纺织车间生产管理与监测系统设计

【摘要】文章介绍了一种基于RS-485总线的纺织车间生产管理与监控系统，该系统主要由安装于纺织机的纺机生产监控仪与纺织车间管理软件两大部分组成，通过RS-485总线使织布车间的所有织机形成计算机控制与管理网络，并建立相应的生产管理数据库，实现了从制定计划到生产过程监控，再到生产状况的各种统计。成果可应用于各种新建纺织车间，同时也可以技术改造的方式应用于现有的纺织车间以及印染车间，有利于提升中小型纺织印染行业车间的信息化管理水平，减少管理环节，提高管理效率，从而提高企业的竞争力。

【关键词】生产管理与监测；RS485；纺织车间

随着我国纺织业的发展，许多国内很多纺织企业尽管实现了生产自动化，但也出现了企业管理和生产操作脱节的问题。目前，国内少数纺织企业通过生产管理信息管理自动化改造或实施ERP（企业资源计划）系统等方法，较好的解决了企业管理和生产操作脱节的问题，取得了显著的经济效益。这类解决方案成本普遍较高，市场上实施成本在10万元以下的生产管理自动化改造解决方案极少。本文研制的纺织车间集散型生产管理与监测系统定位于企业上层ERP与底层设备自动控制系统之间，协助企业建立快速反应的、有弹性、精细化的生产管理环境，提高劳动生产率。

1.纺织车间生产管理与监测系统总体方案设计

纺织车间生产管理与监测系统主要由安装于纺织机的纺机生产监控仪与纺织车间管理软件两大部分组成，通过RS-485总线使织布车间的所有织机形成计算机控制与管理网络，并建立相应的生产管理数据库，实现了从制定计划到生产过程监控，再到生产状况的各种统计。

1.1 纺织车间生产管理软件总体设计方案

纺织车间生产管理软件将在Visual Studio 2005平台开发完成，数据库部分采SQL Sever 2005，管理软件通过ADO.NET对数据库进行访问。管理软件包括各类界面操作模块、数据库操作模块、数据通信模块，以及数据统计与分析模块。需要实现纺织车间实时生产数据采集与统计、单台纺织机参数设置、纺织车间员工考勤管理与工作量统计分析以及工资计算、纺织车间员工排班管理、单台纺织机产品与产品统计分析、纺织机维修信息管理与故障率分析、纺织机异常分析等功能。

1.2 纺织车间生产监测仪总体设计方案

纺织车间生产监测仪一方面执行系统管理软件的命令进行相应的控制操作，另一方面，把取得监测数据通过数据通道传送给管理软件，以便工作人员做出相应的操作。监测仪主要用于记录员工在操作纺织机的生产过程产生的数据、产品型号，并根据上位机的要求，将一些重要信息发送到管理软件的数据库中。纺织机生产监控仪在以PIC16F946单片机为核心的硬件平台上开发完成，其硬件电路由数据存储模块、产量检测电路模块、开关机执行电路模块、人机对话电路模块、RS485通信电路模块、产量计算模块组成。

2.纺织机生产监控仪设计

纺织生产监测仪的功能设计：

纺织生产监测仪主要用于记录员工在操作纺织机的生产过程产生的数据、产品型号，并根据管理软件的要求，将一些重要信息发送到管理数据库中。该监测仪的功能可以分为布匹的生产产量计算模块、员工信息和生产数据的设置模块、RS-485数据通信模块和信息存储模块与信息显示，具体功能模块如下：

（1）布匹的生产产量计算模块

布匹的生产产量计算模块由从传感器取到的转轴脉冲数和定时器的定时时间两部分组成。其计数的基本原理是，当转轴的转速一定时，一秒钟脉冲数为定值，一秒钟生产的布匹长度为定值，所以员工生产的产量为每秒钟的产量累加值。

（2）员工信息和生产数据的设置模块

该模块主要完成企业员工在生产时的信息录入并保存，包含以下几个子模块。1）员工号设置：用于设置该机器的使用者，一个员工可以在多台机器上工作，因此一个员工可以在多台机器上设置自己的员工号。2）产品号设置：用于设置工作时的产品型号。3）机台号设置：用于设置机器的工作台号，该号码不可以随便改变，因此在设置机台号时需要同时按下多个按键才能实现。4）机器检修标志设置：设置该机器的检修员工号，并向上位机的管理系统告知该机器正在检修。5）定长设置：用于设置员工必须完成的最低生产产量。

（3）信息存储

该模块主要用于存储设置数据、生产产量和掉电时重要的数据。

（4）RS-485数据通信模块

该数据通信模块的作用是接收上位机数据管理系统发出的命令，并执行相应的操作。该模块应包括以下功能：1）485通信协议编制。2）管理软件命令分析。3）命令执行与发送数据。

（5）人机界面模块

该模块主要由按键和LCD显示组成，该模块应包括以下功能：1）按键识别与处理。2）LCD显示。

3.纺织车间生产管理软件设计

3.1 管理系统数据流分析

纺织车间生产管理软件的数据库采用SQL Server 2005实现。在设计该数据库时，需要通过简单有效的方式对数据进行存取、查询操作。因此需要对管理软件的数据流做详细分析，具体情况如图1所示，当管理员登录并设置好系统工作参数时，管理系统开始对监控仪进行巡检。管理系统发送数据或命令到监控仪的数据流是：由监控仪发出数据请求信号，管理系统对请求信号的命令进行分析，根据命令分析的结果将数据或命令发送到相应的监控仪中。管理系统从监控仪中收取数据的数据流是：由管理系统发出索取数据命令，监控仪就会将要发送的数据准备好，当管理系统巡检到有数据发送时，就将数据进行收取并保存到数据库中。数据存取流是：管理系统与数据库之间的数据存取路径。数据查询流是：管理系统从数据库中取出数据并在屏幕上显示出来。信息管理流是：将员工信息、物料信息等按要求设置好后保存到数据库中。参数设置流是：将串行通信、机台起止等参数设置并保存到数据库中。数据浏览流是：从监控仪获取实时数据并将实时数据在屏幕上显示出来。图1是纺织车间管理软件数据流图。

3.2 操作界面设计

纺织车间管理软件在Visual Studio 2005的开发环境中完成，用C#语言编程实现。该管理软件的操作界面由标题栏、菜单栏、重要信息等组成。其中，标题栏中显示纺织机集散型管理与监控系统。菜单栏为下拉菜单，主要功能为系统管理、实时数据、参数设置、信息管理、异常信息、数据查询与导出和帮助信息等。操作界面程序的设计思想是：从界面的文本框中按要求输入数据，单击按钮，产生单击事件的方法，在方法中访问相应的数据库表格中的数据，并在数据库中进行相应的操作，将访问数据库的结果返回并进行相应的操作，流程如图2所示。

4.结论

设计完成的纺织车间生产管理与监测系统经过现场调试与试运行后正式在项目合作单位投入运行，至今以后半年多时间。期间虽然出现过一些数据库运行不稳定的现象但总体上达到了预先设定的目标，简化了纺织车间的生产记录与管理工作，大幅度的提高了生产管理的工作效率，取得了较好的经济效益。纺织车间生产管理与监测系统如果对监测仪的计量模块进行适当的修改，还可应用与印染等其它企业的生产管理。

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作者简介：金永敏（1978—），男，浙江仙居人，硕士，现供职于浙江工业职业技术学院电气工程分院。

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