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1 引言
隨著自動化加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測手段已經(jīng)不能滿足高速采集、實時跟蹤顯示的要求，產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的自動化要求越來越高。
組態(tài)軟件作為一種通用監(jiān)控軟件平臺具有縮短自動化軟件開發(fā)周期、增強軟件產(chǎn)品穩(wěn)健性和顯著提高經(jīng)濟效益等一系列優(yōu)勢，但是組態(tài)軟件的連續(xù)慢變過程監(jiān)控的特點使它很難滿足高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的要求。高速數(shù)據(jù)采集和實時數(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，介紹了一種實現(xiàn)高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測的新思路，既體現(xiàn)了組態(tài)軟件方便易用的優(yōu)勢，又很好的滿足了監(jiān)測系統(tǒng)中運動控制、實時高速數(shù)據(jù)采集和顯示、報表統(tǒng)計、歷史查詢和權(quán)限管理等各項應(yīng)用要求。
2 總體方案設(shè)計
產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和上位機軟件系統(tǒng)兩部分組成，需要處理運動控制、高速數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢等問題，其中硬件系統(tǒng)由上位機和下位機組成。下位機由工作臺、PLC、變頻器、電機、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)接受上位機指令完成運動控制、實時采集數(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
上位機由工控機和觸摸屏組成，負(fù)責(zé)處理控制策略、數(shù)據(jù)通訊、實時顯示、報表統(tǒng)計和歷史查詢等功能；上位機軟件系統(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進行通訊。開物2000組態(tài)軟件由開發(fā)環(huán)境、運行環(huán)境和通訊驅(qū)動程序等組成，分別負(fù)責(zé)完成工程開發(fā)、運行時數(shù)據(jù)交互和實時數(shù)據(jù)通訊功能；數(shù)據(jù)處理模塊完成數(shù)據(jù)直方圖實時顯示、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)查詢等功能，其組成框圖如圖2所示。
圖2 上位機軟件系統(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)量傳感器信號和將采集到的數(shù)據(jù)高速傳遞到上位機。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)量傳感器信號通過PLC中斷程序進行采集，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，將需要和上位機通訊的數(shù)據(jù)集中放在PLC的一個數(shù)據(jù)寄存器區(qū)間段中，使得在進行通訊時使用一條通訊指令即可獲得全部關(guān)鍵數(shù)據(jù)。實驗證明，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)測時一個區(qū)間運行時間為300-5000mS左右，所以可以保證不會丟失現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時為了滿足可靠性和擴充性的要求，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)測時最小區(qū)間運行時間為25mS也不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，很好的滿足了通訊速度的要求。
4實時數(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)動程序部分完成，而實時數(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)動程序中采集到的數(shù)據(jù)及時傳遞到數(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、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。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，則將下位機當(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，供其完成實時數(shù)據(jù)直方圖顯示及存儲查詢等后續(xù)功能。實驗證明，數(shù)據(jù)直方圖及時跟蹤了產(chǎn)品質(zhì)量傳感器的采樣信號，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)測系統(tǒng)中取得了很好的效果。驗證了本文提出的高速產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測方案的正確性。
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)測系統(tǒng)的要求，解決了高速實時數(shù)據(jù)采集、高速實時數(shù)據(jù)傳遞和高速實時數(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)測的要求，擴展了開物2000組態(tài)軟件的應(yīng)用范圍，對于需要進行運動控制和高速數(shù)據(jù)采集的自動化監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。
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