棉纺厂织布机监控系统数据采集软件的设计与实现

棉纺厂织布机监控系统数据采集软件的设计与实现

棉纺厂织布机监控系统数据采集软件的设计与实现

Data Acquisition Software for Loom Monitoring System: Design and Implementation

黄 浩 张延迟 王维庆*

Huang,Hao Zhang,Yanchi Wang,Weiqing

摘要：本文在对织布机监控系统功能、体系结构分析的基础上，提出了系统实现的3层体系结构。给出各层应用软件的结构和数据采集程序的框图，各控制层之间通讯链接的方法以及应用当中的一些经验.

关键词：织布机监控 7188E 数据采集 嵌入式以太网

中图分类号： TP339 文献标识码 ：A

Abstract: Based on an analysis of architecture and function of an automatic loom monitoring system, this paper briefly describes a 3-layer framework designed for the system. It illustrates the software structure in different layers and, as well, provides the program flowcharts . And, further more, communication methods between layers and some experience in the application are presented.

Keywords: loom; 7188E ;embedded Ethernet;data acquisition

1系统简介

1.1系统功能

某棉纺厂的织布机监控系统，通过下位机，中央监控控制器，操作员工作站的配合，对28×14台织布机的运行状况进行实时监控。设计目标要求能够实时统计单台织机在每个班次内的织布长度,计算每个小组和每个织布种类的总布长并在车间大屏幕显示，对转速过低或异常偏高的机台进行工况报警，以便管理人员及时通知维护人员检修。记录高效率的机台和织布班组给予奖励。同时根据记录数据统计各班组、每日、每月的织布总产量。

1.2系统结构

图1 系统物理结构图

1.2.1下位监控计算机

系统通过安装在织布机上的机轮转动，使干簧管吸合产生电平脉冲。下位监控计算机负

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责对14台织布机的电平脉冲计数，可以通过以下公式计算当台织机的织布产量：

l=c×K×(1-r)

式中, l―实际织布产量, c―脉冲数, K―布长系数(产生一个脉冲的织布长度),r―品种的缩率。下位机还统计各台织布机的开机、停机次数，并对织布机的运行状况进行判断，供中央控制计算机查询。下位监控计算机由MCS-51单片机构成，具备标准的RS485接口与中央控制计算机进行通讯。板上配有非易失存储器NVRAM，保证实时数据掉电后不会丢失。

1.2.2中央监控计算机

中央监控计算机由嵌入式以太网控制器7188E来担任，负责从下位机读取各机台的工作数据，进行分组统计后在大屏幕上显示各小组的产量。在每个织布班次结束时(2:00、10:00、18:00)，自动将该班组产量数据存入板载的FLASH EPROM存储器中以备操作员站读取，同时发送清除命令给下位机，开始新的班次织布数据的采集。

1.2.3操作员站

操作员站由普通PC计算机或工业控制计算机构成，负责读取中央监控计算机的各个班组的历史数据，存入数据库当中，既可以显示当前各个小组，各个品种的产量，并对各台织机的当前运行状况进行实时显示。也可调用历史数据汇总产生各种报表呈报上级管理部门。

1.2.4数据通讯方式

由于中央控制计算机与下位机的距离较远，其间的数据传输采用RS485工业控制总线。7188E与操作员站之间是采用标准的10Mbps以太网相连。

2.嵌入式以太网控制模块7188E的应用

2.1 7188E功能简介

嵌入式以太网控制器ICP DAS 7188E 内含一个主频40MHz的AMD 80188 CPU,256KB SRAM作为数据存储器,256 KB Flash EPROM 作为程序存储器。模块配备有一个RJ-45连接器用于和局域网相连.一个I/O扩展总线和一个标准RS485总线接口和一个RS232接口与用于固件程序的写入以及参数设置。

在7188E控制器当中内置了类似于DOS的操作系统MiniOS 7，用户开发自己的程序在该环境下运行。相对于DOS或者其他工控机操作系统，MiniOS 7具有体积小,速度快,价格低的特点,其最大的优点就是启动速度快,市面上基于ROMDOS操作系统的嵌入式控制模块的启动时间都在数秒左右，而MiniOS 7的加载时间只有100ms，加上用户应用程序的启动时间，在1秒之内就可以重新启动控制程序，7188E本身具有1.6秒的看门狗电路，所以7188E既具有PLC快速，稳定的特点，又具有工控机强大的通讯与控制计算功能，是PLC与工控机的完美结合。

7188E系列控制器有三种典型的应用（虚拟串口、以太网I/O、Web服务器）。这些应用分别使用不同的硬件和不同类型程序。用户可选择任何一种他们喜欢的应用方式。选择虚拟串口应用时，一个PC机可以控制256个串行端口（包括真实的COM口）。Vxcomm硬件可以把7188E模块变为一个RS-232到以太网/因特网的转换器。应用以太网I/O和网络服务器，用户可以对7188E的硬件(XServer)编程。

2.2程序框图与说明

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图2 7188E 固件流程图

如前所述,7188E具有三种应用方式：虚拟串口、以太网I/O、Web服务器。在织布机监控系统中,7188E使用XServer(即Web服务器)方式工作。XServer是7188E的开发人员编写的一个程序包，是一个已经可以完整运行的应用程序,内含了对10BaseT以太网的TCP/IP支持。它虽然没有明确的main函数入口，但提供了几个函数入口让用户将自己的代码连接进去．如：