确定用户账户和密码，远程数据库名，服务器名和驱动程序，确定进行连接所用的最大时间为3s）与网络数据库进行连接。

2.2将数据传送到网络数据库中根据所设定的数据表号和车间号,程序可以执行相应的上网子程序，将数据传送到网络数据库的相应的数据表中。首先，先在网络数据库中建立数据表；接着，传送数据到网络数据库中。该通信程序执行结束后，如果向网络数据库发送数据成功，将清空缓冲数据库数据；如果向网络数据库发送数据失败，缓冲数据库中的数据将保持到下一次向网络数据库发送数据时，与刚接收到的数据一起传向网络数据库。本系统采用星型布线方式，从一级监控中心的光纤交换机引出若干条光纤到各个车间的二级监控中心，再由二级监控中心的光纤交换机的RJ45接口用双绞线引出到其监控的设备。针对某些车间例如电力检修车间干扰极其强烈，所以从二级监控中心引出的部分导线也采用光纤。实践证明，该布线的方案是合理可行的，而且运行良好。

3结束语

本系统在修建工程公司各种现有设备上，通过增加数据采集接口、文本图形显示器和网络通信接口，改造传统设备，实现修建工程公司装备检修和试验设备的数字化，为修建工程公司检修过程的计算机管理提供了较好的平台。该系统已经使用了大约一年,运行效果良好。它的研究为修建工程公司的体制改革和建立科学的检修网络系统提供了一种新的、有效的实现方法。