摘 要 本文作者根据宝钢对光电在线测厚仪信息处理技术的新要求,开发了一套基于复杂可编程逻辑器件和数据库的信息处理系统,实现了信息处理系统硬件电路的小型化、软件设计的模块化、测量数据的数据库存储管理和测量数据的网络传输和远程访问。
关键词 光电测厚仪 小型化 模块化 数据库 网络传输
一、课题研究的背景
上海技术物理研究所研制的冶金光电在线检测仪器已经在国内很多家钢厂轧钢生产线上使用。由于早期采用的是小规模集成电路芯片来构建系统的硬件电路,体积大,保密性差,灵活性低。用户软件运行在DOS环境下,功能少,操作很不方便。随着半导体技术、计算机技术和信息处理技术的发展,原来的在线检测系统的信息处理部分已经不适应在线检测仪器小型化、模块化、信息化和网络化的发展趋势。
根据宝钢对光电在线测厚仪信息处理技术提出的新要求,开发了一套基于复杂可编程逻辑器件和数据库的信息处理系统,实现了信息处理系统硬件电路的小型化、软件设计的模块化、测量数据的数据库存储管理和测量数据的网络传输和远程访问,具有很强的实用价值,目前已经工程化应用到实际生产测量当中,得到用户的好评。
二、光电测厚仪系统构成
如图1所示,光电在线测厚仪主要包括两大部分:一是现场测量和大屏幕显示部分;二是测量控制中心。其中现场测量和大屏幕显示部分由C型测量架、光学系统和大屏幕显示器组成;测量控制中心部分又包含以下几个子系统:硬件电路信号处理系统、计算机软件数据处理系统、打印机。我们将对硬件电路信号处理系统和计算机软件数据处理系统进行改进,以满足用户的需要。
三、信息处理技术的改造
1.硬件信号处理电路
改造后的硬件信号处理电路系统结构如图2所示,系统中的控制时序电路和数字化电路采用复杂可编程逻辑器件CPLD完成,用于计数分频产生CCD驱动需要的时钟信号、整个硬件电路的同步信号、采样控制信号、系统中断信号和二值化后CCD信号的前后沿计数触发信号等逻辑控制信号,并通过计数得到二值化后的CCD信号的前后沿值。替代了原电路中的所有与非、计数和触发电路,大大简化了电路板面积,使硬件电路系统小型化,同时提高了系统的可靠性、灵活性和保密性。
2.测量数据库和用户软件设计
(1)测量数据存储数据库设计
1)数据库选择
要设计的数据库是为了存储在线检测仪在生产线上连续测量一年,至少半年的数据量。根据现场调查,一条生产线一天大约生产钢带500到800根左右,一年当中除设备维修,各种原因停产等因素,生产不到15万根钢带,根据实际测量存储实验,测量500根钢时用Access数据库的大小为2.5Mbyte,1000根时达到5Mbyte左右,基本上成正比增长。由此推算,15万根的测量数据大约为750Mbyte,用Access数据库是能满足要求的。另外,若采用SQLServer数据库,整个系统的成本将大大提高,所以选用Access数据库来存储测量数据和信息。
2) VB6.0访问数据库的途径
在VB6.0中,有两种方式可以在应用程序中建立与数据库的连接:一是通过数据绑定控件访问;二是通过VB提供的数据库对象变量编程访问,即通过数据访问接口访问。使用数据绑定控件有助于应用程序的快速开发,但要开发更为复杂的应用程序,就必须编程通过数据访问接口来访问数据库。Vi-sual Basic6.0支持的数据访问接口主要有三种:数据存取对象(DAO)、远程数据对象(RDO)、Activex数据对象(ADO)。
DAO可以访问所有Visual Basic支持的数据库,默认的数据库是Access,可以直接连接到Access表。DAO最适用于单系统应用程序或小范围本地分布使用。RDO已被证明是许多SOL Server、Oracle以及其他大型关系数据库开发者经常选用的最佳接口。ADO是DAO/RDO的后续产物,适合于服务器端Web/数据库的集成。通过分析和比较,选用DAO作为应用程序与Access数据库的编程接口,在实际设计中还辅助了数据绑定控件,减少了编程量,也加快了软件的开发。
(2)用户实时数据处理和显示软件设计
图3
软件部分的主要功能是将硬件部分通过RS232串口送来的数据经过校正,判别和一些特定算法等处理后得出所测量钢板的厚度,并将测量数值、测量时间日期、测量参数和规格等信息存入数据库,同时可以根据日期,班次和规格等各种条件查询和统计测量结果,并通过打印机打印出查询和统计结果,另外,还可根据需要选择是否将测量结果等信息在单位内部的局域网内传输,这将极大的方便质量检测和控制人员的工作,软件流程图如图3所示。软件部分实现了测量结果的信息化和网络化,比前一代在线测厚仪有了非常大的进步。本系统用户软件采用模块化的设计方法,主要包含以下功能模块:参数设置模块、测量存储显示模块、测量信息查询统计模块、算法选择模块、波形显示模块、修正模块、显示调整模块、数据库备份模块等。各个模块之间既具有一定的独立性,又存在一定的关联,代码具有很好的通用性和可移植性。
(3) 网络数据传输
通过在VC环境下,采用网络编程技术编写动态连接库DLL,然后在VB中调用DLL的方式,借助计算机自带网卡和企业的内部网络实现了网络数据传输。之所以采用这种方式,一是因为VB对底层硬件的访问和操作相比VC具有自身的不足,用VC编程来访问和操作硬件很方便。二是通过调用DLL的方式可以实现应用程序共享代码和资源,降低软件运行时占用的系统资源,有利于系统的稳定性。VB具有面向对象的图形化开发环境,提供了大量的可视化控件,利用它来开发友好的可视化用户界面,可以方便一线工人操作。采用这种方式,实现了测量后的相关信息包括测量结果、当值班次、最大最小值、平均值、公差、是否合格等每次共50个字节的数据实时的传输到远端的服务器或管理部门计算机。
(4) 测量数据网络查询统计
网络数据查询统计要完成的功能是管理人员能在远程的计算机上通过局域网连接到现场测量的计算机上,查看和统计现场生产的情况。我们单独编写了一个在远端计算机上运行的、专门用来查询和统计测量数据的应用程序。采用ADO来实现与现场测量计算机上数据库的连接,实现了与现场测量计算机上运行的处理程序一样的测量数据查询统计功能。
四、课题研究结果
改造前后新老测厚仪信息处理技术的对比见表。
参考文献
[1]闻路红,新一代光电在线检测智能仪器的发展趋势.红外,2001.5
[2]闻路红.热轧钢板激光在线测厚仪信息处理技术的研究,中国科学院上海技术物理研究所硕士论文,2002·
