工程碩士畢業(yè)論文答辯1

注塑機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)班級：學(xué)生：學(xué)號：主要內(nèi)容致謝總結(jié)與展望系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)緒論

背景塑料工業(yè)在近20年發(fā)展迅速，塑料制品在工業(yè)和民用各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的使用。在塑料機(jī)械中注塑成型裝備占了三分之一以上的比例，是最重要的塑料成型裝備。塑料制品生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模越來越大，注塑機(jī)數(shù)量幾十臺(tái)到數(shù)百臺(tái)?，F(xiàn)狀：目前許多企業(yè)技術(shù)水平和管理水平比較落后，以人工操作為主；發(fā)展方向：信息化，提高生產(chǎn)效率、縮短交貨期。因此，研究開發(fā)能夠?qū)ψ⑺軝C(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與處理，并對注塑機(jī)群信息進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的技術(shù)和系統(tǒng)，已經(jīng)成為許多塑料制品企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的迫切需要。緒論緒論課題來源海天塑機(jī)集團(tuán)：注塑機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)項(xiàng)目研究意義國內(nèi)外現(xiàn)狀：國外的注塑機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)如奧地利T.I.G公司的產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，一般國內(nèi)用戶無法接受；日本的注塑機(jī)廠商的系統(tǒng)都是他們公司專用，具有壟斷性；國內(nèi)一些公司開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)多為通用型的系統(tǒng)，且各自有各自的通訊協(xié)議。國內(nèi)的注塑機(jī)廠商基本上沒有自己的注塑機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

國內(nèi)注塑機(jī)行業(yè)的龍頭，海天塑機(jī)集團(tuán)目前有國內(nèi)外的6個(gè)控制器供應(yīng)商，今后有可能會(huì)有更多。應(yīng)用OPC技術(shù)開發(fā)一個(gè)能夠兼容各個(gè)控制器的注塑機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不但能夠提升技術(shù)水平，提供給客戶更好的服務(wù)，對于提升品牌形象有很好的作用；緒論OPC技術(shù)

OPC（OLEforProecssControl）是一種通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是微軟公司的OLE(對象鏈接和嵌入技術(shù))在過程控制領(lǐng)域的應(yīng)用，它基于COM（組件對象建模）技術(shù)定義一系列的標(biāo)準(zhǔn)接口為工業(yè)自動(dòng)化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。它是為解決應(yīng)用軟件與各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序之間的通信問題而提出的，它把硬件廠商和應(yīng)用軟件開發(fā)商分離開來，大大提高了雙方的工作效率。OPC減少了系統(tǒng)集成過程中的重復(fù)工作，代表了今后過程控制系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)需求分析注塑機(jī)的注塑周期，可以分為閉模與合緊、射臺(tái)前移和注射、保壓、制品冷卻和預(yù)塑、注射裝置后退和開模頂出制品等幾個(gè)階段。注塑行業(yè)：典型的離散型的流程行業(yè)

特殊性和復(fù)雜性：多品種、小批量的生產(chǎn)模式，新產(chǎn)品開發(fā)頻繁；制造工藝復(fù)雜，各制造過程的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)；生產(chǎn)計(jì)劃變更頻繁。因此，注塑機(jī)群監(jiān)控系統(tǒng)對于生產(chǎn)工藝的管理、對模具的管理、故障警報(bào)的記錄、以及工藝參數(shù)更改的可追溯性等等功能都非常重要。根據(jù)對注塑成型工藝以及注塑生產(chǎn)流程的分析，注塑機(jī)群監(jiān)控系統(tǒng)需要具備的功能主要包括：（1）注塑機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視（2）注塑制品質(zhì)量監(jiān)視（3）報(bào)警提示與記錄（4）操作記錄（5）機(jī)器信息以及用戶管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和硬件組成

整個(gè)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場各種傳感器、PLC、工控機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、交換式以太網(wǎng)等構(gòu)成，可分為過程監(jiān)控層和工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備層,即上位機(jī)和下位機(jī)。下位機(jī)：數(shù)據(jù)采集、以及過程控制，由注塑機(jī)PLC實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)：注塑工藝參數(shù)設(shè)定、工況顯示、數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警狀態(tài)監(jiān)視。本文所研究的是上位機(jī)系統(tǒng)的開發(fā).系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Client/Server

Browser/Server

特點(diǎn)：建立在局域網(wǎng)基礎(chǔ)上，采用專用的網(wǎng)絡(luò)，對于信息安全的控制能力強(qiáng)；特點(diǎn)：建立在廣域網(wǎng)基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)硬件要求不高，適應(yīng)性強(qiáng)，對信息安全的控制能力比較弱；系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1注塑機(jī)數(shù)據(jù)采集程序該程序負(fù)責(zé)對注塑機(jī)控制器的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和修改。在本系統(tǒng)中應(yīng)用OPC數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)，OPC客戶端程序從OPC服務(wù)器程序讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)。

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監(jiān)控信息數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲(chǔ)注塑機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，包括工藝參數(shù)的存儲(chǔ)及其修改、警報(bào)記錄的存儲(chǔ)、操作記錄的存儲(chǔ)、注塑機(jī)信息的存儲(chǔ)及修改。以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和報(bào)表分析。3客戶端應(yīng)用程序

客戶端應(yīng)用程序包括顯示邏輯和事務(wù)處理邏輯，負(fù)責(zé)執(zhí)行前臺(tái)功能，顯示用戶界面、管理用戶接口、數(shù)據(jù)處理和報(bào)告請求等；監(jiān)控系統(tǒng)軟件模塊OPC技術(shù)及實(shí)現(xiàn)最基本的組成：OPC服務(wù)器和OPC客戶程序。一個(gè)OPC服務(wù)器包含三個(gè)對象：服務(wù)器(Server)，組(Group)，項(xiàng)(Item)。OPC服務(wù)器對象OPC組對象OPC技術(shù)及實(shí)現(xiàn)OPC通訊方式主要有三種：異步通訊、同步通訊和訂閱采集。同步通訊適合OPC客戶程序數(shù)量少，數(shù)據(jù)量比較小的應(yīng)用場合。因占用資源較多，本系統(tǒng)中未采用。異步通訊異步通訊的效率更高，適合于大量數(shù)據(jù)操作的場合。本系統(tǒng)主要采用異步通訊的方式來訪問服務(wù)器上的數(shù)據(jù)源。OPC技術(shù)及實(shí)現(xiàn)在這種方式中服務(wù)器定期地去更新各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的緩存值，一旦數(shù)值有所變化時(shí)，就以事件報(bào)告（DataChange）的形式主動(dòng)地去通知給客戶程序，可以減少系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。在本系統(tǒng)中警報(bào)記錄以及操作記錄功能采用訂閱采集的通訊方式。一旦有警報(bào)發(fā)生或者參數(shù)被改變，就通知OPCClient訪問相應(yīng)的變量。訂閱采集方式OPC技術(shù)及實(shí)現(xiàn)開發(fā)OPCDA客戶端的環(huán)境配置如下：MicrosoftWindows2003MicrosoftVisualStudio2008OPCspecification(OPCDA2.0)和OPC

Core

Components

SDK首先需要實(shí)現(xiàn)的功能：OPC服務(wù)器搜索與列表功能創(chuàng)建瀏覽OPC服務(wù)器功能對話框，添加頭文件第一步利用OPCDA規(guī)范定義CLSID第二步通過

SDK中的OpcEnum.exe組件提供的IOPCServerList接口來創(chuàng)建OPC服務(wù)器的瀏覽對象，實(shí)現(xiàn)EnumClassesOfCategones()函數(shù)，查找安裝在電腦上的OPC

SERVER。第三步OPC技術(shù)及實(shí)現(xiàn)通過上述OPC列表搜索到目標(biāo)OPC服務(wù)器后，就要連接和操作OPC服務(wù)器VC++環(huán)境下訪問OPC服務(wù)器異步讀寫的主要步驟如下：1．初始化COM

庫。2．查詢OPC

服務(wù)器的CLISD。3．創(chuàng)建OPC

服務(wù)器對象，并查詢對象的IOPCServer

接口。4．添加一個(gè)group對象。5．為group對象添加item。6．查詢Group對象的異步接口7．得到IOPCGroupStateMgt接口。8.建立一個(gè)服務(wù)器的連接點(diǎn)與客戶程序接收器之間的連接。9.異步讀/寫。OPC技術(shù)及實(shí)現(xiàn)在獲取IOPCServer指針后就能夠用此指針變量來調(diào)用AddGroup()和RemoveGroup()這兩個(gè)函數(shù)添加、刪除OPC組對像。添加組對象時(shí)要設(shè)定臨界值、刷新率。右圖為新建一個(gè)OPC組對象并設(shè)置其屬性參數(shù)的對話框，其中包括組名、更新時(shí)間、死區(qū)等。每個(gè)OPC組對象包含許多項(xiàng)對象，客戶通過取得OPC組對象行的接口IOPCItemMgt指針進(jìn)行對項(xiàng)的操作，調(diào)用AddItems()和Removeltems()兩個(gè)函數(shù)，可以對對應(yīng)組下的的項(xiàng)進(jìn)行項(xiàng)的添加或刪除。如圖所示為為OPCGroup添加OPCItem的對話框。在PLC提供的OPC數(shù)據(jù)源中選取需要的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“AddItem”添加數(shù)據(jù)源。

監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫需要操作的數(shù)據(jù)分成工藝參數(shù)、警報(bào)記錄、操作記錄、周期數(shù)據(jù)、機(jī)器信息、用戶信息、模具信息、操作者信息等幾大類。數(shù)據(jù)庫圍繞上述信息進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)庫軟件MYSQL容易使用、

速度快、開源軟件、多種API的結(jié)構(gòu)、支持ODBC協(xié)議、支持多用戶連接。機(jī)器信息字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注機(jī)器IDVarchar45主鍵，非空機(jī)器型號Varchar45非空機(jī)器IPVarchar45非空機(jī)器廠商Varchar45模具信息字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注模具IDVarchar45主鍵，非空模具名稱Varchar45非空模具顏色Varchar45非空模具狀態(tài)Varchar45非空備注信息Varchar100工藝參數(shù)字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注變量名Varchar45主鍵，非空數(shù)值Int11非空參數(shù)名Varchar45非空單位Varchar45非空監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫操作記錄字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注變量名Varchar45主鍵，非空操作名稱Varchar45

非空舊值Int11非空新值Int11非空發(fā)生時(shí)間Datetime45非空操作者信息字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注操作者IDVarchar45主鍵，非空操作者名字Varchar45非空操作等級Int11非空登錄密碼Varchar45非空備注信息Varchar100警報(bào)記錄字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注警報(bào)變量名Varchar45主鍵，非空警報(bào)文本Varchar100非空警報(bào)發(fā)生時(shí)間Datetime45非空警報(bào)消除時(shí)間Datetime45非空周期數(shù)據(jù)字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注變量名Varchar45主鍵，非空數(shù)值Int11非空周期數(shù)Int11非空產(chǎn)品信息字段名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度備注產(chǎn)品IDVarchar45主鍵，非空產(chǎn)品名稱Varchar45非空原料型號Varchar45非空備注信息Varchar100監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)關(guān)系設(shè)計(jì)：監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在MYSQL中建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格：監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫VC++環(huán)境下通過ADO數(shù)據(jù)庫操作接口連接MySql數(shù)據(jù)庫首先安裝MyODBC服務(wù)器程序，并進(jìn)行配置。配置完成后，就可以在VC++環(huán)境中編程來訪問MYSQL數(shù)據(jù)庫了，主要步驟如下:(1)首先導(dǎo)入ADO類型庫。(2)創(chuàng)建Connection對象并連接數(shù)據(jù)庫(3)執(zhí)行SQL語句操作數(shù)據(jù)庫客戶端圖形界面本系統(tǒng)使用WPF技術(shù)開發(fā)圖形用戶界面。WPF是微軟公司新一代的圖形界面開發(fā)技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是分離了界面設(shè)計(jì)人員與開發(fā)人員的工作，圖形界面和邏輯功能分別開發(fā)。圖形界面使用XAML語言描述，邏輯功能可使用VC++、VB等高級語言進(jìn)行開發(fā)。如圖主界面中可以顯示當(dāng)前各機(jī)臺(tái)的狀態(tài)。注塑機(jī)用戶控件為了支持?jǐn)?shù)據(jù)綁定、動(dòng)畫、樣式等特征，WPF特別地設(shè)計(jì)了一套依賴項(xiàng)屬性系統(tǒng)。WPF控件的設(shè)計(jì)首先需要為控件添加依賴項(xiàng)屬性（DependencyProperty）以實(shí)現(xiàn)在XAML文件中的標(biāo)記。注塑機(jī)的機(jī)器ID站號屬性注冊如下：

publicMachineIDNo{get{return(string)GetValue(NoProperty);}set{SetValue(NoProperty,value);theTextBlock.Text=value;}}publicstaticDependencyPropertyNoProperty=DependencyProperty.Register("No",typeof(string),typeof(IMMC));在添加了屬性之后，為控件添加需要執(zhí)行的命令：privatestaticvoidExecuteClick(objectsender,ExecutedRoutedEventArgsarg){ClockUserCtrlclock=senderasClockUserCtrl;if(clock!=null){clock.EnterMachineScreen();}}privatestaticvoidCanExecuteClick(objectsender,CanExecuteRoutedEventArgsarg){ClockUserCtrlclock=senderasClockUserctrl;arg.CanExecute=(clock!=null);}

當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊在控件之上時(shí)，執(zhí)行命令進(jìn)入該機(jī)臺(tái)的狀態(tài)信息畫面客戶端圖形界面在注塑生產(chǎn)過程中，需要實(shí)時(shí)地獲取每臺(tái)注塑機(jī)的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)?？蛻舳顺绦蚣瓤梢栽诮缑嫔蠈?shí)時(shí)采樣的數(shù)據(jù)設(shè)定合理偏差范圍來進(jìn)行保護(hù)，還能收集存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，繪制趨勢曲線。

在監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)流是從傳感器->OPCSERVER->HMI人機(jī)界面->曲線繪圖（控件），當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)OPCSERVER時(shí)，一方面向HMI輸送數(shù)據(jù)，一方面將采集上來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，供管理者對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。測試與實(shí)驗(yàn)總結(jié)與展望本文圍繞著注塑機(jī)及其使用情況，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、以及自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于OPC的注塑機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下：（1）首先對注塑機(jī)結(jié)構(gòu)、注塑工藝以及注塑車間管理等方面進(jìn)行了充分的調(diào)查，研究了國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了注塑機(jī)群遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，提出了基于OPC（OLEforprocesscontrol）通訊規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)注塑機(jī)群遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的方案。（2）建立了一個(gè)基于OPC異步通信模式的數(shù)據(jù)通信程序框架，根據(jù)系統(tǒng)的功能需求