0 前言
在纺织企业中,织布车间是成品部门,一般大中型企业有生产织机近千台,产品的产量、质量与纱的质量有关,同时与织机的维修、保养、挡车技术及生产管理有关。如果由人工统计每台织机、每个人、每个班组的产量,既浪费人力、时间,统计又不及时,更难以做到对停时、停次、停车性质的统计。为了做到科学管理,充分调动生产工人的积极性,分清职责范围,将产量质量落实到人,到机台,采用微机先进技术对生产状况进行监测,并打印报表,是实现现代化科学管理的必要途径。
本文介绍的是为本溪纺织厂设计的利用微机技术在织布车间进行大型数据采集、处理的应用实例。
1 系统组成
1.1 任务的确定
在织布车间每台织机都是24小时连续运转,在每一个班中应分别统计出一台织机的产量、停时、停次,并确定是经停?纬停?由此判断出故障的部位,为大、中、小检修提供可靠的科学依据,并由每一台织机的产量统计出每个人一班的产量(每个人同时负责20几台织机),每个班组一班的产量,整个车间的一班产量。
全车间有生产织机960台,每个机台安装4个传感器,分别用来测量布长、总停、经停、纬停,这些均为脉冲信号(开关量),共需测量的开关量达3840个。
1.2 系统组成
为完成这庞大的数据采集任务,并以此为依据,为现代化管理提供各种报表,我们设计了主从2级分布式结构的微机采集监测系统,系统结构框图见图1。
主机选用了IBM-PC机,负责全部的数据管理和报表打印工作,它采用人机对话方式,可根据生产要求,随时修改品种系数,工种区位变更,班组人员,挡车数量变化等参数,可定时,随时与下位机进行通讯、检查、收取有关的生产数据,并可以离线运行,提高了主机的利用率。
从机共有4个由8031构成的最小应用系统,4个单片机子系统分担960台织机的巡检任务,设计上令每个子系统承担256台织机的巡检,每个8031单片机子系统均构成一个独立的数据采集系统,对所承担的机台区域进行巡回检测,采集数据进行处理,在每个班次结束时,同主机进行通讯,将本班所存信息送往主机。
2 从机硬件系统设计
在从机的硬件电路设计上,采用了性能价格比较高的8031单片机及存贮芯片2764、6264、8155、8279等构成最小应用系统。
2764中存放有监控程序、巡检程序及通信程序。
6264是8K RAM,为数据存贮区,采集的数据经处理后,送入RAM中保存,以备现场显示及通讯用。为防止突然掉电使RAM中数据丢失,本系统中采用RAM的掉电保护电路,当发生掉电时,由备用电池给6264供电,维持其内容不变。
由于每个子系统承担256台织机的巡检,每台织机安装有4个传感器信号,每台从机共有1024个开关量需要采集。像这样大量的数据采集,如果采用常用常规的开关量检测方法,即一个开关量由一根I/O口线检测,256个机台的4种信号,则需1024根I/O口线,这需要扩展大量的I/O口,将使系统结构繁杂,体积加大,成本增高,与现场的传输线达千条以上,出现故障也不易查找。
为避免上述弊病,在设计中采用了分时多路驱动和多路回收原理。即选用多路选择开关实现分时多路驱动,现场布线采用矩阵结构实现多路回收,见图2所示。
矩阵结构选为16×16,多路选择开关选用DG526B,DG526B是16路单端输入、并具有锁存功能,地址选择线A0～A3接到8155的PC0～PC3,由PC0～PC3的输出状态选择16路行驱动地址。每根驱动线上挂16台织机,每台织机的4个检测信号经4选一开关电路DG529选通某一种传感器信号进行输出。选通信号A0、A1接至8155的PC4、PC5,由PC口控制选通传感器的类别。16路回收信号送至8155的PA、PB口,同样DG529也具有锁存功能。8155作为数据采集的I/O专用口,由PC口输出巡检地址,传感器类别,由PA口、PB口输入采集的数据,为防止现场的强电磁干扰,中间经光电隔离。
由于采用矩阵译码技术,使传输线减小到最少,仅需(4+1)×16=80根传输线就完成了1024个开关量的采集任务,并且节省了大量的I/O口,设计中只需扩展1片8155和1片DG526B、8片DG529,使硬件电路结构简单,可靠性提高,系统成本大为降低。
3 系统软件设计
系统软件主要包括两部分:
(1)上位机系统管理软件 包括双机通信软件、生产报表软件。
生产报表软件,可根据用户要求,随时显示、打印各种生产报表。
(2)下位机软件 包括数据采集处理,个人产量随机显示,通信软件。
数据采集处理软件见图3所示。
首先由PC口输出巡检地址和传感器类别信号,由PC口的PC3-PC0确定16路驱动地址,PC5-PC4确定4种传感器。
本次采集的数据经8155PA口、PB口进入CPU,PA、PB口每1位代表了16台织机的某一个传感器状态,PA口、PB口数据连读3次,经滤波后送入位寻址区,等待进行数据处理。
数据处理子程序是处理上次采集的数据。在编程中充分利用了8031的位操作的优越性,利用检测每1位的状态来使相应机台的信号累加单元加1。同时利用此段时间,建立稳定的驱动地址。
4 结束语
本系统经过几年的运行,证明系统性能稳定、可靠,报表数据准确、及时,深受用户的欢迎。
参考文献
[1] 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京航空航天工业大学出版社.
