0 引言
江苏永钢集团随着科技的发展, 生产能力日渐增强, 日生产钢坯达一万多吨, 公司现有的2 台汽车衡承担着企业钢坯称重任务。随着集团信息化生产管理水平不断提高, 对生产计量数据的完整性、及时性和准确性要求也在不断提高, 但采用人工称重的作业方式使得称重自动化程度较低, 达不到高效和准确称重的目的, 并且浪费很多的人力和物力, 效率低、误差大, 造成不必要的损失。
针对这种现状, 运用计算机、网络通信等先进技术, 设计无人值守称重系统, 把汽车衡称重过程与微机结合, 实现汽车衡称重数据的自动采集和管理 , 为企业钢坯生产计量提供可靠的数据。
1 系统结构
系统采用客户/服务器( C /S)模式, C /S结构主要是指将一个数据库应用系统分解成前台的客户(或称前端) 应用程序和后台的服务器部分, 充分利用两端硬件环境的优势, 将任务合理分配到客户端和服务器端来实现, 降低了系统的通信开销。这种结构的核心是客户端应用程序发送数据至服务器端, 远程服务器端是称重计量中心, 接收并存储从各个称重分点客户端发送过来的称重数据, 并对客户端提供数据查询分析等功能, 完成客户端提交的请求, 最后将结果返回客户端应用程序。客户端可以根据用户的配置要求, 实现对不同汽车衡称重客户端按需进行个性化设置, 采集称重数据并使用统一的日志格式将称重数据上报至远程服务器端, 客户端具有数据报送失败时自动存储到本地客户端历史文件夹中的功能。
2 系统实现
考虑到软件系统是远程工作且无人值守, 而且有可能多部门使用, 因此稳定性、可靠性、灵活性是重中之重, 将客户端应用系统设计为四个可独立运行的子系统则能更好地满足企业需求。
2. 1 发卡子系统
由于钢坯运输车是固定的, 我们还给每辆车配置一个无线射频卡, 卡中的信息包括卡号、车号、姓名、发货单位、收货单位、规格、产品名称等。其在系统中定义的结构如下:
CZXX= record
 KH: string; / /卡号
 CH: string; / /车号
 PZ: s tring; / /皮重
end;
在发卡时, 发卡子系统根据系统配置的信息, 将卡号、车号、皮重等基本信息写入射频卡中, 同时将卡中的信息存储至客户端及服务器端数据库中, 以便在称重过程中使用卡号对车辆信息进行关联。
上位机与射频卡读卡器之间的通信是发卡子系统实现的关键, 我们采用RS485串口通信。RS485串口主动传送卡号, 程序中只需要监测是否有卡号传入即可。当有卡号传入后检测卡号是否合法, 如果合法则打开后道闸, 允许上秤, 否则语音提示卡号不能识别。
当射频卡中的信息被读入到读写器中, PLC自动读取其中的数据, 并把数据输入到上位机。上位机根据唯一的射频卡卡号访问数据库, 查找该车相关信息。通信除了硬件电路外, 还需统一两者的通信协议。由于RS485是一种半双工通信协议, 发送数据和接收数据共用同一物理通道, 在任意时刻只允许一台网络终端设备处于工作状态, 若有一台以上的设备同时发送数据, 则会产生总线冲突, 使整个系统通信瘫痪。在发卡子系统中安装射频卡读卡器和相应读卡器驱动, 发卡子系统通过RS485串口按一定周期循检两个射频卡读卡器。若有车辆刷卡, 检测卡号是否合法。若为合法卡, 读出卡号, 并从客户端本地数据库中读取射频卡中的车号等其他信息, 并将这些数据提交给称重子系统以便使用车号关联本地数据库中的质保书编码, 再由计算机发送命令至道路门闸控制仪, 打开道闸, 进入汽车衡称量流程, 同时不再检测读卡器, 直到当前自动称量流程结束; 否则语音提示卡号不能识别。在手动称重模式下, 由工作人员完成整个称重过程, 本系统不产生作用。
2. 2 称重子系统
称重子系统的主要功能是与仪表通信, 并采集计量数据。通过数据输入输出卡获得光电检测器的状态, 判断汽车衡称重状态并显示信息, 完成汽车衡称重数据采集, 并将称重相关的数据写到本地数据库临时表中, 为数据上报子系统提供上报数据。称重子系统主要实现称重数据的采集, 系统开始以间隔500毫秒的速度对称重仪表进行连续通信。若采集到重量数据且不为零即表明车辆已进入称重位置, 则关闭后道路门闸, 系统开始以间隔1秒的速度对称重仪表进行连续通信。对连续5次采集到称重数据作对比, 根据所采集的量值是否超越最小保留值、是否达到稳定次数判断是否处于稳态。如稳态, 则取稳定值中相同值次数最多的值写入数据库, 结束此次重车称重过程, 然后进入下一辆车称重状态; 否则启动自动报警。本文采用De lph i开发环境, 借助于微软的M SComm 控件编写事件驱动代码, 使用RS232串口实现汽车衡称重仪器与微机通信。MSComm 控件提供了标准的事件处理函数和过程,通过编程来设置串行通信的参数 (端口、波特率、校验等) , 语句如下:
DBCom In fo= record
 sC ommNo: In teger; / /端口
 sBt:l string; / /波特率
 sS jw: string; / /数据位
 sJojy: s tring; / /奇偶校验
 sT zw: string; / /停止位
 sS jqs:f string; / /数据信息起始符
 sSJCD: integer; / /数据信息长度
 sData_B: Integer; / /数据开始位置
 sData_E: Integer; / /数据结束位置
 sWD_B: In teger; / /稳定值开始位置
 sWD_E: In teger; / /稳定值结束位置
 sWD_Va lue: string; / /稳定值
end;
2. 3 数据上报子系统
数据上报子系统从本地数据库临时表中读取需要上报的数据, 由系统自动生成可执行的SQL语句并用XM 标准组织封装。根据系统配置指定的地址和端口, 采用TCP /IP协议将数据上报至远程服务器端执行, 最终把此次车辆钢坯称重信息写入到远程数据库中。
数据上报子系统采用的关键技术有:
1) 数据缓存采用数据缓存存放上报数据, 同时为数据上报子系统提供获得需要报送的XM L数据和删除报送成功数据的方法, 为大量数据的快速处理提供了可靠的保障, 避开系统内存数据处理的瓶颈。
2) XML技术 使用XML作为数据传输的格式, 将采集到的数据包以子节点的形式存放于XML文档, 组织传输数据,减少了网络传输的数据流量。
主要实现过程: 用封装了So ckets 2的connec t函数与远程服务器端建立连接; 取得需要报送的XML 数据包; 用封装了Sockets 2的send函数报送XM L数据包。上报数据的过程要注意当监听网络连接失败或者数据报送成功时通知数据上报子系统对数据进行相应处理; 当监听网络连接成功或者数据报送成功时通知数据上报子系统可以报送数据并且删除报送成功的数据。当网络出现故障无法上报数据时, 将数据保存到本地客户端; 当网络恢复时上传历史数据。服务器端接收上报的XML数据包并执行其中的SQL语句, 根据质保书编码找到对应的记录并将数据插入到数据库中。
2. 4 数据管理子系统
数据管理子系统采用C /S 模式下基于连接的网络通信模式。该通信模式首先在客户端和服务器之间定义一套通信协议, 并创建So cket类, 利用这个类在服务器和数据管理子系统客户端创建一条可靠的链接进行数据传输; 客户端发出请求, 服务器监听来自客户机的请求, 并为客户机提供响应服务; 最终通过网络实现从远程服务器端数据库中取得需要的数据。在C /S多层结构和大规模网络化应用中, 效率瓶颈往往在数据库, 因此在设计数据库时, 我们将数据管理子系统中存储过程和触发器完成的工作作为业务逻辑部署到服务器上, 从而提高了数据管理子系统的处理效率。系统主要包括数据查询、数据统计和数据打印等模块, 实现了数据查询、数据统计、数据打印等功能。
数据查询模块主要提供以下方式的数据查询功能:
1) 系统可以随时提供查询当天、当月、当年到此时的称重数据, 以便工作人员进行跟踪管理;
2) 系统可以随时提供查询当天、当月、当年到此时钢坯出厂总的吨数;
3) 系统可以随时提供查询某天、某月、某年车辆装载的钢坯的详细记录及其质保书等信息, 有利于对车辆进行有序的管理和控制。
数据统计模块: 根据称重日期、发货单位、收货单位、品名将指定时间段内称重数据分类统计出来。
数据打印模块: 主要完成计量单据打印、统计报表生成的功能。根据管理统计的需要分为单车打印、多车打印、同时打印等模块。
3 系统应用
该系统操作简单、实用, 可实现计量、打印、数据保存、传输等多项功能, 并可根据用户的实际要求设置、修改报表格式和操作权限; 通过与局域网的连接, 可联网称重; 而且生产控制终端可随时监控过秤操作和采集称重数据。计量过程及结果由计算机自动操作和计算得出, 减小了人为因素对计量结果的影响, 计量数据准确、可靠、真实。
目前, 该系统成功应用于江苏永钢集团钢坯称重计量, 为钢坯计量和管理提供实时数据。永钢集团年产钢量近400 万吨,因称重计量不准确带来的损失就可达500万元。自从使用无人值守称重系统后, 将称量误差率控制在指标范围内, 给企业带来了直接的经济效益, 实现了企业计量中心对钢坯重量的无人值守计量, 为企业领导掌握连铸车间钢坯生产情况提供实时数据,从而合理地组织、安排生产活动, 为制定计划和作出经营决策提供可靠数据, 提高了生产效率和经济效益。
4 结束语
本文实现的无人值守称重系统于2007年3月投入企业钢坯称量, 经过一年多的使用和考察, 效果很好。系统以其计量准确、快速、功能完备、操作简单、可靠性高等特点, 满足了目前企业自动化信息快速发展的需要。当然, 随着企业自动化系统和现场设备的不断更新, 可以在本系统的基础上进行功能扩展, 更好地满足企业自动化称重的要求。

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除