生产控制中心架构设计及软件开发

刘浩王宽儒李亚康

郑州高端装备与信息产业技术研究院有限公司河南郑州450000

摘要：多工位离心机效率较高，越来越受企业的青睐，但操作环境较为恶劣一直是离心机的痛点之一，生产控制中心能够很好的解决此问题。本文阐述的是基于智能制造专项课题的需求，对多工位离心铸造机生产控制中心进行架构设计和软件开发。

关键词：离心铸造；生产控制中心；软件开发

引言

生产控制中心主要负责管理铸件生产所需的各项参数指标，实时监控离心机各个工位的工作状态，对生产过程中产生的状态参数进行有序化管理，并与参数指标进行关联。通过生产状态的监控，可监测到生产状态是否异常，及时发现故障点，确保安全生产。生产数据的管理使得铸件的相关生产信息充实可靠，为企业后续的生产研发改进提供了数据支持。

1.整体设计

生产控制中心系统由中控室硬件显示系统和生产控制中心执行系统等组成。生产控制中心执行系统主要使用动画与离心机联动，通过数据汇总表的方式对离心机数据实现实时监控，能够对生产过程中产生的状态参数进行有序化管理。通过智能化的管理方法，自动实现生产过程重要数据的保存。系统能够对大数据量、大并发量的数据进行快速查询，提供支撑生产数据的管理，使得铸件的相关生产信息充实可靠。中控室硬件显示系统主要由6块高清显示屏组成，系统控制主机通过RS-232与大屏幕实行通信。显示系统具有整屏显示、单屏显示、任意组合显示、图像漫游、自动色彩较正和智能自动调整等功能。

2.生产控制中心执行系统设计

生产控制中心执行系统主要负责管理铸件生产所需的各项参数指标，实时监控离心机各个工位的工作状态。该系统采用了三层架构的开发模式和C/S结构系统框架，结合SQLServer2008数据库管理系统和.NETRemoting分布式远程服务组件，使用VisualStudio2010开发平台和C#语言进行开发。软件由接入层和服务层传入数据，由应用层进行交互，最后到数据层进行数据的读取存入。整个过程符合三层架构的开发模式和相关标准规范。软件采用.NETRemoting、Web、WCF等多种服务组件、采用中间件技术、WPF技术和多线程技术，使对数据库的访问更加安全，软件系统更加稳定，用户体验更加友好。

生产控制中心执行系统主要由生产状态监控、生产控制参数管理、生产控制过程参数管理、专家数据查询、操作日志跟踪、系统管理及数据库管理等模块组成。

1）生产状态智能化实时监控

生产状态监控主要由两部分组成，即生产状态的显示和生产过程数据的自动录入。离心机各工位的生产状态通过信号传输给生产控制中心执行系统，以动画方式展示，并对工作状态和实时数据进行显示。后台对于生产过程数据进行整理归类，实现对数据的管理。根据离心机的运行情况，在图示上分别用八个离心机俯视图与其对应，其状态与离心机同步，并能获取离心机的主要实时数据。动画左侧能够动态显示出数据变化，中部能够清楚的表明离心机目前是在浇筑、喷涂、拔缸或清扫状态，动画中部左上部可以看到其流程图，能够标注目前所到达的流程步骤，动画中部右下部能够看到其浇筑示意图。动画右侧能够标注目前运动的状态，对离心机状态进行实时监控。

实时数据模块能够从离心机实时读取目前的状态数据，对十余种实时数据进行监控，标识出其浇筑、击水等状态。WPF动画技术在生产状态智能化实时监控模块起到了重要作用，本程序主要用于八工位离心机动画的制作，它能够对动画进行程序编制，并且获取PLC的相关参数，反馈给动画，控制动画的运行和数据显示，从而使动画与离心机同步，做到所见即所得。采用多线程技术，根据时间片轮询算法并行控制离心机运行的监控和离心机状态数据的读取。

2）大数据软硬件安全稳定的通讯方式

由于离心机状态数据较多，软硬件数据交换频繁，因此，对软硬件间大数据安全稳定的通讯方式要求很高。系统软件与硬件之间的通讯采用Webservice服务通讯方式，同时采用可序列化的DataSet结构来解决软硬件间大数据稳定通讯的问题。Web服务主要用于与离心机的数据交换，其优点主要在于跨平台，支持HTTP协议的主机和服务器，都能够建立通信联系，能跨越语言障碍。在本软件中，Web服务主要作为程序与工控机之间的数据交换媒介，通过Web服务、COM技术打通了数据传输从离心机到计算机的数据通道，为离心机智能化、自动化提供了重要的技术保障。在生产控制中心执行系统中，我们与PLC数据交换的序列化对象是DataSet类型的。由于它实现了ISerializable接口，因此DataSet可以在Remoting、WCF或者WebServices中传递。通过引入DataSet作为数据传递的载体，解决了离心机参数传输数据量大、传输速度慢的问题。DataSet是可序列化的，序列化技术将对象的状态信息转换为可以存储或传输的形式的过程。在序列化期间，对象将其当前状态写入到临时或持久性存储区。以后，可以通过从存储区中读取或反序列化对象的状态，重新创建该对象。

3）生产控制参数全覆盖管理

生产控制指标是进行生产控制管理的基本条件，通过数据库上层应用软件输入。其主要包含生产控制指标，基本信息及生产目标参数三个大项的数据管理，包含增、删、改、查功能并提供模糊查询、精确查询、多条件查询等多种检索方式。生产控制参数是生产过程中的必要参数，非实时性的参数，根据这些参数可以了解铸件的基本情况。

4）生产控制过程参数全覆盖智能化管理

生产过程数据主要是由铸件的基本信息、生产控制指标、生产状态参数三部分构成。系统提供数据的编辑、删除等功能，并提供模糊查询、精确查询、多条件查询等多种检索方式。生产控制过程参数包含离心机运行时的各种状态和属性，对生产控制过程实现了全方位覆盖。生产控制过程参数管理是智能化的，其数据都是实时从离心机直接自动添加、保存、处理，无需人工干预。

5）智能化专家数据处理

智能化专家数据处理模块能够获得离心机的状态参数，运用多种算法，根据输入的数据特征进行比较，寻找最优的算法进行计算，快速准确的对生产过程中产生的大量数据进行自动处理。哈希查找针对的数据特征是极为分散的情况，二分查找针对的数据特征是有序表顺序存储的情况，插值查找针对关键字分布比较均匀的情况，二叉查找树针对数据特征是有序列的情况。智能化专家数据处理包含两个部分，其中一个针对生产过程数据，另一个针对离心铸造参数。可以用单个，多项，分布等查询方法进行数据的检索查询。智能化专家数据处理模块能够全面的反映离心机的基本状况和运行状态。

3.生产控制中心硬件系统

智能化中控室硬件显示系统由6块高清显示屏组成。46寸超窄边3x3拼接屏作为大屏幕显示系统的显示单元，不但能够直接输入多种信号，还可以通过图像处理系统，实现图像的任意缩放，配合信号切换可以实现多路信号的同时输入并可任意选择信号在大屏幕上任一单屏的显示。

4.结束语

生产控制中心系统在厂家得到了良好的使用，系统实现了对离心机状态和相关数据的全面实施监控，积累了一定的生产相关信息。生产控制中心系统为相关技术人员对离心机的监控提供了极大地便利。通过系统的使用，减少了离心机生产过程中的错误率，节省了资金，提高了成品率。