（控制理论与控制工程专业论文）安全套浸渍生产线计算机群控系统设计.pdf

摘要 根据青岛双蝶集团三条安全套生产线的控制要求，设计与开发了基于组态软件 和关系型数据库的计算机群控系统。该系统主要分为计算机监控系统和生产数据管 理系统两部分内容。 计算机监控系统采用分布式控制结构，选用组态王作为计算机的监控软件，通 过r s - 4 8 5 总线构成通讯网络平台，实现了对三条安全套浸渍生产线的集中监控。这 部分内容首先介绍了安全套生产的工艺流程并提出了系统的整体方案。其次介绍了 硬件系统的设计方案、配置以及对生产过程参数的测量和控制方法。最后介绍了监 控软件系统的设计方案、组态画面的设计和网络发布。 生产数据管理系统部分以m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 为数据库，采用v i s u a lb a s i c 6 o 作为开发工具对系统进行设计，实现了生产数据的存储、查询、报表打印、e x c e l 报表导出以及用户的登录管理等功能。这部分内容介绍了组态王和数据库接口的设 计、v b 和数据库接口的设计、数据库系统的设计和访问界面的设计。 系统具有一些鲜明的特点，比如：在一个组态王工程中实现对三条生产线的群 控，通过组态王实现对生产现场的视频监控，系统还可以将组态画面进行网络发布 该系统经过生产现场的反复调试，最终达到了预期的效果。通过一段时间的运 行和考验，证明它的稳定性、安全性和控制的实时性方面都能满足实际的需要，获 得了良好的经济效益，适用于乳胶行业中小型计算机控制系统的开发和改造，具有 较大的推广应用前景。 关键词：组态王；安全套生产线；计算机群控；数据库；v m u a lb a s i c a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ec o n t r o lr e q u i r e m e n t so ft h r e ec o n d o mp r o d u c t i o nl i n e si nq i n g d a o d o u b l eb u t t e r f l yg r o u p ，t h ec o m p m e rg r o u pc o n t r o ls y s t e mb a s e do nc o n f i g u r a t i o n s o f t w a r ea n dr d b m s ( r e l a t i o n a ld a t a b a s em a n a g e m e n t s y s t e m ) w a sd e s i g n e da n d d e v e l o p e d t h i ss y s t e mi n c l u d e dt h ec o m p u t e rs u p e r v i s i o na n dc o n t r o ls y s t e ma n d p r o d u c t i o nd a t am a n a g e m e n ts y s t e m t h ed i s t r i b u t e dc o n t r o ls t r u c t u r ew a sa d o p t e da n dt h ek i n g v i e ww a sc h o o s e na st h e c o n f i g u r a t i o ns o f t w a r eo fc o m p u t e r t h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r kf l a tw a sb u i l t 、析也r s - 4 8 5b u si nt h i sc o m p m e rs u p e r v i s i o na n dc o n t r o ls y s t e mw h i c hw a st or e a l i z et h e c e n t r a l i z e ds u p e r v i s i o na n dc o n t r o lo ft h r e ec o n d o mp r o d u c t i o nl i n e s f i r s t l y , c o n d o m p r o d u c t i o np r o c e s sw a si n t r o d u c e da n dt h ew h o l es c h e m ew a sd e s c r i b e di nt h i sp a r t s e c o n d l y , t h ed e s i g ns c h e m eo fh a r d w a r es y s t e m ，t h eh a r d w a r es y s t e mc o n f i g u r a t i o na n d t h em e a s u r ea n dc o n t r o lp l a no ft h ep r o c e s sp a r a m e t e r sw e r ei n t r o d u c e d t h i r d l y , t h e c o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ed e s i g ns c h e m e ，t h ed e s i g na n dd i s t r i b u t i o ni nt h en e t w o r ko f c o n f i g u r a t i o np i c t u r e sw e r ei n t r o d u c e d t h ep r o d u c t i o nd a t am a n a g e m e ms y s t e me m p l o y e dm i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 舔 t h ed a t a b a s ea n dv i s u a lb a s i c6 0a st h ed e v e l o p m e n tt o o lt or e a l i z et h ef u n c t i o n so f s t o r a g ea n dq u e r yo fp r o d u c t i o nd a t a , t h er e p o r tp r i n t i n g ，t h ee x p o r to fr e p o r tw i t he x c e l f o r ma n du s e rl o g i nm a n a g e m e n t i nt h i sp a r t ，t h ei n t e r f a c ed e s i g nb e t w e e nk i n g v i e wa n d d a t a b a s e ，t h ei n t e r f a c ed e s i g nb e t w e e nv ba n dd a t a b a s e ，t h ed a t a b a s es y s t e md e s i g na n d t h ea c c e s sp i c t u r e sw e r ei n t r o d u c e d t h e r ea r es o m eb r i g h tq u a l i t i e si nt h i ss y s t e mi n c l u d i n gr e a l i z i n gt h ec e n t r a l i z e d g r o u pc o n t r o lo ft h r e ec o n d o mp r o d u c t i o nl i n e si no n ek i n g v i e wp r o j e c ta n dv i d e o s u p e r v i s i o na n dc o n t r o l ，d i s t r i b u t i n gt h ec o n f i g u r a t i o np i c t u r e si nt h en e t w o r k t h ed e s i r e de f f e c tw a sa c c o m p l i s h e dt h r o u g ht e s t i n gt i m ea f t e rt i m ei nt h ep r o d u c t i o n s c e n e t h i ss y s t e mh a se n d u r e dc i r c u l a t i o na n di n s p e c t i o nd u r i n gap e r i o do ft i m e ，t h e r e s u l ta p p r o v e dt h a ti t ss t a b i l i t y , s a f e t ya n dc o n t r o li nt i m ea l lc a nf u l f i l lt h ep r a c t i c a ln e e d i tm a k e sg o o de c o n o m i cb e n e f i t s ，p r o v i d e sak i n do fn e wa p p r o a c ht od e v e l o pa n dr e f o r m s m a l la n dm e d i u m - s i z e dc o m p u m rc o n t r o ls y s t e mi nt h el a t e xi n d u s t r ya n dc o u l db e w i d e l yp r o m o t e d k e yw o r d b ：g i n g v i e w ；c o n d o mp r o d u c t i o nl i n e ；c o m p u t e rg r o u pc o n t r o l ； d a t a b a s e ；v m u a lb a s i c 学位论文独创性 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。文中 依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上 已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成 果。 本入如违反上述声明，愿意承担由此弓l 发的一切责任和籍果。 论文作者签名：了哥磊 隧耪：7 0 p 7 年参月声母 f 学位论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作晶，知识产权麴属学校。 学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校 盾发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为 青岛大学。 本学位论文属于： 保密口，在年解密后适用于本声明。 不保密b ( 请在以上7 5 框内打“4 ) 论文作者签名： 磊日期；矽7 年g 月厶日 导师一乡破一嗍m 糊必日 ( 本声明的敝权鹅青岛大学所有，未经许可，任何单位及任何个人不褥擅自使用) 9 1 第一章绪硷 第一章绪论 1 1 安全套生产的国内外研究现状 1 1 i 国外研究现状 据海关提供的资料显示，我国进口安全套来自于英国、美国、日本、瑞典、马 米西亚、韩国及我国台湾、香港等1 2 个国家和地区，共有3 0 多个品牌，1 2 0 多个 包装规格【】。全球的安全套的生产中英国、美国、日本和中国是四个产销大国， 国际上生产安全套比较著名的公司有英国的s s l 集团公司、美国的安塞尔、恰恰( 即 战神) 和日本的冈本等1 2 1 。 s s l 集团公司的前身英国伦敦橡胶公司( l r o 于1 9 2 9 年首次注册了杜蕾斯 ( d u r e x ) 商标，已有7 0 多年追求卓越的生产历史t 3 ，并逐渐发展成为世界著名的安 全套品牌。杜蕾斯安全套品牌占据了世界4 0 亿安全套市场份额盼2 6 闱，是世界安 全套第品牌。杜蕾斯品牌见证了现代安全套很多先进技术的发展。包括第一个润 滑安全套、第一个符合人体解剖学形状的安全套，以及最近世界上第一个非橡胶安 全套。在其生产领域+ 1 9 5 1 年l r c 研发出历史上第一条全自动生产线，提高了安 全套的生产速度。1 9 5 3 年l r c 的工程师开发并推出了电子检测设备。其后杜蕾斯 首先研发了安全套自动生产的标准技术，把安全套定型器浸渍于乳胶液中，这种方 法至今仍是大多数安全套生产的基础。而杜蕾斯先进的“电子针孔测试”技术也极 大的提高了安全套生产的质量，其过程是将安全套套在高压金属定型器上拉展，如 遇到电流中断，表示安全套未能通过测试，有关产品将会作废，这样确保了安仝套 不会有细小的“砂眼。整个制造过程总共要经过2 0 0 次以上的测试，所以产品能维 持一致的优良品质。 美国著名公司切迟杜威有限公司于2 0 0 4 年全面收购了特洛伊的安全套品 牌。特洛伊是著名的安全套品牌，具有九十年的历史，在当今北美( 美国、加拿大) 市场占有量选到7 5 。其产品通过欧盟的检测标准和中国政府的相关产品c c c 强 制认证及国家标准，每个特洛伊安全套经过三次严格的电子检测，胶瑰厚度均匀。 日本第一大安全套品牌一冈本，约占日本全国总销量的6 5 ，在日本销量第 一，已成为日本安全套的代名词。冈奉公司于1 9 3 4 年在日本历史上第一次研制成功 乳胶安全套。在1 9 4 t t 9 4 3 年，团本公司首先刨造出自动化生产机器，井顺利将功 能改良，从此抛弃了落后的安全套手：l = 作业，使之产业化。闻本采用独有的 s h 髓r i d n 物料制造，加上严格的真空测漏、针孔、拉伸、爆破压力等测试，并且 穿行二次电子考验，生产出的安全套全球最薄。 青岛大学硕+ 学位沧文 纵观上述三家著名的国外安全套生产厂家生产工艺水平极高主要集中在检洲 环节，如杜蕾斯先进的”电子针孔测试”特洛伊安全套经过三次严格的电子检测等。 并且这些厂家都搬早的完成了先进自动化的生产模式，极大地提高了安全套的生产 效率。 i 1 2 国内研究现状 安全套生产在我国已经有近6 0 年的历史。我国安全套的生产在新中国成立后才 逐渐走上正规化生产道路的，其生产技术己由最初的以手工操作为主的作坊式生产 发展到今天的自动化生产方式。 1 9 4 9 年前我国不能生产避孕套。解放后只在上海小作坊生产，其产品壁厚、 易破。 1 9 5 5 年，国家在广州筹建避孕套生产厂。 1 9 6 5 年，天津引进了一套日本避孕套联动生产线，产品实现机械化生产。 1 9 9 8 年，世界知名安全套名牌“杜蕾斯片在中国青岛合资正式扎根。中国著名 的安全套生产商青岛双蝶集团股份有限公司与世界著名的安全套生产商s s l 集团成 立了青岛伦敦国际乳胶有限公司，井引进了世界先进的自动化生产设备及工艺技术， 是中国第一家生产国际品牌安全套的公司。 目前我国国家定点生产安全套的桂林乳胶厂、广州橡胶厂、青岛双蝶集团股份 有限公司、上海乳胶厂、天津乳胶厂、大连乳胶厂、沈阳乳胶厂等7 家企业共有生 产线3 0 条左右，安全套年生产能力达2 0 多亿只。在生产技术方面来看，经过几十 年的努力，我国安全套生产行业已经总结出一套适合我国国情的安全套生产技术。 七家国家安全套定点生产企业均具有较好的研发能力，能针对生产上出现的问题及 市场需求不断推陈出新，确保产品质量。 比较突出的是广州广橡集团双一乳胶厂研发的安全套生产线的数据采集和监控 系统嘲已经达到了十分先进的水平，该系统由八通道巡检仪、p l c 、工控机和工业 控制组态软件组成，具有故障自诊断功能，可根据采集的数据自动判断出有偏差的参 数或出现故障的具体部件，在大大提高生产线自动化水平的同时还可降低故障率和 缩短故障时间。但是该系统只用于单独的生产线上，并且参数的控制并没有完全摆 脱人工作业。 总体来看，我国安全套生产领域的自动化程度仍然落后于国外先进水平以及国 内其它行业的生产水平。 1 2 选题背景及意义 据国务院防治艾滋病工作委员会办公室、卫生部、联合国艾滋病中国专题组所 发布的数据，截至2 0 0 7 年底我围现存艾滋病病毒感染者和病人约7 0 万，2 0 0 7 年新 2 第一章绪论 发艾滋病病毒感染者约5 万，感染者处于不断增加的趋势，目前我国已进入艾漱病 流行的快速增长期，防治工作变得刻而容缓。国务院在中国预防与控制艾滋病中 长期规划指出，在广泛宣传预防s t d s 、h i v 和a i d s 知识的同时，应采取的行动 措施之一是“要积极推广使用安全套”嘲。中国性病艾滋病预防控制中心也己制订安 全套推广计划，安全套是应用最广泛的一种避孕工具，对人体无任何不良影响，而 且还能预防通过性交传播的一些疾病，如淋病、梅毒、艾滋病等。一些专家也认为 使用安全套是预防s t d s 和a i d s 晟有效的措施，其取重保护作用长期以来一宜受 到包括w h o 在内的多个国际卫生组织的认可c 7 】。近年来，国内外一些研究证明： 使用安全套对于防治艾滋痛等性传播疾病的有效性能够达到约6 9 争扣- 9 4 睁l l l 。 安全套承担着如此重大作的用和责任使我们对于其生产的质量和数量有了严格 的要求，但是强内安全套生产的现状却不容乐观。国内大部分生产厂家仍是设备落 后，自动化程度低，产品质量难以保 芷，生产率低，管理落后，没有竞争力，多数 厂生产的安全套优等品率尚不到5 0 1 2 1 。国内七家传统的国家定点生产企业生产， 检测的自动化程度和产品质量基本合格，但是由于其行业的特殊性他们整体的自 动他水平仍是远远低于国内其他行业。进一步研究高精度低成本的自动化生产系统 以及在同行业中进行推广，精确地调节生产过程中的各种参数以期生产出更多优质 产品的要求迫在眉睫。 1 9 9 8 年青岛双髌集团和拥有“杜蕾斯”世界品牌的英国s s l 国际集团合资建立了 青岛伦敦国际乳胶有限公司。在几年的合作过程中，取蝶集团积累了大量的生产和 管理经验，并且独立研制出了三条国内先进的浸渍生产线，但其丈部分参数( 温度、 浆位等) 的控制与调节都在现场人工执行，不能精确地控制在某一个数值。而且其自 动程度也有待提高，距离目前流行的先进自动化生产还有很大差距，这影响了产品 的质量、数量和生产效率的进一步提高。青岛双蝶集团的领导和内部人士认清了这 种不足，努力寻求对生产控制系统进行重新设计和改造。近几年来，青岛大学自动 化工程学院与青岛双蝶集团段份有限公司一起。对乳胶安全套浸渍生产线计算机控 制系统进行了深入的分析与研究，积累了很多的经验，共同研制了这套计算机群控 系统，借鉴目前迅猛发展的自动化网络技术i ，轭l 叼f ，研，实现在线实时监控、数据采集 与远程控制，达到网络环境下的多条生产线的群控功能。整个计算机群控系统在国 内外同行业中均属于较为先进的系统，对于建成国内安全套行业示范基地、提高乳 胶行业的生产自动化水平有着十分重大的意义。 1 0 本课题的研究内容 本课题的主要内容是为青岛双蝶集团的三条安全套浸渍生产线设计计算机群控 系统。针对安全套生产线的控制要求，整体结构采用分布式结构f 6 i t t ，使用r s 4 8 5 青岛大学硕士学位论文 总线构成控制网络信息交换平台。使用工业控制组态软件设计计算机监控系统，实 现对生产过程的控制和监视，并可在i n t e r n e t 网上发布测控信息并进行远程监控。设 计生产数据管理系统将生产过程中的实时数据存储到关系型数据库，并实现数据的 查询、报表打印等功能。 本文组织结构如下： l 、在第二章中介绍了安全套的生产工艺流程，提出了系统的设计要求，并设计 了系统的整体方案。 2 、第三章主要是关于系统的硬件设计和配置。首先对硬件设计方案进行了说明。 其次对硬件的选型、技术参数、配置安装等进行了详细的描述。最后设计了过程参 数的控制回路和采集通道。 3 、第四章设计了计算机监控系统。该章对监控软件的选择、监控体系的方案、 各种监控画面的设计以及网络发布进行了分别介绍。 4 、在第五章中，详细的介绍了使用s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库和v i s u a lb a s i c6 0 开发工具设计生产数据管理系统的内容，其中包括组态王和数据库的接口设计、v b 和数据库接口的设计、数据库系统的设计和v b 界面设计。 5 、第六章研究了系统的抗干扰措施，对系统进行了调试，并对硬件和软件调试 的方法和经验进行了总结。 6 、最后对全文进行了总结和展望。 4 第二章系统的总体设计方案 第二章系统的总体设计方案 2 1 安全套生产工艺流程及测控要求 2 1 1 生产线简介 目前青岛双蝶集团共有四条安全套浸渍生产线，其中三条已经实现了自上而下 的计算机群控，为第二代系统，本课题圈绕此三条生产线展开。另外一条仍处于人 工控制，属于开发前的第一代系统。实现了计算机群控功能的三条生产线的代号分 别为a l 2 1 、a l 2 - 2 和a l 2 3 。 a l 2 x 字母和数字所代表的含义如下： a a 封q u a r tt a o ( 安全套) ； l - l i a nd o n g ( 联动) ； 2 第2 代； 第x 条，x = i 、2 或3 。 每条生产线具有洗模、三次浸胶、烘干、脱模以及产品收集等功能，装备有 大量的传感器、变送器、执行机构等，实现了对安全套生产的联动控制。 2 1 2 生产工艺流程 安全套生产的主要原料为液态乳胶，辅助原料为碱水、有机酸、香精等。工艺 流程( 如图2 。l 所示) 主要分先洗模、浸胶、烘干、卷边、脱套等工艺。每一只安全套 都要经过以上环节然后送至电检中心检验完毕后包装成品。其中浸胶工艺的水平直 接影响刘成晶的品质，是生产的关键环节。为了保证套膜的厚度均匀性和避免产生 细小的“砂眼”，目前的浸胶工艺均采用三次浸胶技术。 圈2 1 安全套生产王艺流程 下面对主要工艺作简要的介绍： 青岛大学硕十学位论文 l 、洗模工艺 洗模工艺包括一系列过程，使模具在进行浸胶之前得到彻底清洁。 第一步要进行浸酸。经过脱套工艺之后的模具，带有大量的碱性物质碱水， 对浸胶的质量有所影响，因此模具须通过无害的有机酸进行浸泡，以使酸碱产生中 和效应。经过浸酸中和过程之后，模具上可能带有少量的有机酸，使用洗模滚( 带有 海绵) 洗刷模具体，然后通过清水喷淋将有机酸洗净。最后使用去水滚轮( 带有海绵) 将模具上的水洗净。在此阶段我们要对洗模水的温度进行测量。 2 、浸胶、烘干工艺 经过洗模后的模具具备了清洁、卫生的条件，此时进入浸胶、烘干工艺流程。 此工艺包括三次浸胶和四段烘干，两者交替进行，在第四次进行烘干之前还要对半 成品安全套进行卷边处理。经过这一阶段基本能够保证模套厚度均匀性、无细小的 “砂眼”。在此阶段需要对乳胶温度、浆位和烘箱温度等重要参数进行测量和控制。 3 、脱套工艺 经过以上工艺，产品基本成型，可以进入脱套阶段。为了使脱模容易，带有安 全套的模具首先要进行碱水浸泡处理。经过在碱水槽中的浸泡，安全套对模具的粘 性变小，此时再进行清水喷淋，从模具上方喷淋清水将安全套冲刷下来进入特定的 管道流入成品槽中等待检验。在此阶段需要对碱水的温度进行测量和控制。 2 1 - 3 设计要求和控制精度 l 、自动控制要求 ( 1 ) 一次胶、二次胶、三次胶浆位的监测与控制，浆位控制精度为士0 0 0 2 m 。 ( 2 ) 洗模水温度的监测与控制，温度控制精度达n + o 1 。 ( 3 ) 一次胶、二次胶、三次胶温度的监测与控制，温度控制精度达到士o 1 。 ( 4 ) 碱水槽温度监测与控制，温度控制精度达n + o 1 。 ( 5 ) 1 号烘箱、2 号烘箱、3 号烘箱、4 号烘箱温度监测与控制，温度控制精度达 n + o 1 。 2 、自动监测要求 ( 1 ) 浸胶室的温度和湿度显示，温度测量精度为士0 5 ，湿度测量精度为 - 4 - 3 0 r h 。 ( 2 ) 碱水浓度和9 个乳胶停放罐温度显示，浓度测量精度为- 4 - 0 1 ，温度测量精 度为士o 5 。 ( 3 ) 生产线车速显示。 ( 4 ) 利用摄像头对生产线进行视频监控。 3 、自动记录要求 6 第二章系统的总体设计方案 ( 1 ) 产品总计数。 ( 2 ) 班组产品总计数。 4 、网络环境下的系统测控功能实现 ( 1 ) 可实现网络环境下憋三条生产线群控功能。 ( 2 ) 可在i n t e m e t 网上发布生产线测控信息和进行远程监控。 5 、生产数据管理系统的设计 ( 1 ) 关系裂数据库数据信息的存储。 ( 2 ) 数据信息的查询、报表打印。 2 。2 系统总体设计方案 根据当前计算机控制技术的发展，系统总体采用分布式控制结构，即以分数控 制、集中操作、综合管理为设计原则1 1 8 】f 1 9 】。为节约成本并便于工作人员进行监控， 特将三条生产线的控制设备集中连接到一台工控机上进行群控，系统群控方案结构 图如图2 2 所示。此系统使用r s - 4 8 5 总线构成控制网络信息交换平台，由一个主节 点( 个人计算机) 帮三条生产线静从节点( 贬当模块、智麓调节器等) 组成。主节点监 控和管理所有的从节点。从节点进行测量与控制生产线工艺参数，配置各种测量传 感器、变送器、执行机构。用组态王软件实现管控一体化，具有视频监控功能并可 在i n t e m e t 网上发布测控信息和进行远程监控。为了进一步提高综合自动化水平，使 用v i s u a lb a s i c6 0 设计了以s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库系统为核心的生产数据管理系 统，实现对实时数据的存储和对历史数据的查询。 圈2 2 系统群控方案 7 青岛大学硕士学位论文 第三章系统的硬件配置与过程通道设计 3 1 系统硬件结构体系 此系统是将a l 2 1 、a l 2 2 和a l 2 3 三条生产线进行集中监控并进行网上发布， 硬件体系整体上可以分为远程监控管理层( 厂长、经理办公室等) 、监控层( 监控室) 和现场层( 车间) 三层结构，系统的硬件体系结构如图3 1 所示。 图3 1 系统硬件体系结构 远程监控管理层( 厂长、经理室) ，可通过局域网远距离查看三条生产线的运行 情况( 和控制室监控的画面完全相同) ，包括现场的胶温、浆位和箱温等重要参数的 实时数据和实际生产状态，并可打印系统参数报表和各项参数曲线，对整个生产过 程进行监督、管理和决策。 监控层( 监控室) 设在生产线所在的车间附近，对整个生产过程进行控制和监测。 监控室是整个计算机群控系统的核心，完成监控过程中最主要的工作，负责对胶温、 浆位和箱温等参数进行采集与控制，完成报表的生成、打印，向管理层提供数据和 发布画面，同时对值班操作人员实现自动化管理。控制室的监控机选用研华原装工 控机( i n d u s t r i a lc o m p u t e r6 0 2 ) 。由于控制和采集设备数量庞大，在工控机内部装有研 华p c i l 6 1 2 b u 串行通信卡为工控机增加四个支持r s 4 8 5 协议的串口。这四个串口 将三条生产线的研华亚当模块( a d a m - 4 0 1 7 、a d a m 4 0 8 0 ) 和智能调节器( 理化r e x d 9 0 0 ) 连接，完成对现场数据的采集、显示和控制功能，并通过生动形象的图形组态 出监控画面，实现了运动状态的监控。此外，通过工控机上的视频采集卡和摄像头 实现了对生产状态的可视化监控。 8 第三章系统的硬件配置与过程通道设计 现场层位于生产线所在的车间内部。现场变送器采集乳胶的温度、浆位、烘箱 温度和产品计数等信号，并将信号传输到监控室的亚当模块和智能调节器进行信号 处理。现场层还存在着大量的执行机构( 交流电机、电动调节阀等) 实现对温度、浆 位的控制。 3 2 系统硬件配置 3 2 1 工控机硬件平台 考虑到工业现场具有灰尘多、电磁场力干扰强等特点以及监控机的连续作业等 要求，选择工控机作为整个系统最主要的监控计算机，实现对现场信号的采集和控 制。工控机( i n d u s t r i a lp e r s o n a lc o m p u t e r _ - i p c ) 即工业控制计算机、产业电脑或工业 电脑，是一种加固增强型的个人计算机。此系统采用研华公司的工控机并安装一些 必要的外围设备构成工控机硬件平台。 1 、工控机配置 采用i p c 6 0 2 p 3 2 5 z b e 型号的研华工业控制计算机，输入信号为1 1 5 2 2 0 2 3 0 v a c ，6 0 5 0 h z ，1 0 5 5 a ，带两个r s - 2 3 2 串口、显卡和三星液晶显示器。原工控机 没有网卡，为了进行监控画面网络发布，使得远程监控得以实现，特安装了d l i n k 公司的d f e 5 3 0 t x 型号网卡，并连接到企业内部局域网上。同时工控机连接有打印 机，对生产报表进行打印。 2 、研华4 端口串口卡p c i l 6 1 2 b u 系统采集和控制三条生产线的数据信息，使用到3 6 块理化智能调节器和15 块 研华a d a m 4 0 0 0 系列模块，这些设备支持r s 4 8 5 串口通信方式。研华工控机本身 带有两个支持r s 2 3 2 通信方式的串口，每个串口最多只能连接3 2 个同一类型的设 备，这造成了通讯串口不足的问题，给实际通讯带来了麻烦。为此我们采用增加工 控机r s 一4 8 5 串e 1 的方案，即选用研华串口卡p c i l 6 1 2 b u ( 如图3 2 所示) 给工控机增 加r s 4 8 5 串口。第一个串口连接a l 2 1 生产线的智能调节器，第二个串口连接a l 2 2 生产线的智能调节器，第三个串口连接a l 2 3 生产线的智能调节器，第四个口连接 三条生产线的研华a d a m 模块，此串口卡安装在主板上的p c i 扩展槽上。 研华串口卡p c i 1 6 1 2 b u 是p c i l 6 1 2 系列之中的一种，规格如下： p c i 一1 6 1 2 b u 是一款兼容p c i2 1 总线规格的4 端口r s 2 3 2 4 2 2 4 8 5p c i 通信卡 p c i 一1 6 1 2 b u 自带有d b 3 7 转四个d b 9 针型连接器通讯电缆，外形如 图3 3 。d b 9 针型连接器r s 4 8 5 通讯方式的管脚定义如图3 4 所示。 9 青岛大学硕士学位论文 铲 臂脚序号信号名称 i d a t a 2d a t ：a + 3 4 5g n d 6 7 8 9 图3 2 p c i - 1 6 1 2 b u 四串口卡图3 , 3 串口通讯电缆图3 4 连接器管脚图 使用及配置过程： ( 1 ) 安装驱动程序 驱动程序必须在板卡硬件安装之前进行安装。自带的光盘以及研华官方网站均 没有p c i 1 6 1 2 b u 板卡的驱动程序，但是由于p c i 。1 6 1 2 b u 属丁p c i 1 6 1 2 u 系列串 口卡而p c i 1 6 1 2 u 串口卡系列的驱动程序都是一样的，可以在研华官方网站下载 最新的p c i - 1 6 1 2 u 驱动程序进行安装。 ( 2 ) 板卡通讯接口配置 板卡支持r s - 2 3 2 ，r s - 4 2 2 ，r s 4 8 5 三种串行通讯接口标准。在板卡上，跳线 j p l 、j p 5 ，p 2 、r p 6 ，i p 3 、坤7 ，i p 4 、j p 8 ，分剐用于设置通道l 、2 、3 、4 的通讯 方式，并且每个通道的通讯方式可以单独设置。在本项目中要将四个通道都设置成 r s 一4 8 5 方式，即首先要将跳线_ i p 5 、j p 6 、j p 7 、j p 8 设在4 2 2 4 8 5 的位置上，并且对 应的跳线j p i 、j p 2 、j p 3 、j p 4 设置在4 8 5 的位置上，这样四个通道都配肯0 为r s 4 8 5 方式。通道1 的r s - 4 8 5 通讯方式设置如图35 所示。 m。jpl 图3 5 通道1 跳线设置 ( 3 ) 安装板卡 切断训算机的电源，将板 插入计算机的p c i 插槽中。启动计算机，操作系统 会提示发现新硬仆。自动搜索并且安装驱动程序。 ( 4 ) 检查硬件安装情况 在工控机操作系统的“设备管理处”查看四个串口是否安装完毕。安装完毕后 “设各管理处”如图3 6 所示。 第= 章系统的硬件配置j ，过f 通道设“ 女# 嘿】女n 女 g m ) 岛冒昌自理 一盘眦 一 ”od m d 一_ 骆女 + 罾洲“m $ 蠕 q * “- 椭 一，嗣重雹蕾崛雹 ，q e k s e r ip o r tc 】 省 d r n t e d 肛s * r i dp o t t o “) j a d e p t t c hm “df “tc 0 1 5 ) j m v 4 t a e l ap c is e rl df o r t ) ? e rh 目】m # 口t l 】 j m 口l ， * $ $ 口 舯川c i b l 2 r l er - “”h l d = e i e nk i 一1 8 1 2s e ss l r 1 4 e x 哥h # 謦祝日 b 2 女 v 图文6 设备管理赴硬件安蛙情况 ( 5 ) 测试硬件 测试硬件的目的是检测安装的通讯板卡能否正常通讯。方法是选择任意两个添 加的串口，用电缆连接，然后使用串口测试程序在两个串口之间收发数据。如果可 以收发数据说明板卡通讯正常已经可以使用。 3 、视频采集卡 视频采集卡选用a v e r m e d i a t v c a p t u r e 9 8 圆刚多功能视频卡。这种视频卡集视 频捕捉、拍照、录像等功能于一体，采用优秀的p c i21 总线设计，专业级的图像处 理芯片，支持全屏幕制式a v i 及b m p 格式动静态视频捕捉支持v i d e o f o r w i n d o w s 二次开发。 4 、硬件加密狗 硬件加密狗是组态王软件使用的一种授权方式，这种加密过的硬件接口为d b 2 5 针，使用时安装在计算机的并行接口之上。它分为运行狗和开发狗运行狗只能在 软件运行时使用，而开发狗则用于软件运行、开发两种方式。硬件加密狗有点数限 制，需要根据工程的通讯点数的不同分别购买，此项目使用5 1 2 点运行狗。 3 22r s - 4 8 5 总线通讯网络 l 、通讯总线的选择 一般将公共数字传输通道称为总线。针对不同的数据传输特点，通信方式有两 种：串行总线和并行总线。并行总线传输速度快、效率高，在短距离数据传输中得 到广泛应用。串行通信方式是指在发送端将并行数据通过某种机制转换为串行数据， 青岛大学硕士学位论文 经由通信介质( 有线或无线) 逐位发送出去，而在接收端通过某种机制将串行数据恢 复为并行数据的通信方式。串行通信是将数据一位一位地传输，它只需要一根数据 线，因此，采用串行通信方式可以节约大量的电缆导线，硬件成本低。对于远距离 数据通信，串行方案几乎是唯一的选择。本系统对数据通信速度无特殊要求，因此 选择串行通信方式。 串行标准总线的典型代表包括r s 。2 3 2 c 、r s 4 2 2 、r s 4 5 8 和u s b 总线等。u s b 总线在工业自动化控制领域应用还不是特别广泛，许多设备不具有u s b 通讯接口。 r s 2 3 2 总线只适用于短距离( 1 5 m ) 、