基于分布式數(shù)據(jù)采集模塊的熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)

楊 錚

（中國航天科工集團第三研究院第三六研究所，北京 100074）

0 前言

熱壓機作為復合材料生產(chǎn)過程中的主要設(shè)備，工作數(shù)據(jù)在出現(xiàn)異常情況下，復合材料質(zhì)量將會大幅度降低。現(xiàn)階段，我國熱壓成型主要通過手工及熱壓裝置開展，任何作業(yè)方式在開展過程中，都沒有自動監(jiān)測裝置，主要通過人工方式，監(jiān)測結(jié)果精確度較高，數(shù)據(jù)并不健全。為了能夠提升復合材料加工質(zhì)量，推動自動化生產(chǎn)水平，就必須構(gòu)建遠程監(jiān)測系統(tǒng)，開展實時在線監(jiān)測方式。組態(tài)軟件在熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)應用，使熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)時間大幅度縮短，系統(tǒng)運行效率顯著提升，系統(tǒng)維護工作量大大降低，可以對于系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)測。

1 熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1.1 硬件系統(tǒng)

熱壓機在工作車間內(nèi)應用，一般都是多組熱壓機一同應用，工作車間在運行之前都需要對于熱壓機運行參數(shù)進行設(shè)定。熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，按照熱壓機在工作車間分散情況來說，和控制室之間距離相對較遠，因此硬件系統(tǒng)主要由4部分內(nèi)容構(gòu)成，分別為分布式采集模塊、采集壓力、工作位置及工作模式，同時總線有關(guān)數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)。分布式采集模塊所采集到的輸入信號主要分為兩種，分別為電壓輸入信號、電流輸入信號，并且具有8個通道，全部通道可以為可編程提供合理輸入范圍，為監(jiān)控工作開展提供良好監(jiān)測工作，同時對工業(yè)測量進行隔絕保護，有效降低高壓對監(jiān)測系統(tǒng)所造成的高壓沖擊。

1.2 軟件系統(tǒng)

監(jiān)控組態(tài)軟件所具有的程序及組件由5部分內(nèi)容構(gòu)成，分別為管理器、人機界面、數(shù)據(jù)庫、控制策略生成器及擴展組件。監(jiān)控組態(tài)軟件在實際應用過程中，可以對于現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行動態(tài)采集，同時對于現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集流程進行控制，對用戶開發(fā)界面進行簡化，實現(xiàn)工程建設(shè)，保證不同工業(yè)控制企業(yè)內(nèi)機械設(shè)備之間可以進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。與此同時，監(jiān)控組態(tài)軟件還可以借助計算機，對有關(guān)數(shù)據(jù)信息進行集中管理及監(jiān)控。力控組態(tài)軟件在將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上面，可以對所采集的數(shù)據(jù)進行采集整合，并且顯示到計算機界面上。

2 軟件系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能

軟件系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中，監(jiān)測設(shè)備技術(shù)水平可以顯著提升，對熱壓機故障進行細致分析，有效提升監(jiān)測設(shè)備勞動效率，提升監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)代化管理水平。熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)在構(gòu)建之前，必須對熱壓機實際工作情況及工作流程進行全面細致分析研究，對于熱壓機結(jié)構(gòu)特點及工藝流程了解之后，還需要對熱壓機所需要控制的對象特點進行了解，從而對于監(jiān)測要求及技術(shù)要求有關(guān)問題進行明確劃分。

軟件系統(tǒng)主要由5個模塊構(gòu)成，分別為主界面模塊、配方模塊、班次模塊、報表查詢模塊、用戶管理模塊。在主界面模塊主要機械設(shè)備為熱壓機，主要作用是對壓力、位置、模式、階段進行動態(tài)實時監(jiān)測；配方模塊在應用過程中，主要是對工藝參數(shù)進行設(shè)置；班次模塊在實際應用過程中，主要是對工作人員工作班次進行設(shè)置；報表查詢模塊主要具有4個作用，分別為條件查詢、歷史曲線、報表打印、報表預覽；用戶管理模塊具有用戶修改及密碼修改功能。

熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)在實際應用過程中，可以對熱壓機進行實時動態(tài)監(jiān)測并顯示到人機界面，熱壓機運行壓力、壓制模式、運行時間等數(shù)值全部顯示在壓力曲線內(nèi)。按照熱壓機工藝流程，對工藝參數(shù)及班次進行設(shè)置安排，為熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)和質(zhì)量管理依據(jù)。可以讓管理人員動態(tài)了解熱壓機系統(tǒng)運行實際情況。管理人員工作強度顯著降低，有效填補工作人員造成的管理漏洞，提升生產(chǎn)管理質(zhì)量及效率。

2.2 監(jiān)測策略的實現(xiàn)

圖1 監(jiān)測系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

想要對熱壓機進行動態(tài)監(jiān)測，可以借助所采集到的數(shù)據(jù)對熱壓機進行全面分析研究，從而保證工藝流程整個流程科學合理，對復合材料工作特征進行整合。復合材料在進行生產(chǎn)制造過程中，單次壓制時間必須超過9 min。監(jiān)測系統(tǒng)在每次打開之前，壓制等待時間都必須超過9 min，進而保證復合材料壓制流程的完整。組態(tài)軟件在對熱壓機處理流程進行編寫過程中，首先是對于熱壓機有關(guān)配置數(shù)據(jù)進行讀取，然后判斷壓力是否處于合理范圍內(nèi)，對熱壓機運行時間進行計算，最后對熱壓機數(shù)據(jù)進行處理。熱壓機數(shù)據(jù)處理過程中，需要對加熱時間及壓制時間進行計算，同時顯示到人機界面上，保證管理人員可以對監(jiān)測系統(tǒng)運行信息直觀了解。

2.3 控制策略的實現(xiàn)

熱壓機實際工作參數(shù)在超過最大上限或者是最小下限的情況下，監(jiān)測系統(tǒng)就會自動報警，同時將報警信息儲存到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，監(jiān)測畫面將報警信號顯示出來，讓技術(shù)維護人員對熱壓機運行進行干預，保證對熱壓機可以恢復到正常運行狀態(tài)。與此同時，在熱壓機工作臺內(nèi)，預警模塊上面的報警燈閃爍，為維護人員干預系統(tǒng)運行提供幫助。

2.4 數(shù)據(jù)庫操作

數(shù)據(jù)庫作為監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)核心內(nèi)容，以計算機瀏覽器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫窗口作為基礎(chǔ)條件，構(gòu)建數(shù)據(jù)點，進而對有關(guān)設(shè)備之間進行遠程連接，主要作用是反映和監(jiān)測控制對象的運行實際情況。數(shù)據(jù)庫在對數(shù)據(jù)進行儲存之前，都需要對于數(shù)據(jù)來源及極限進行檢驗，符合要求之后才可以儲存到數(shù)據(jù)庫內(nèi)。監(jiān)測系統(tǒng)在運行完畢之后，會儲存較多生產(chǎn)數(shù)據(jù)，方便進行查詢。數(shù)據(jù)庫操作主要通過查詢函數(shù)，包含4種操作指令，分別為數(shù)據(jù)庫連接、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)庫儲存及數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)顯示。曲線與點參數(shù)在確定完畢之后，監(jiān)測系統(tǒng)可以通過曲線方式將實時數(shù)據(jù)顯示到用戶面前。

2.5 動作腳本

監(jiān)測系統(tǒng)在實際運行過程中，需要涉及到腳本動作，在特殊情況下還需要對腳本動作進行修改。腳本實際上就是進入到監(jiān)測系統(tǒng)的執(zhí)行指令，同時推出窗口。在窗口曲線內(nèi)，窗口在實際運行過程中，都會將壓力曲線顯示出來。腳本可以按照監(jiān)測系統(tǒng)整體運行情況，對于系統(tǒng)進入或推出執(zhí)行等指令進行周期落實。按照數(shù)據(jù)變化對于程序運行狀態(tài)進行判斷，進而轉(zhuǎn)變對于監(jiān)測系統(tǒng)的執(zhí)行指向。在對用戶進行判斷過程中，實際上是通過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)的。監(jiān)測系統(tǒng)軟件穩(wěn)定運行中，需要按照數(shù)據(jù)庫儲存數(shù)據(jù)實時變化情況，對監(jiān)測系統(tǒng)軟件運行進行控制，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測管理并反饋到計算機監(jiān)測畫面內(nèi)。

2.6 設(shè)備連接的調(diào)試

為了能夠提高組態(tài)軟件的開放性，不同設(shè)備需要應用針對性協(xié)議通信，同時編成針對性驅(qū)動程序。監(jiān)測系統(tǒng)在實際運行過程中，監(jiān)測系統(tǒng)會自動啟動驅(qū)動程序，數(shù)據(jù)庫以驅(qū)動程序作為基礎(chǔ)條件，對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行采集回送。工程項目在進入到組態(tài)狀態(tài)下之后，會對有關(guān)模塊進行智能選擇，進而配置有關(guān)設(shè)備，完成設(shè)備連接的整個流程。設(shè)備在與計算機連接之后，組態(tài)軟件會正式啟動，便可對熱壓機進行調(diào)試。按照熱壓機實際運行情況，對熱壓機有關(guān)參數(shù)進行針對性調(diào)節(jié)，尤其是歷史曲線及報警信息。對熱壓機進行調(diào)試時，可以通過逐一方法實現(xiàn)，及時發(fā)現(xiàn)熱壓機運行過程中存在的問題，及時進行糾正。監(jiān)測系統(tǒng)在經(jīng)過調(diào)試之后，可以有效滿足熱壓機控制及監(jiān)測要求。

3 結(jié)語

熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)與組態(tài)軟件在實際應用過程中，可以對于熱壓機運行實際情況進行動態(tài)監(jiān)控。熱壓機監(jiān)測系統(tǒng)基本上可以滿足熱壓機管理全部要求，有效解決原有熱壓機監(jiān)測所存在的質(zhì)量及管理方面的問題。降低熱壓機運行成本，保證熱壓設(shè)備運行安全，延長熱壓機應用時間，提升熱壓機運行穩(wěn)定性，同時提高了多單位設(shè)備的資源共享能力。