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包裝機智能管理系統方案設計與關鍵技術

時間:2020-01-08 10:18作者:顧昌鈴
本文導讀:這是一篇關于包裝機智能管理系統方案設計與關鍵技術的文章,卷煙包裝機組在包裝運行過程中經常會出現諸多問題,如煙包缺支、包裝紙缺失、通道阻塞等故障;在調試或者維修過程中需要修改機組的各種參數,如機器運行各種檢測的檢測相位、加熱器溫度的數值等。

  摘    要: 主要介紹包裝機智能管理系統的設計,該系統針對煙草行業中包裝機生產過程進行管理,具有直觀顯示包裝機當前的故障詳情,修改運行參數,顯示煙包總產量等功能。介紹了該系統的搭建過程,包括系統類和方法類的創建、控件的創建和編寫、界面的搭建和數據交換,以及數據的存儲。

  關鍵詞: C#; 界面; 系統; 數據庫; 統計; 控件;

  Abstract: This paper mainly introduces the design of intelligent management system for packaging machine.The system manages the production process of packer in tobacco industry.The system has the functions of displaying the current fault details of the packer,modifying the operation parameters and displaying the total output of cigarette packs.This paper introduces the process of building the system,including the creation of system class and method class,the creation and writing of control,the construction of interface and data exchange,and the storage of data.

  Keyword: C#; interface; system; data base; statistics; control;

  卷煙包裝機組在包裝運行過程中經常會出現諸多問題,如煙包缺支、包裝紙缺失、通道阻塞等故障;在調試或者維修過程中需要修改機組的各種參數,如機器運行各種檢測的檢測相位、加熱器溫度的數值等。基于以上現狀,高效、智能、可靠的管理系統在當前的包裝行業成為研究熱點。本文基于C#設計的包裝機智能管理系統具有以下優點:

  1)直觀地查看相應故障信息,指示出現故障的位置,便于操作人員即時、有效地排除故障;

  2)方便煙支品種更換等環境變化時修改機器運行參數;

  3)指導操作人員更好地維護機組運行,提高機器的生產效率,減少輔料消費,達到節能降耗的目的。

  4)模塊化處理,功能分塊實現,系統的擴展和通用性強;

  5)生產數據統一處理,數據的接收、發送、保存、刪除以及修改等均在后臺處理,在對應的界面顯示相應的數據;
 

包裝機智能管理系統方案設計與關鍵技術
 

  1、 系統方案設計

  包裝機智能管理系統的設計分為硬件和軟件兩個部分。系統硬件是一臺具有Arcnet通訊功能的工控機,其主要完成與包裝機組控制系統的通訊功能以及界面的顯示功能。系統軟件主要實現運行界面和故障信息顯示、參數修改、數據統計、數據保存等功能。

  采用層次化、模塊化的設計思路,整個軟件可分為3個模塊進行設計,涵蓋了界面、界面控件庫、基礎控件庫以及基礎類庫設計。系統構成如圖1所示。

  包裝機智能管理系統設計的目標就是為監控和管理包裝機組的運行狀態,及時了解機組的健康狀態,提升機組維護、保養的效率,因此其主要功能包括了機器機型選擇、參數設置、品牌設置、機器手冊、信息設置、統計等。機型選擇包括機組型號選擇、機組概圖選擇等功能;參數設置包括參數幫助文檔、參數導入、參數導出以及參數修改記錄等功能;品牌設置包括品牌歷史、品牌參數、品牌導入、品牌導出以及品牌材料損耗等功能;機器手冊包括HMI手冊、機械圖以及電氣功能圖等;信息設置包括信息列表、免紅信息處理等功能;統計包括機器性能、產量、剔除量、引起停機信息、停機時間以及輔料耗材使用量等。

  系統設計首先進行總體系統構架的搭建,主要是主概圖、參數設置和統計等界面的搭建,其中關鍵部分是主程序的設計,本系統主程序為主概圖界面,在該程序中進行數據的讀取、更改、刪除、新建,和外界進行數據通訊,并對接收到的數據進行處理。其他界面只是進行數據的重組顯示,當進行數據修改時,產生事件將相應數據發送給主程序處理。當遇到數據處理比較繁瑣時,新建子線程進行單獨處理,不影響主程序運行,提升軟件工作效率。

  圖1 包裝機智能管理系統構成
圖1 包裝機智能管理系統構成

  2、 關鍵技術分析

  2.1、 整體構架圖

  編程前需先構思好整體框架,好的框架可以很好地指導軟件的編寫,好的程序必須要好的構架,好的框架具有擴展性、易于修改、模塊化等特點。以本系統為例,將介紹整體框架的搭建。系統整體框架如圖2所示。

  其中主概圖即為系統的主程序,該程序實現向數據庫讀寫數據、界面初始化、機器概圖切換、各種信息的顯示、Arcnet網口數據的接收和發送等功能。另外子界面可以訂閱主概圖的事件,主概圖處理數據完產生事件,訂閱該事件的子界面獲取相應數據,并進行程序的更新。由于初始化時數據量太大,本設計使用線程進行處理。圖中該主程序有6個子界面的入口。通過界面入口,可以進入相應的子界面。

  圖2 整體構架圖
圖2 整體構架圖

  子界面的數據通過系統類將需要的數據傳入,在子界面中主要實現數據的各種顯示,可以用表格、列表、柱狀圖等顯示,修改數據時將當時數據和修改值通過事件傳給主程序,主程序操作(如修改參數需要和下位機通訊)完成后,更新子界面。

  2.2、 系統類

  編寫控件和界面時,數據如何存儲、如何傳輸,這就需要系統類。需要將所有用到的數據進行整理成各種類,并將類加入系統類。在新建界面時,將該界面需要相應的類指針傳給界面,便于數據的管理,由于傳輸的是類,可以在類中添加新數據而無需大量修改程序,有較好的擴展性。如圖3所示是部分系統類框架圖。系統下有機器、停機、人機界面、密碼等級等類,這些子類下面還有其他類。調用時可以直接通過類查找相應數據,簡單方便。且所有界面公用一個系統類,數據不會錯亂。傳輸的是指針,而不是傳輸大量數據,可以較好提高程序的性能。

  圖3 系統類框架圖
圖3 系統類框架圖

  2.3、 Oracle數據庫

  本系統由于數據量較大,采用的是Oracle數據庫存儲保存包裝機發上來的大量數據,便于之后的統計和計算,利于數據查詢、調用等。系統自身設置數據量較小,使用.dat文件存儲就可以。調用數據庫時先封裝相應數據庫函數,即將數據庫詳細的生成、創建表格、更新表格、刪除表格、數據庫數據通過Excel輸出等功能先寫成相應的方法類,在界面中調用時只需調用相應函數,無需在考慮如何調用數據庫,可提高效率,也可更好分配功能,出現相應問題時便于定位和處理。本系統創建了許多數據庫列表,如機器表格、組件表格、菜單表格、中英對照表等,主要存儲相應數據的ID碼、名稱、描述、值、狀態、出現時間等。使用數據庫建議在數據量較大時使用,簡單小程序使用.dat和Exce文件存儲就可以。

  2.4、 Arcnet總線通訊

  本系統和包裝機通過Arcnet總線進行通訊,該總線是一種優化的令牌總線,廣泛運用于列車、地鐵系統,具有傳輸速率快、準確性高、可擴展性性好等特點。由于該協議是半雙工,只有一根同軸電纜進行數據傳輸,這樣在數據的傳輸和接收前需確認總線中沒有其他數據在傳輸,否則容易產生沖突而造成數據丟失。本文在使用Arcnet通訊協議前也提前生成相應的組件類(類似于串口),將相應的初始化、發送、接收等統一處理,使用時只要和使用串口時一樣,新建Arcnet網口,接收到的數據通過訂閱事件進行處理。

  3、 結束語

  本文介紹了一種基于C#的包裝機智能管理軟件設計,該系統經現場使用,運行穩定、界面友好、操作簡單。具有維護簡單、使用方便、擴展容易等特點,可很好地滿足對卷煙包裝機的智能管理。現在完成基本的功能,今后可以繼續擴展,添加Internet網口通訊以及圖像處理功能。

  參考文獻

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