開物組態(tài)軟件在印刷廠集中供墨計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
| 摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，媒體信息業(yè)近年來得到迅猛發(fā)展，報(bào)紙、雜志的發(fā)行量不斷擴(kuò)大，人們對(duì)知識(shí)、信息的渴望也越來越強(qiáng)烈，對(duì)印刷品日益增長的需求給印刷行業(yè)帶來很大的發(fā)展，為印刷機(jī)的供墨環(huán)節(jié)急需解決自動(dòng)化問題，同時(shí)對(duì)用墨量希望能有準(zhǔn)確的計(jì)量，以便進(jìn)行成本核算，提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了為太原高氏勞瑞油墨化學(xué)有限公司開發(fā)的面向大型印刷廠的集中供墨系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分。該系統(tǒng)具有自動(dòng)上墨、罐體容量檢測(cè)、油墨消耗量的日?qǐng)?bào)和月報(bào)、油墨消耗的歷史趨勢(shì)以及油墨存量的上下限報(bào)警等功能。 關(guān)鍵詞：集中供墨，計(jì)算機(jī)監(jiān)控，油墨消耗報(bào)表，油墨增加報(bào)表 隨著二十一世紀(jì)的到來，整個(gè)社會(huì)步入了一個(gè)飛速發(fā)展的階段，人們對(duì)各種知識(shí)、信息的需求也日益迫切。盡管從網(wǎng)絡(luò)上獲取信息快捷、方便，但還有更多的人們從報(bào)紙、書刊上獲取信息和知識(shí)。社會(huì)對(duì)印刷品需求量的驟然增加，必然需要印刷廠投入更多的人力物力，隨著競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益已成為各大印刷廠關(guān)注的焦點(diǎn)。在傳統(tǒng)的印刷過程中，單就油墨供應(yīng)環(huán)節(jié)而言，大部分是由人工來完成，工作人員不僅要隨時(shí)檢查印刷機(jī)里油墨是否充足，而且，當(dāng)需要對(duì)印刷機(jī)填充油墨時(shí)，使用的方法還是桶裝油墨全手工注入，顯而易見，這樣的方法不僅需要投入大量的人力，高負(fù)荷的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且桶裝油墨的成本高、價(jià)格貴。近年來，太原高氏勞瑞油墨化學(xué)有限公司率先在全國范圍內(nèi)推廣集中供墨的理念，即將大量的油墨用墨罐車運(yùn)送至印刷廠，并存儲(chǔ)在一個(gè)容量較大的墨罐中，墨罐又與印刷機(jī)通過管道相連接，需加墨的時(shí)候只需對(duì)管道閘門進(jìn)行操作，通過壓力泵將油墨送到印刷機(jī)。并在集中供墨系統(tǒng)中加入了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，墨罐中的油墨剩余量、每個(gè)班組對(duì)各種油墨的消耗量等都可以通過網(wǎng)線在辦公室的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示，并生成日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表。不但使印刷廠的油墨使用成本大大降低，而且減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了人力，成本效益核算更加容易，因而受到大多數(shù)印刷廠的歡迎，本文就是對(duì)該系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分的介紹。 1．系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 印刷廠的集中供墨系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)τ∷⑦^程中的油墨用量進(jìn)行計(jì)量，生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表，并能對(duì)各油墨儲(chǔ)罐中的余墨存量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其液位和重量進(jìn)行顯示，對(duì)油墨的儲(chǔ)量進(jìn)行上下位報(bào)警，以便及時(shí)向儲(chǔ)罐中補(bǔ)充油墨，并在向罐中補(bǔ)充油墨時(shí)以防沖頂。 1.1 系統(tǒng)功能 (1) 通過稱重控制儀，重量傳感器， RS232/485轉(zhuǎn)換接口，將油罐中數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，計(jì)算出單位時(shí)間油耗量并保存到數(shù)據(jù)庫； (2) 當(dāng)日的油墨耗量進(jìn)行整理，生成日?qǐng)?bào)表，以數(shù)據(jù)和曲線兩種格式顯示； (3) 對(duì)當(dāng)月的油墨耗量進(jìn)行整理，生成月報(bào)表，以數(shù)據(jù)和曲線兩種格式顯示； (4) 能對(duì)各油墨儲(chǔ)罐中的余墨存量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其液位和重量進(jìn)行顯示。對(duì)油墨的儲(chǔ)量設(shè)置上下位報(bào)警，當(dāng)油墨儲(chǔ)量低于下限時(shí)，顯示警報(bào)，提醒操作員及時(shí)給墨罐補(bǔ)充油墨，當(dāng)向墨罐補(bǔ)充油墨時(shí)，當(dāng)達(dá)到上限時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以防沖頂。 (5) 當(dāng)油耗量變化超出歷史標(biāo)準(zhǔn)的一定范圍時(shí)，顯示警報(bào)，提醒操作員對(duì)其進(jìn)行檢查； (6) 系統(tǒng)可以被連接到Internet，所有數(shù)據(jù)均可以被遠(yuǎn)程查詢，對(duì)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行加密，使其不能被修改，增加了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性； (7) 系統(tǒng)管理員具有用戶權(quán)限管理功能，使不同的用戶具有對(duì)數(shù)據(jù)訪問的不同權(quán)限。 1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)中包含6個(gè)儲(chǔ)罐，分別有金紅、黃、藍(lán)、桃紅和2個(gè)黑墨罐，墨罐中油墨的重量由重量傳感器傳送至重量顯示儀表，再由重量顯示儀表輸出至上位計(jì)算機(jī)，通過上位計(jì)算機(jī)中集中供墨監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，并通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、存儲(chǔ)，以報(bào)表、棒圖和曲線等形式顯示給操作人員，并可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢與分析。 由于在數(shù)據(jù)采集時(shí)要對(duì)多個(gè)儲(chǔ)罐進(jìn)行輪詢，再加上辦公室與印刷車間儲(chǔ)墨房距離較遠(yuǎn)，因此，傳輸總線采用485總線，為此須在各顯示儀表和計(jì)算機(jī)端連接RS232/485轉(zhuǎn)換接口。 2. 硬件設(shè)備選型 對(duì)硬件設(shè)備選擇的整體原則如下：1）讀數(shù)準(zhǔn)確不易出現(xiàn)誤差；2）傳輸數(shù)據(jù)時(shí)確保不易受干擾；3）安裝過程簡便；4）價(jià)格便宜，以降低整個(gè)系統(tǒng)的初期投入成本。 2.1 稱重傳感器與稱重設(shè)備（天津華北衡器廠的SCS-5） 稱重器的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要，必須要求稱重?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確，并且經(jīng)久耐用，天津華北衡器廠生產(chǎn)的SCS-5型稱重傳感器具有以上特點(diǎn)，經(jīng)過多家用戶反饋，有著良好的口碑，并且具有安裝過程簡便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，減少了初期投入的成本。 2.2 控制儀表（上?？旖輈b-100） 上?？旖輈b-100型號(hào)的稱重控制器采用雙排顯示器，使讀數(shù)更加容易；全不銹鋼防腐屏蔽外殼，增加了儀表使用壽命，符合降低系統(tǒng)投入成倍的原則。并且具有日期、時(shí)間、永久走時(shí)；自動(dòng)打印、手動(dòng)打印選擇、累計(jì)打??；可置微打機(jī)、寬打機(jī)、標(biāo)簽打印機(jī)等優(yōu)點(diǎn)，可接入Rs232等多種接口設(shè)備（接口）。 2.3 Rs232/485接口（光電分離） Rs232接口是最早應(yīng)用于邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的接口之一，具有良好的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，但其缺點(diǎn)是傳輸距離相對(duì)較短，只有50英尺左右，不能完成由油墨罐到計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。而Rs485接口恰恰克服了這個(gè)困難，它的傳輸距離可達(dá)4000英尺（折合3000米左右），因此，選擇Rs232/485轉(zhuǎn)換接口，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為邏輯信號(hào)進(jìn)行長距離傳輸，在終端將再進(jìn)行一次由Rs232/485接口對(duì)邏輯信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最終通過Rs232接口將數(shù)字信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中。光電分離的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)不容易被外界因素所干擾，確保了數(shù)據(jù)傳輸過程中的準(zhǔn)確性。 2.4 計(jì)算機(jī)選型 （聯(lián)想啟天系列） 整個(gè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過程中，如無特殊情況，將保持長時(shí)間連續(xù)工作狀態(tài)，這就要求對(duì)計(jì)算機(jī)的選擇必須具備可以長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)。聯(lián)想啟天系列商用計(jì)算機(jī)在經(jīng)過大量測(cè)試之后，理論上具有連續(xù)運(yùn)行50000小時(shí)的特點(diǎn)，并且具有獨(dú)特的硬盤保護(hù)措施，使得數(shù)據(jù)庫中的資料更加不容易丟失，確保了數(shù)據(jù)庫的安全。故本系統(tǒng)選擇聯(lián)想啟天系列計(jì)算機(jī)。 3. 軟件系統(tǒng)的開發(fā) 3.1 開發(fā)平臺(tái)的選擇 本系統(tǒng)的開發(fā)著重于對(duì)功能的實(shí)現(xiàn)和日后對(duì)本系統(tǒng)的日常維護(hù)以及功能升級(jí)。因此要求開發(fā)平臺(tái)具有強(qiáng)大的組態(tài)功能。能在大眾化的Windows98/2000/NT/XP環(huán)境下運(yùn)行，能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境操作。 3.2 關(guān)于開物2000( controX2000) controX2000北京圖靈開物技術(shù)有限公司開發(fā)的通用工業(yè)監(jiān)控軟件開發(fā)平臺(tái)，具有組態(tài)軟件的功能，它融過程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于Microsoft Windows 98、Windows 2000、Windows NT操作系統(tǒng)，內(nèi)部采用真正的Client/Sever體系結(jié)構(gòu)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息，無論是在控制現(xiàn)場(chǎng)還是在辦公室內(nèi)，都可以進(jìn)行交互式的操作，讓操作者和管理人員作出快捷有效的決策。采用controX2000通用監(jiān)控軟件做工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)線能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。 開物2000體系結(jié)構(gòu)由開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)服務(wù)、驅(qū)動(dòng)程序[庫]、運(yùn)行環(huán)境構(gòu)成。 開發(fā)環(huán)境（STUDIO）：是一個(gè)工程開發(fā)設(shè)計(jì)工具。用于創(chuàng)建監(jiān)控虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景（圖頁），監(jiān)控設(shè)備及相關(guān)變量，動(dòng)畫連接，設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)。 數(shù)據(jù)服務(wù)（iCORE）：作為數(shù)據(jù)處理的核心，用于根據(jù)開發(fā)環(huán)境的設(shè)計(jì)進(jìn)行與硬件設(shè)備通訊的調(diào)度和數(shù)據(jù)的加工處理以及網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的傳輸。 驅(qū)動(dòng)程序庫（DRIVER）：負(fù)責(zé)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)信息交換，每一種通訊驅(qū)動(dòng)程序支持相應(yīng)類型的外部硬件設(shè)備。 運(yùn)行環(huán)境（VIEW）：運(yùn)行界面。從數(shù)據(jù)服務(wù)獲得通訊數(shù)據(jù)并顯示，并依據(jù)由開發(fā)環(huán)境的動(dòng)畫設(shè)計(jì)顯示動(dòng)畫畫面，現(xiàn)實(shí)人與控制設(shè)備的交互操作。 3.3基于開物2000的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 利用開物2000開發(fā)平臺(tái)開發(fā)控制系統(tǒng)時(shí)的步驟如下：第一步：構(gòu)建硬件系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)；第二步：定義標(biāo)簽變量；第三步：規(guī)劃和繪制控制應(yīng)用系統(tǒng)中的每個(gè)操作頁面，確定各控制操作頁面間的切換操作順序；第四步：為各個(gè)操作頁面中的相應(yīng)操作按鈕編寫程序，完成所要求的操作。 1．構(gòu)建硬件系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)。開物2000提供給開發(fā)人員提供了控制系統(tǒng)邏輯組態(tài)功能，開發(fā)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，選擇上位機(jī)和控制器的種類、型號(hào)以及數(shù)量，以便選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)程序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。根據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)上位機(jī)、控制器、傳感器的需要以及它們之間的關(guān)系，進(jìn)行增加、減少，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪壿嫿M織。 2．定義標(biāo)簽變量。為控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集定義編程所需的變量、中間變量、控制變量，顯示變量等。 3．規(guī)劃和繪制控制應(yīng)用系統(tǒng)的每個(gè)操作界面，確定各控制操作頁面間的切換操作順序。對(duì)油墨監(jiān)控系統(tǒng)，主界面中包括了進(jìn)入控制系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng) 在用戶管理界面，可實(shí)現(xiàn)用的登陸和注銷，也可通過系統(tǒng)管理員實(shí)現(xiàn)對(duì)用的管理，例如增加和刪除用戶、改變用戶的權(quán)限等。 在主控制界面，用戶可通過按鈕“加墨數(shù)據(jù)報(bào)表”、“耗墨數(shù)據(jù)報(bào)表”、“油墨重量實(shí)時(shí)曲線”、“重量數(shù)據(jù)報(bào)表”、“油墨消耗歷史趨勢(shì)圖”、“查看系統(tǒng)報(bào)警”和“返回首頁”切換到相應(yīng)的操作界面。 4．編寫程序，完成相應(yīng)操作。系統(tǒng)的主要功能就是采集數(shù)據(jù)，并記錄兩次數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)間的差值作為這一階段的油墨消耗值。這一消耗值按照事件記錄在日?qǐng)?bào)表中，當(dāng)一天結(jié)束進(jìn)入第二天時(shí)，累計(jì)當(dāng)天的消耗量，把該消耗量按日寫入月報(bào)表中。日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表如圖6所示，用戶也可以選擇以前的日期來查看歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)保留的時(shí)間長短（現(xiàn)設(shè)置為一年），可由用戶在系統(tǒng)環(huán)境界面中設(shè)置。 5．程序?qū)崿F(xiàn)中的關(guān)鍵。 系統(tǒng)程序主要有三部分構(gòu)成：系統(tǒng)初始化、日期變更處理、數(shù)據(jù)采集與濾波數(shù)據(jù)，各部分之間的關(guān)系如圖7所示。在程序初始化部分主要考慮在機(jī)器開始時(shí)要等待一定時(shí)間，待系統(tǒng)穩(wěn)定后再開始采集數(shù)據(jù)，盡管系統(tǒng)要求連續(xù)24小時(shí)開機(jī)，但如果由于停電等其他原因?qū)е玛P(guān)機(jī)的話，數(shù)據(jù)如何處理也是該部分要考慮的內(nèi)容；日期變更處理部分主要是考慮當(dāng)日期發(fā)生變化時(shí)，對(duì)上一天的油墨用量或增加量進(jìn)行累計(jì)求和，寫入月報(bào)表中；數(shù)據(jù)的采集和濾波部分主要考慮的在油墨數(shù)據(jù)采集過程中，由于墨泵房內(nèi)人在稱量器上踩踏或其他原因?qū)е碌挠媚客蝗蛔兓艽蟮那闆r，將其視為噪聲數(shù)據(jù)濾除掉。另外，由于所采用的控制儀表經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高位數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，因而所采集進(jìn)入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)也有很大的跳變，這些都要采用一定的策略進(jìn)行過濾。 系統(tǒng)采用Delphi編程語言實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫采用Access，通過開物2000提供ODBC接口將數(shù)據(jù)自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫中。 4. 系統(tǒng)的應(yīng)用與維護(hù) 系統(tǒng)已經(jīng)在重慶、西安、南京等多家報(bào)社印刷成應(yīng)用，效果比較理想，用戶比較滿意。集中供模系統(tǒng)的應(yīng)用不但減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且是各個(gè)班組的生產(chǎn)成本能夠很快由計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)出來，對(duì)于降低報(bào)紙和印刷品的成本很有意義，因而受到大多數(shù)印刷廠的歡迎。 當(dāng)然，任何系統(tǒng)在投入使用時(shí)，由于操作人員的不熟悉或者由于開發(fā)人員在編寫程序時(shí)針對(duì)具體的用戶要求考慮的不全面，在初始運(yùn)行的一段時(shí)間內(nèi)要根據(jù)用戶的要求對(duì)軟件進(jìn)行修改，但該系統(tǒng)的用戶分散在全國各地，如果由開發(fā)人員去現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，必定在路上浪費(fèi)時(shí)間且要花費(fèi)較多費(fèi)用，為了降低成本，我們通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程調(diào)式與維護(hù)，效果非常理想。 遠(yuǎn)程維護(hù)主要通過三種途徑實(shí)現(xiàn)，一種是應(yīng)用遠(yuǎn)程控制軟件Pcanywhere來實(shí)現(xiàn)，第二種通過Windows的通訊功能中的“遠(yuǎn)程桌面”來實(shí)現(xiàn)，第三種是通過QQ即時(shí)通訊軟件中的遠(yuǎn)程控制來實(shí)現(xiàn)。這三種軟件我們?cè)谶h(yuǎn)程調(diào)試中都采用過，感覺最方便的還是QQ即時(shí)通訊軟件。 |
