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(lái)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(kāi)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(guò)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(wèn)題。
本文基于開(kāi)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(wèn)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。
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圖1 硬件系統(tǒng)框圖[/align]
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(kāi)物2000組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)處理模塊組成,其中以開(kāi)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(kāi)物2000組態(tài)軟件由開(kāi)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(kāi)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。
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圖2 上位機(jī)軟件系統(tǒng)框圖[/align]
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(guò)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(yǔ)
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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。