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包装机智能管理系统方案设计与关键技术

时间:2020-01-08 10:18作者:顾昌铃
本文导读:这是一篇关于包装机智能管理系统方案设计与关键技术的文章,卷烟包装机组在包装运行过程中经常会出现诸多问题,如烟包缺支、包装纸缺失、通道阻塞等故障;在调试或者维修过程中需要修改机组的各种参数,如机器运行各种检测的检测相位、加热器温度的数值等。

  摘    要: 主要介绍包装机智能管理系统的设计,该系统针对烟草行业中包装机生产过程进行管理,具有直观显示包装机当前的故障详情,修改运行参数,显示烟包总产量等功能。介绍了该系统的搭建过程,包括系统类和方法类的创建、控件的创建和编写、界面的搭建和数据交换,以及数据的存储。

  关键词: C#; 界面; 系统; 数据库; 统计; 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;

  卷烟包装机组在包装运行过程中经常会出现诸多问题,如烟包缺支、包装纸缺失、通道阻塞等故障;在调试或者维修过程中需要修改机组的各种参数,如机器运行各种检测的检测相位、加热器温度的数值等。基于以上现状,高效、智能、可靠的管理系统在当前的包装行业成为研究热点。本文基于C#设计的包装机智能管理系统具有以下优点:

  1)直观地查看相应故障信息,指示出现故障的位置,便于操作人员即时、有效地排除故障;

  2)方便烟支品种更换等环境变化时修改机器运行参数;

  3)指导操作人员更好地维护机组运行,提高机器的生产效率,减少辅料消费,达到节能降耗的目的。

  4)模块化处理,功能分块实现,系统的扩展和通用性强;

  5)生产数据统一处理,数据的接收、发送、保存、删除以及修改等均在后台处理,在对应的界面显示相应的数据;
 

包装机智能管理系统方案设计与关键技术
 

  1、 系统方案设计

  包装机智能管理系统的设计分为硬件和软件两个部分。系统硬件是一台具有Arcnet通讯功能的工控机,其主要完成与包装机组控制系统的通讯功能以及界面的显示功能。系统软件主要实现运行界面和故障信息显示、参数修改、数据统计、数据保存等功能。

  采用层次化、模块化的设计思路,整个软件可分为3个模块进行设计,涵盖了界面、界面控件库、基础控件库以及基础类库设计。系统构成如图1所示。

  包装机智能管理系统设计的目标就是为监控和管理包装机组的运行状态,及时了解机组的健康状态,提升机组维护、保养的效率,因此其主要功能包括了机器机型选择、参数设置、品牌设置、机器手册、信息设置、统计等。机型选择包括机组型号选择、机组概图选择等功能;参数设置包括参数帮助文档、参数导入、参数导出以及参数修改记录等功能;品牌设置包括品牌历史、品牌参数、品牌导入、品牌导出以及品牌材料损耗等功能;机器手册包括HMI手册、机械图以及电气功能图等;信息设置包括信息列表、免红信息处理等功能;统计包括机器性能、产量、剔除量、引起停机信息、停机时间以及辅料耗材使用量等。

  系统设计首先进行总体系统构架的搭建,主要是主概图、参数设置和统计等界面的搭建,其中关键部分是主程序的设计,本系统主程序为主概图界面,在该程序中进行数据的读取、更改、删除、新建,和外界进行数据通讯,并对接收到的数据进行处理。其他界面只是进行数据的重组显示,当进行数据修改时,产生事件将相应数据发送给主程序处理。当遇到数据处理比较繁琐时,新建子线程进行单独处理,不影响主程序运行,提升软件工作效率。

  图1 包装机智能管理系统构成
图1 包装机智能管理系统构成

  2、 关键技术分析

  2.1、 整体构架图

  编程前需先构思好整体框架,好的框架可以很好地指导软件的编写,好的程序必须要好的构架,好的框架具有扩展性、易于修改、模块化等特点。以本系统为例,将介绍整体框架的搭建。系统整体框架如图2所示。

  其中主概图即为系统的主程序,该程序实现向数据库读写数据、界面初始化、机器概图切换、各种信息的显示、Arcnet网口数据的接收和发送等功能。另外子界面可以订阅主概图的事件,主概图处理数据完产生事件,订阅该事件的子界面获取相应数据,并进行程序的更新。由于初始化时数据量太大,本设计使用线程进行处理。图中该主程序有6个子界面的入口。通过界面入口,可以进入相应的子界面。

  图2 整体构架图
图2 整体构架图

  子界面的数据通过系统类将需要的数据传入,在子界面中主要实现数据的各种显示,可以用表格、列表、柱状图等显示,修改数据时将当时数据和修改值通过事件传给主程序,主程序操作(如修改参数需要和下位机通讯)完成后,更新子界面。

  2.2、 系统类

  编写控件和界面时,数据如何存储、如何传输,这就需要系统类。需要将所有用到的数据进行整理成各种类,并将类加入系统类。在新建界面时,将该界面需要相应的类指针传给界面,便于数据的管理,由于传输的是类,可以在类中添加新数据而无需大量修改程序,有较好的扩展性。如图3所示是部分系统类框架图。系统下有机器、停机、人机界面、密码等级等类,这些子类下面还有其他类。调用时可以直接通过类查找相应数据,简单方便。且所有界面公用一个系统类,数据不会错乱。传输的是指针,而不是传输大量数据,可以较好提高程序的性能。

  图3 系统类框架图
图3 系统类框架图

  2.3、 Oracle数据库

  本系统由于数据量较大,采用的是Oracle数据库存储保存包装机发上来的大量数据,便于之后的统计和计算,利于数据查询、调用等。系统自身设置数据量较小,使用.dat文件存储就可以。调用数据库时先封装相应数据库函数,即将数据库详细的生成、创建表格、更新表格、删除表格、数据库数据通过Excel输出等功能先写成相应的方法类,在界面中调用时只需调用相应函数,无需在考虑如何调用数据库,可提高效率,也可更好分配功能,出现相应问题时便于定位和处理。本系统创建了许多数据库列表,如机器表格、组件表格、菜单表格、中英对照表等,主要存储相应数据的ID码、名称、描述、值、状态、出现时间等。使用数据库建议在数据量较大时使用,简单小程序使用.dat和Exce文件存储就可以。

  2.4、 Arcnet总线通讯

  本系统和包装机通过Arcnet总线进行通讯,该总线是一种优化的令牌总线,广泛运用于列车、地铁系统,具有传输速率快、准确性高、可扩展性性好等特点。由于该协议是半双工,只有一根同轴电缆进行数据传输,这样在数据的传输和接收前需确认总线中没有其他数据在传输,否则容易产生冲突而造成数据丢失。本文在使用Arcnet通讯协议前也提前生成相应的组件类(类似于串口),将相应的初始化、发送、接收等统一处理,使用时只要和使用串口时一样,新建Arcnet网口,接收到的数据通过订阅事件进行处理。

  3、 结束语

  本文介绍了一种基于C#的包装机智能管理软件设计,该系统经现场使用,运行稳定、界面友好、操作简单。具有维护简单、使用方便、扩展容易等特点,可很好地满足对卷烟包装机的智能管理。现在完成基本的功能,今后可以继续扩展,添加Internet网口通讯以及图像处理功能。

  参考文献

  [1]Christian Nagel,等.C#高级编程[M].李铭,译.北京:清华大学出版社,2010
  [2] Karli Watson,Jacob Vibe Hammer,Jon D Reid,等.C#入门经典[M].齐立波,黄俊伟,译.北京:清华大学出版社,2014
  [3]丁士锋,等.Oracle PL/SQL从入门到精通[M].北京:清华大学出版社,2012
  [4] ZB45型硬盒硬条包装机组电气培训教材[K].上海:上海烟草机械有限责任公司,2006

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