筒并捻车间计算机监测系统的设计与实现.pdf
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1、第3 1 卷第1 期纺织学报V 0 1 3 1 ,N o 1 2 0 1 0 年1 月 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h J a n 。2 0 1 0 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 1 1 7 一0 6 筒并捻车间计算机监测系统的设计与实现 邵景峰1 ,李永刚2 ,李波3 ,秦兰双1 ,杨丽萍1 ( 1 西安工程大学,陕西西安7 1 0 0 4 8 ;2 嘉兴学院数学与信息工程学院,浙江嘉兴3 1 4 0 0 1 ; 3 南洋理工大学计算机工程学院,新加坡) 摘要为实现筒并捻车间生产管理的信
2、息化,更好地推动纺织企业的发展,对车间的实际需求进行深入分析,构 建了C S 模式的网络拓扑结构,提出一种基于多A g e n t 的车间生产管理模型,利用多线程技术、S T L 技术以及数据 库技术对基于多线程的数据采集技术、系统数据的整合方法进行研究,并介绍了系统的管理功能、数据库结构设计 以及软件设计过程中的技术难点。应用表明,该系统可满足车间生产管理的需要,并实现企业生产管理的网络化。 关键词 监测系统;筒并捻车闻;通信;多线程;C S 中图分类号:T S1 0 3 4文献标志码:A D e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fc o m
3、 p u t e rm o n i t o r i n gs y s t e mo r i e n t e d t oc o n i n g ,d r a w i n ga n dt w i s t i n gw o r k s h o p S H A OJ i n g f e n 9 1 ,L IY o n g g a n 9 2 ,L IB 0 3 ,Q I NL a n s h u a n 9 1 ,Y A N GL i p i n 9 1 ( 1 x i a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y ,X i 矾,S h a a n x i7
4、1 0 0 4 8 ,C h i n a ;2 C o l l e g e 矽M a t h e m a t i c sa n d I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,J i a x i n gU n i v e r s i t y ,J i a x i n g ,Z h e j i a n g3 1 4 0 0 1 ,C h i n a ; 3 S c h o o lo fC o m p u t e rE n g t n e e n g ,N a n y a n gT e c h n o l o g i c a lU n i v e r s
5、 i t y 。S i n g a p o r e ) A b s t r a c t H a v i n ga n a l y z e dt h e a c t u a lr e q u i r e m e n t so ft h ec o n i n g ,d r a w i n ga n dt w i s t i n gw o r k s h o p ,a c o m p u t e rm o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nC Sm o d ei sd e v e l o p e dt oa c h i e v ew o r k s h o
6、pp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t t h r o u g hi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt op r o m o t eg o o da n df a s td e v e l o p m e n to ft h et e x t i l ee n t e r p r i s e A m u l t i - a g e n tm o d e l i sp r o p o s e d ,a n dm u l t i t h r e a dd a t ac o l l e c t i o n
7、 t e c h n i q u e ,s y s t e m d a t a i n t e g r a t i o n m e t h o da r es t u d i e db yu s i n gt h et e c h n o l o g i e so fm u l t i t h r e a d ,S T La n dd a t a b a s e T h es y s t e mm a n a g e m e n t f u n c t i o n s ,s t r u c t u r ed e s i g no ft h ed a t a b a s e ,a n dt h
8、ek e yt e c h n i c a ld i f f i c u l t i e si nt h ep r o c e s so fs o f t w a r e d e s i g n a r ei n t r o d u c e d A s p r o v e di np r a c t i c e ,t h ec o m p u t e rm o n i t o r i n gs y s t e m c a n s a t i s f y t h e r e q u i r e m e n t so fp r o d u c t i o nm a n a g e m e n to
9、 ft h ew o r k s h o pa n dr e a l i z et h en e t w o r k i n gm a n a g e m e n to ft h e e n t e r p r i s e sp r o d u c t i o n K e yw o r d sm o n i t o r i n gs y s t e m ;c o n i n g ,d r a w i n ga n dt w i s t i n gw o r k s h o p ;c o m m u n i c a t i o n ;m u l t i - t h r e a d ;C S 纺织
10、工厂生产信息监测和管理系统是指利用计 算机进行企业内部事务和生产信息的管理1 。对 有些纺织企业的筒并捻车间而言,要实施生产管理 的信息化和网络化,难度相对较大,因为其多车间、 多品种、多机型和车间地理位置分散的特点给车间 的布线和维护带来了很大困难,导致生产管理信息 化很长时间不能得以实现,使生产管理的方式仍停 留在人工管理的传统模式,更使许多生产信息、设备 信息无法及时准确地反馈到企业生产管理者的手 中,给管理者的决策带来了不便,而且,经调研发现, 目前针对筒并捻车间而开发的生产信息监测和控制 系统相对较少,甚至在实际中没有成功应用的案例。 收稿日期:2 0 0 8 一1 2 2 3修回日
11、期:2 0 0 9 - 0 8 一1 4 基金项目:浙江省重大科技专项和优先主题资助项目( 2 0 0 8 C 1 1 0 1 1 ) ;西安工程大学校管科研项目( 0 9 X G l 5 ) 作者简介:邵景峰( 1 9 8 0 一) ,男,工程师,硕士。研究方向为纺织企业生产信息系统的分析与设计。E - m a i l :s h a o j i n g f e n 9 1 9 8 0 y a h o o c o r n c a o 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the w
12、atermark 1 1 8 纺织学报第3 1 卷 为此,为了适应企业现代化生产管理的要求,根 据筒并捻车间在生产管理方面的实际需求,本文提 出了一个多A g e n t 的生产过程执行模型,开发了相 应的计算机监测系统。 1 系统网络结构 在系统设计时,鉴于筒并捻车间多机型、车间地 理位置分布不规则的现状,按照布线方便、通信安全 可靠、简单易维护的原则,利用并联的方式将多种机 型连接在同一条总线上,采取自定义多协议通用数 据帧的通信方法,构建了主从式的系统网络拓扑结 构,如图1 所示。 图1系统的网络拓扑结构 F i g 1 F r a m e w o r ko fm o n i t o r
13、 i n gs y s t e m 该结构由上位机( 车间主计算机) 和下位机( 监 测器) 2 部分组成,利用M A X l 4 8 3 标准转换卡将上 位机( 车间主采集计算机) 的R S 2 3 2 串口转换为 R S 4 8 5 ,通过总线将二者相连,实现长距离、高速的 串行异步通信旧 。其中上位机的主要作用是与监 测器通信、实时采集、校验、处理、存储生产数据,然 后在终端以数据列表、机台分布图及报表的形式为 生产管理者提供机台运转状态和生产数据;其他部 门的计算机通过局域网与上位机互联,形成可靠的 客户服务器( C S ) 结构模式,实现生产参数的网 上录入、各类生产数据的查询、统计
14、、分析和报表打 印,以及远程在线监测机台的运转状态等功能。监 测器的主要作用是接收上位机发送的各项命令,进 行实时采集、存贮机台的产量、停机时间和次数等, 并按照通信协议回送指定命令所需的生产数据。 2 总体设计 2 1 系统功能的划分和设计 整个系统的功能主要分为生产数据监测和信息 管理2 个部分,其中生产数据监测功能是整个系统 的核心功能,除了对整个车间所有机台的生产过程 实时跟踪外,还要为各个远程监控的客户端提供实 时监控的生产数据,更要为各类报表的打印、生产数 据的统计与分析等功能提供基础数据,其主要功能 包括:1 ) 实时数据采集。当系统正常启动以后,实 时数据采集模块以轮询的方式不
15、问断地对下位机进 行采集,然后将采集到的数据进行校验、计算,暂存 在数据链表和数据库的临时表中。2 ) 实时显示功 能。将暂存在数据链表中的数据以机台车间分布 图、数据列表、曲线、报表的形式在终端界面显示。 3 ) 异常报警功能。对生产执行过程中出现的一些 异常情况予以及时反馈,以便车间主任或厂级生产 管理者做出科学决策和生产调度,并将这些异常记 录保存,方便日后查询。4 ) 多种监测方式。为了方 便用户远程在线监控和系统运行参数的维护,系统 提供了分机台、分岗位、分组、分车间、分品种的监控 方式,能够比较直观地显示机台的运转状态和生产 数据。 信息管理是对采集来的实时数据进行检索和综 合处理
16、,以及对历史数据进行数据统计和分析。其 主要功能包括:1 ) 安全性管理。主要是针对远程在 线监控的客户端用户合法性的管理,从而达到保护 系统数据库安全性的目的。采取的设计方案是服务 器端监控系统首先判断客户端用户计算机I P 地址 的合法性,若合法,则根据用户名和密码来登录系 统,若登录成功,为其分配该账户所对应的用户功能 权限,若登录不成功,则提示错误信息,同样,如果 I P 地址不在用户列表中,即不合法,则直接拒绝登 录。2 ) 与E R P 系统的有效集成。根据E R P 系统提 供的A P I 数据接口,实现2 个异构数据库的有效集 成,其目的是从E R P 系统中读取厂级领导为车间
17、制 定的各类生产指标、工艺参数和品种生产计划等。 3 ) 交接班数据的查询与统计。对机台的交接班下 机产量、质量数据进行统一管理,并通过查询、统计、 分析功能形成与产量、质量相关的各类报表、曲线和 分布图,为生产管理者提供比较直观、准确的决策数 据。4 ) 基础数据维护。在局域网内,可实现系统运 行和信息管理所需生产参数的统一编码、录入、更新 和维护操作。5 ) 统计与分析。统计分析功能主要 包括:设备利用率数据的统计、历史数据的查询、历 史趋势曲线的分析等,其中设备利用率主要是按年、 月、日对设备利用情况的统计;历史数据查询功能是 一个多条件的查询,根据统计结果使厂级生产管理 者可预测今后一
18、段时间内设备的运行情况、车间的 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期邵景峰等:筒并捻车间计算机监测系统的设计与实现 - 1 1 9 生产运营情况;历史趋势曲线分析功能主要是针对 不同用户的不同需求,在历史数据表中检索与品种 信息有关的各类数据,然后根据分品种的原则形成 用户所需的各类统计结果,并以曲线的形式在终端 显示。 按照上述系统功能的划分原则,结合车间在生 产管理方面的实际需求,在系统功能设计时,采用模 块化程序设计方法po ,把整个系统
19、功能进行细化, 使其形成系统管理、基础数据设置、生产数据采集、 产量质量管理、数据录入、统计分析、报表打印7 个 子模块,每个子模块完成相应的管理功能。 2 2 多A g e n t 的生产管理模型设计 由于生产管理数据的准确性和实时性与计划一 分配一生产一管理一调度这一过程的各个环节息息 相关,相互之间是一种承上启下的关系,而不是相互 独立的,因此,在生产执行过程中必须保证每个环节 生产数据的正确性,才能为企业生产管理者提供及 时、准确、可靠的数据依据,从而做出科学合理的管 理决策。但是,在实际生产过程中,影响生产数据准 确性的因素太多,除机台生产能力和人为因素外,还 有品种重要程度、当前成
20、品、半成品的质量、车间计 划的变动以及一些意外情况等,所有这些因素可能 会导致生产调度和重新安排机台的生产计划任务, 为此,构建了多A g e n t 的生产管理模型H ,使车间的 生产管理更加合理化。其模型如图2 所示。 计划任务 二祭箩爹,5 二垂兰墓喜三解果生产 I 上报意外情况 图2 生产调度模型 F i g 2 P r o d u c t i o nd i s p a t c h i n gm o d e l 该模型将生产管理过程分为6 类A g e n t ,即:月 计划A g e n t ,日计划A g e n t ,监测A g e n t ,资源A g e n t ,调 度A
21、g e n t 和产品A g e n t 。首先由监测系统从E R P 系 统中读取车间的生产月计划,在月初将月计划A g e n t 细分成日计划A g e n t ,按照组岗、机台生产能力分配 计划任务到机台,此时月计划A g e n t 自动退出,启动 日计划A g e n t ,日计划A g e n t 开始调用监测A g e n t 去 招标,按照投标制度1 和机台生产能力去申请资源 A g e n t ,若成功,则开始安排生产并启用产品A g e n t ; 否则,启用调度A g e n t ,并上报意外情况,日计划 A g e n t 、监测A g e n t 和产品A g e
22、n t 将自动退出。 对资源A g e n t 而言,1 个资源A g e n t 对应1 台机 台,主要存储机台信息、品种信息,当它接到招标书 后,根据品种信息、生产计划信息,判断机台是否具 备生产能力,若是,则进行投标,中标后安排生产并 调用产品A g e n t 。 对产品A g e n t 而言,通过建立一定的奖罚制度, 将生产数据、产品质量与计划任务指标进行对比,形 成管理决策数据,在计划一生产一监控一管理这一 过程中,若发生更改计划指标或意外情况,将启动调 度A g e n t ,由它按照资源A g e n t 的投标书进行生产计 划的分配,并按一定的调度策略、评估值等信息来协 调
23、车间的生产任务,实现生产过程的“实时”调度, 同时将意外情况进行记录、反馈和协调,以便领导做 出管理决策,提高设备利用率。 2 3 系统数据库的设计 2 3 1 系统数据的划分与存储方法 由于筒并捻车间计算机监控系统每个子系统包 含的系统功能较多、工艺数据之间关系复杂、生产数 据采集量较大,为此,在系统功能设计阶段,采用数 据链表和数据库相结合的方法,将系统数据划分为 实时数据和历史数据,对机台生产数据进行集中管 理和优化存储。其中,对实时数据而言,为了提高数 据库的检索效率,缓冲服务器C P U 的I O 操作和及 时响应客户端用户的并行操作,在数据库设计阶段, 采取了2 种存储方法:一是将
24、实时数据暂存在预先 设计好的数据链表中,并在内存中开辟一段缓冲区, 让该链表暂存在其中,使得在服务器端的所有实时 数据的更新、查询及统计操作都从链表中检索数据, 而不直接从数据库存取数据,这种方法保证了系统 用户的并行操作,提高了系统数据的检索效率;另一 种方法是在数据库中设计一个临时数据表,在数据 实时采集过程中,让数据也暂存在该表中,并不断用 最新的数据对其进行更新,该表主要为远程客户端 用户的在线监控提供基础数据。历史数据表主要是 用来存储机台交接班后的产量、质量数据,其数据量 较大,保存时间较长。 2 3 2 主一子表结构的设计方法 车间为了方便管理,最初给机台编号时不同的 机型采取相
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