【《印刷设备智能监测系统开发设计案例》3300字】

[53]。NI公司在虚拟仪器领域已经成为业界公认的权威，虚拟仪器主要有两种，一种是将计算机嵌入至仪器中，另一种则是将仪器装入计算机中，与传统仪器相比，虚拟仪器具有很高的通用性，使用者可以根据实际需求增加相关的扩展模块。本研究采用第二种虚拟仪器——在全球使用较广泛的Labview，充分发挥计算机处理数据极快的强大功能，通过计算机编程来实现传统仪器的硬件功能。1.2数据库设计1.2.1数据表设计Mysql是一种数据库管理系统，其使用方便、性能极佳、开源并且可以免费使用，在世界范围内得到广泛的学习和使用。同时在通讯方面，Mysql数据库支持ODBC、TCP/IP等连接方式。对于印刷设备产生大量复杂的数据，因此需要建立多个数据表与PC端和移动端监测系统进行映射，数据库表包括：权限管理（权限信息、用户信息）；设备管理（车间信息、设备信息）；采集数据（设备事件、设备状态数据信息、设备工艺参数信息）；产品生命周期管理（车间信息、生产批次信息）共4个模块9张表。如表4-1和表4-2所示，设备信息和设备状态数据信息为最主要的参数，全部表的信息见附录1：表4-1设备信息Tab.4-1Machineinformation编号名称数据类型长度小数位允许空值主键说明1machines_idvarchar200NY机器编号2machines_namevarchar200NY机器名称3buy_in_datadate100YN购买时间4machines_priceint100YN机器价格5machines_typevarchar200YN机器型号表4-1为设备表，其中machines_id为设备表主键，machines_name表示设备名称，buy_in_data表示购买时间，machines_price表示设备价格，machines_type表示设备类型。表4-2设备状态数据Tab.4-2Machinesstatusvalue编号名称数据类型长度小数位允许空值主键说明1machines_idvarchar200NY机器编号2rubber_roll_vibrateint100YN橡胶辊振动3impression_roll_vibrateint100YN背压辊振动4plate_roll_vibrateint100YN版辊振动5oven_tempint100YN烘箱温度6retractable_tensionint100YN收放卷张力7print_speedint100YN印刷速度8collecte_timedatetime190YN采集时间表4-2位设备状态数据表，其中machines_id为设备状态数据表主键，rubber_roll_vibrate表示橡胶辊振动，impression_roll_vibrate表示背压辊振动，plate_roll_vibrate表示版辊振动，oven_temp表示烘箱温度，retractable_tension表示收放卷张力，print_speed表示印刷速度，collecte_timedate表示数据的采集时间。1.2.2数据库与Labview的通讯本文采取OBDC（开放数据库连接）方式和数据库管理软件navicat以及开源LabSql工具包实现Mysql数据库与Labview的通讯。OBDC是建立在连接层上的关系，实现服务器与客户端的安全连接并验证客户端的操作权限。Navicat作为一个可视化的数据库管理工具，其优点主要在于当数据量过大时，也能够完整展示所有的数据，并且与编写sql语句相比，建立或修改数据表信息以及表格中的数据更加便捷。配置OBDC时需确认对应的数据库驱动版本与labview的版本一致，本文采用Labview2017（32位），OBDC驱动也采用32位的。打开控制面板的管理工具，点击OBDC数据源之后选择相应的数据库驱动并配置DSN，输入数据库源并配置Mysql参数即可实现连接。 图4-1Windows系统32位OBDC配置Fig.4-1Windowssystem32-bitOBDCconfiguration在navicat中新建Mysql连接，输入匹配的用户名和密码即可实现连接，测试成功后，即可实现对数据以及数据表的相关操作。图4-2navicat与数据库的通讯Fig.4-2Navicatanddatabasecommunication在上述步骤成功完成后，利用LabSql工具包则可以完成Labview与Mysql数据库的连接，实现在Labview对Mysql数据库的读写功能。1.3监测系统的整体结构针对印刷企业普遍存在的“信息孤岛”问题，本研究对印刷设备在运行过程中产生的状态数据信息、在生产作业过程中的控制参数信息和工艺参数信息、设备所处车间的环境信息等进行了采集、处理和按需调用。在印刷企业的不同层级的人员如企业决策者、设备管理者、生产技术人员以及用户等四个方面分别设计建立数据按需采集处理、数据可视化以及数据应用界面。根据印刷企业的实际需求，研究基于Labview开发数据采集与监测系统。图4-3印刷设备监测系统整体架构Fig.4-3Theoverallarchitectureoftheprintingequipmentmonitoringsystem1.4基于Labview的PC端智能监测系统开发印刷设备PC端智能监测系统的各功能模块以登录界面、企业决策者界面、设备管理者界面、生产技术人员界面、用户界面等五部分进行展示。1.1.1登录界面登录界面包含用户管理模块，主要功能有用户注册、密码登录、增加删除用户、密码修改以及权限管理。印刷车间的设备信息作为企业的隐私，因此必须为系统不同层级的使用者设置账号密码登录和用户权限管理等功能。界面如图4-4所示：图4-4用户登录与管理界面Fig.4-4Userloginandmanagementinterface在拥有登录权限的用户进入系统之前，需要通过注册，用户注册完成后其个人信息与权限将存储在数据库中，同时可以进行修改或删除等操作。在登录时输入其对应的用户名和密码后点击登录，当输入信息完全正确时将提示登陆成功并弹出用户的相关信息，如登陆时间、注册时间等。当输入的用户名及密码错误或不匹配时系统将会无法登录。用户权限管理对于设备监测系统尤为重要，根据对印刷企业的调研结果，本研究将权限分为四类，并根据不同的权限监测与之对应的数据。表4-3不同权限角色对应的数据类别Tab.4-3Datacategoriescorrespondingtodifferentpermissionroles权限等级对应数据企业决策者设备工况、整体状态设备管理者设备控制参数、运行状态数据生产技术人员设备工艺参数用户设备静态信息部分程序框图如图4-5所示：图4-5用户登录模块部分程序框图Fig.4-5Partoftheblockdiagramoftheuserloginmodule1.1.2企业决策者界面企业决策者界面主要包含设备开机、停机、报警、急停、设备速动率等数据，设备总产量、合格品、废品等作业信息，近七日及当日材料利用率、设备利用率、质量合格率等信息。图4-6企业决策者界面Fig.4-6Corporatedecision-makersInterface部分程序框图如图4-7所示：图4-7设备管理模块部分程序框图Fig.4-7Partoftheblockdiagramofthedevicemanagementmodule1.1.3设备管理者界面设备管理者界面主要包含印刷设备状态数据的采集、处理、传输、可视化等功能，此外还包含权重结果显示、劣化度结果显示以及综合状态评估的功能。图4-8设备管理者界面Fig.4-8Devicemanagerinterface数据采集功能模块是将采集的振动数据实时存储至Mysql数据库对应的数据表中，再通过Labview与Mysql实时连接并读取数据，得到背压辊振动、橡胶辊振动以及版辊振动等振动数据的数值，再通过降噪、滤波等预处理得到振动波形图和温度数值；而类似收放卷张力、烘箱温度等控制信息需要从PLC中采集存储至Mysql数据库中，同样形成张力波形图；印刷速度和印刷压力等电机参数可以直接从设备PLC提取，同样能够实现实时的数值显示。振动数据采集界面如图4-9所示：图4-9数据采集实时显示界面Fig.4-9Dataacquisitionreal-timedisplayinterface对于设备管理者来说，印刷设备的运行状态尤为重要。评估指标的阈值设定、劣化度的计算结果、各指标权重的计算结果以及根据前文研究的基于多传感器融合的印刷设备状态评估方法得到的评估结果也在设备管理者界面显示。当印刷设备的状态数据接近设定的阈值时预警灯亮；当其达到或超过设定的阈值时弹出报警框。部分程序框图如图4-10所示：图4-10状态评估部分程序框图Fig.4-10Blockdiagramofstateassessmentpart1.1.4生产技术人员界面生产技术人员界面主要包含印刷设备工艺参数的可视化应用，通过PLC提取数据并存储至Mysql数据库，包括印刷机油墨粘度、版辊速度、刮刀压力、收放卷张力、压版机温度与压力、车间环境温湿度等数据，分别显示设定值和实际测量值。根据实际调研情况，生产技术人员较为关心工艺参数以及电机参数对印刷成品的影响，因此数据的设定值也可以在Mysql数据库中设置。界面如图4-11所示：图4-11监测系统生产技术人员界面Fig.4-11Monitoringsystemproductiontechnicianinterface部分程序框图如图4-12所示：图4-12工艺参数监测模块部分程序框图Fig.4-12P