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1 引言
隨著自動(dòng)化加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)不能滿足高速采集、實(shí)時(shí)跟蹤顯示的要求，產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化要求越來越高。
組態(tài)軟件作為一種通用監(jiān)控軟件平臺(tái)具有縮短自動(dòng)化軟件開發(fā)周期、增強(qiáng)軟件產(chǎn)品穩(wěn)健性和顯著提高經(jīng)濟(jì)效益等一系列優(yōu)勢(shì)，但是組態(tài)軟件的連續(xù)慢變過程監(jiān)控的特點(diǎn)使它很難滿足高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求。高速數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理是亟需解決的兩大關(guān)鍵技術(shù)問題。
本文基于開物2000組態(tài)軟件，介紹了一種實(shí)現(xiàn)高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)的新思路，既體現(xiàn)了組態(tài)軟件方便易用的優(yōu)勢(shì)，又很好的滿足了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)控制、實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)采集和顯示、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、歷史查詢和權(quán)限管理等各項(xiàng)應(yīng)用要求。
2 總體方案設(shè)計(jì)
產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和上位機(jī)軟件系統(tǒng)兩部分組成，需要處理運(yùn)動(dòng)控制、高速數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢等問題，其中硬件系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成。下位機(jī)由工作臺(tái)、PLC、變頻器、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器和產(chǎn)品質(zhì)量傳感器等組成，其中以PLC為監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)接受上位機(jī)指令完成運(yùn)動(dòng)控制、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)等功能，其組成框圖如圖1所示。
圖1 硬件系統(tǒng)框圖
上位機(jī)由工控機(jī)和觸摸屏組成，負(fù)責(zé)處理控制策略、數(shù)據(jù)通訊、實(shí)時(shí)顯示、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和歷史查詢等功能；上位機(jī)軟件系統(tǒng)由開物2000組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)處理模塊組成，其中以開物2000組態(tài)軟件為核心，模塊間使用消息和DDE進(jìn)行通訊。開物2000組態(tài)軟件由開發(fā)環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境和通訊驅(qū)動(dòng)程序等組成，分別負(fù)責(zé)完成工程開發(fā)、運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)交互和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊功能；數(shù)據(jù)處理模塊完成數(shù)據(jù)直方圖實(shí)時(shí)顯示、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)查詢等功能，其組成框圖如圖2所示。
圖2 上位機(jī)軟件系統(tǒng)框圖
3 高速數(shù)據(jù)采集
高速數(shù)據(jù)采集包括PLC高速采集產(chǎn)品質(zhì)量傳感器信號(hào)和將采集到的數(shù)據(jù)高速傳遞到上位機(jī)。為了保證PLC數(shù)據(jù)采集的高速、穩(wěn)定和均勻，將產(chǎn)品質(zhì)量傳感器信號(hào)通過PLC中斷程序進(jìn)行采集，采集周期設(shè)定為10mS，并將同一采集區(qū)間中數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和均值處理，可以滿足采樣速度和采樣精度的要求，為后繼數(shù)據(jù)處理建立了良好的基礎(chǔ)。
為了提高通訊速度，將需要和上位機(jī)通訊的數(shù)據(jù)集中放在PLC的一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器區(qū)間段中，使得在進(jìn)行通訊時(shí)使用一條通訊指令即可獲得全部關(guān)鍵數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)證明，在19200BPS情況下，完成一次通訊在100mS左右。一般的，產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)時(shí)一個(gè)區(qū)間運(yùn)行時(shí)間為300-5000mS左右，所以可以保證不會(huì)丟失現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)為了滿足可靠性和擴(kuò)充性的要求，在PLC程序中采用了數(shù)據(jù)緩沖技術(shù)，可以保證即使是產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)時(shí)最小區(qū)間運(yùn)行時(shí)間為25mS也不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，很好的滿足了通訊速度的要求。
4實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)采集在開物2000組態(tài)軟件中的通訊驅(qū)動(dòng)程序部分完成，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示是在數(shù)據(jù)處理模塊中完成的，這就需要將開物2000模塊通訊驅(qū)動(dòng)程序中采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞到數(shù)據(jù)處理模塊中。綜合目前模塊間通訊常用的技術(shù)，考慮到穩(wěn)定可靠性的要求，采用了WINDOWS系統(tǒng)廣泛采用的消息通訊方式，其傳遞過程由WINDOWS系統(tǒng)負(fù)責(zé)，具有及時(shí)、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。在開物2000模塊和數(shù)據(jù)處理模塊中定義了共用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)開物2000模塊得到了最新的產(chǎn)品質(zhì)量傳感器信號(hào)，則將下位機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)信息等有關(guān)數(shù)據(jù)通過消息傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊，供其完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直方圖顯示及存儲(chǔ)查詢等后續(xù)功能。實(shí)驗(yàn)證明，數(shù)據(jù)直方圖及時(shí)跟蹤了產(chǎn)品質(zhì)量傳感器的采樣信號(hào)，滿足了數(shù)據(jù)處理的一系列要求。
5 結(jié)束語
基于上面提到的技術(shù)方案，在高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中取得了很好的效果。驗(yàn)證了本文提出的高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案的正確性。
本文以開物2000組態(tài)軟件為核心工具，綜合考慮高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求，解決了高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞和高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示的技術(shù)難題，很好的滿足了高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)的要求，擴(kuò)展了開物2000組態(tài)軟件的應(yīng)用范圍，對(duì)于需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制和高速數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。
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