1．引言
爆破片爆破試驗測控系統(tǒng)是爆破片生產(chǎn)商安全生產(chǎn)的重要系統(tǒng)之一，爆破片試驗的安全不但關(guān)系到人民的生命和財產(chǎn)安全，而且關(guān)系到爆破片生產(chǎn)公司的效益，爆破片生產(chǎn)公司要為客戶和認(rèn)證部門提供爆破片的實驗數(shù)據(jù)報表，所以對爆破片實驗過程參數(shù)實時采集和管理至關(guān)重要。本系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，上位機為工業(yè)控制計算機，采用VC++ 6.0開發(fā)了運行于WINDOWS環(huán)境的監(jiān)控管理軟件。下位機采用三菱FX-3U PLC控制采集溫度和壓力參數(shù)[3][5]。
在對目標(biāo)系統(tǒng)分析后，將監(jiān)控管理軟件分解為相互獨立的功能模塊，本文先介紹系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，然后介紹軟件系統(tǒng)設(shè)計，最后介紹軟件的功能模塊和實現(xiàn)方法。
2．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
爆破片爆破試驗測控系統(tǒng)由壓力介質(zhì)源、壓力指示與爆破片壓力測量系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、加溫控制系統(tǒng)、安全防護設(shè)施組成如圖2.1。PLC完成了整個測控系統(tǒng)的直接測控任務(wù)，計算機上配置開發(fā)測控系統(tǒng)管理與控制軟件，供操作人機進行操作和管理，上位機測控軟件采用VC6.0編程。計算機采用RS232總線與 PLC控制器相連，采用串口通信發(fā)送工作站監(jiān)控工程師的控制命令，PLC接受控制命令后控制氣動薄膜調(diào)節(jié)閥或固態(tài)繼電器，實現(xiàn)壓力和溫度的調(diào)節(jié)。在沒有控制命令的情況下，計算機工作在定時中斷方式，系統(tǒng)每隔150MS，向PLC發(fā)送讀PLC命令，從PLC固定的地址，讀取溫度和壓力過程參數(shù)。過程參數(shù)的采集是通過5臺壓機溫度儀表和壓力變送器獲得，5臺壓機溫度儀表總壓顯示儀表與PLC采用RS-485總線通信，通過測量熱電偶和檢測壓力獲取壓機溫度和總壓。壓力變送器獲取爆破試驗容器內(nèi)壓力傳入PLC。本系統(tǒng)采用兩級控制方式提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性[4]。

圖2.1 測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3．計算機監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)設(shè)計
3.1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
WINDOWS程序是面向用戶的基于消息的事件驅(qū)動程序，采用WINDOWS編程可提高人機交互性。本計算機監(jiān)控管理軟件采用模塊化設(shè)計方法，監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)如圖3.1，主要包括手動測試模塊（包括自檢測試模塊、實驗測試模塊、抽檢測試模塊、背壓測試模塊）；歷史數(shù)據(jù)顯示模塊；壓機溫度設(shè)置模塊、實時數(shù)據(jù)動態(tài)曲線顯示模塊、報表動態(tài)設(shè)計及顯示模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表顯示模塊、爆破試驗曲線回放模塊。

圖3.1 計算機監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)

3.2系統(tǒng)交互設(shè)計
系統(tǒng)交互設(shè)計如圖3.2、3.3所示。

圖3.2 系統(tǒng)交互設(shè)計圖一

圖3.3 系統(tǒng)交互設(shè)計圖二

3.3數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計
爆破試驗管理系統(tǒng)設(shè)計比較復(fù)雜，根據(jù)監(jiān)控的實時要求需要設(shè)計一個實時數(shù)據(jù)庫，將實時數(shù)據(jù)庫分為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和外存數(shù)據(jù)庫，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫是利用共享內(nèi)存技術(shù)將一塊文件與這塊內(nèi)存相聯(lián)系，再進行內(nèi)存映射，保證響應(yīng)速度，實時數(shù)據(jù)庫通過串口驅(qū)動程序接口模塊與下位的PLC采集的數(shù)據(jù)連接，根據(jù)采樣間隔時間將采集數(shù)據(jù)存入內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，在實時數(shù)據(jù)庫中對采集的數(shù)據(jù)進行處理實現(xiàn)溫度、壓力換算，曲線繪制、異常報警功能[6][7]。
實時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的接口主要是采用API接口實現(xiàn)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫用于存儲爆破片設(shè)計部門提供的生產(chǎn)信息、材料信息、供應(yīng)信息和爆破試驗產(chǎn)生的爆破試驗信息用于產(chǎn)生客戶所需報表。關(guān)系數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計如圖3.4，生產(chǎn)信息與材料信息是一一對應(yīng)，同一批次的爆破片可選擇不同的試驗類型，所以生產(chǎn)信息表與爆破試驗信息表是一對多的關(guān)系。

圖3.4 爆破試驗系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)表E-R圖

4．功能塊介紹
4.1 手動測試模塊
手動測試模塊實現(xiàn)手動爆破試驗的過程參數(shù)（溫度和壓力）實時采集與繪制溫度壓力曲線，其中X軸為時間、左縱軸為壓力、右縱軸為溫度。并將最終的爆破壓力、爆破溫度、爆破時間存入數(shù)據(jù)庫中，將爆破曲線圖存入F盤。該過程將串口獲取的PLC采集到的溫度、壓力參數(shù)存入開辟的一個內(nèi)存空間，在該內(nèi)存空間中完成數(shù)據(jù)的處理。實驗過程中可通過鍵盤↑、↓鍵調(diào)節(jié)薄膜氣動閥的閥位來調(diào)節(jié)壓力。退出時保存該實驗過程的曲線圖。
爆破試驗時，在不少于30s的時間內(nèi)，將裝置入口壓力升到最小爆破壓力的90%，并保壓不少于5s，然后穩(wěn)定連續(xù)增加壓力直至爆破或泄放。背壓試驗時，要求試驗腔內(nèi)壓力按一定的規(guī)律逐步升壓至設(shè)定的保壓值，在設(shè)置的保壓時間間隔后逐步釋放壓力。
爆破曲線繪制采用雙緩存技術(shù)，現(xiàn)在內(nèi)存建立一個虛擬屏幕，上位機利用MSCOMM控件與PLC通信，通過定時器觸發(fā)獲取實時參數(shù)，將參數(shù)存入實時數(shù)據(jù)庫，再將實時數(shù)據(jù)庫處理后的溫度、壓力信息繪制到內(nèi)存虛擬屏幕上，最后將繪好的圖像拷貝到顯示屏幕上?？杀苊庵苯釉谄聊簧现乩L產(chǎn)生的屏幕閃爍現(xiàn)象[8]。
運行結(jié)果如圖4.1所示，紅線為壓力曲線，白線為溫度曲線，實際測得爆破壓力為2.542 MPA，爆破溫度為99.5 ℃，爆破時間為58 S，顯示為全屏顯示。按ESC鍵退出時發(fā)送停止采集命令。如圖所示采用如上的技術(shù)方法畫出的曲線清晰，無屏幕閃爍情況，采用串口MSCOMM控件并設(shè)置定時器中斷采集，能夠快速采集到PLC獲取的溫度和壓力信號，采用實時數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)處理放入內(nèi)存處理，能夠使數(shù)據(jù)被快速繪出，按下ESC鍵后可將爆破壓力、溫度、時間存儲關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

圖4.1 爆破試驗實時曲線結(jié)果

4.2 歷史數(shù)據(jù)處理模塊
歷史數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)用戶輸如的批號要求，在客戶區(qū)繪制數(shù)據(jù)報表，該數(shù)據(jù)報表的數(shù)據(jù)源來自于關(guān)系數(shù)據(jù)庫，關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用ACCESS數(shù)據(jù)庫。
4.3 溫度設(shè)定模塊
通過MSCOMM控件和三菱FX-3U通信協(xié)議分別將5臺壓機最終加熱溫度和強制加熱溫度寫入PLC，同時發(fā)送加熱開始命令，PLC接收到加熱溫度、加熱命令后，先將壓機溫度加熱到強制加熱溫度，再通過PID控制調(diào)節(jié)參數(shù)使壓機保持在最終加熱溫度附近。加熱過程中上位機可發(fā)送停止命令，停止壓機加熱?？販胤秶鸀?40-500℃,控制精度達到±2℃。
4.4 爆破曲線回放模塊
實現(xiàn)將爆破片爆破試驗曲線以圖片的形式存入到文件夾中，用戶如需查看已進行過的試驗，單擊曲線回放按鈕在彈出的對話框中輸入批號和序號，即可調(diào)用API函數(shù)將文件夾里的圖片打開[1][2]。
4.5 報表設(shè)計與報表預(yù)覽
為提高系統(tǒng)的可擴展性和靈活性，本系統(tǒng)集成水晶報表10.0，通過添加水晶報表控件到項目工程，調(diào)用報表設(shè)計控件和報表顯示控件，用戶可根據(jù)自己的需求設(shè)計報表，但針對爆破片生廠商的特殊需求也設(shè)計了固定的報表如客戶要求對每月的合格率進行統(tǒng)計同時將不合格的批號顯示出來，報表效果圖如圖4.2所示。

圖4.2 爆破片試驗報告報表

5．小結(jié)
本系統(tǒng)采用分布式控制方式，上下微機采用串行通信方式，上微機采用事件驅(qū)動實時對PLC進行讀取和傳輸數(shù)據(jù)，采用實時數(shù)據(jù)庫提高對時間要求較高的動態(tài)數(shù)據(jù)的存儲和處理，采用雙緩存技術(shù)避免了動態(tài)繪圖時客戶區(qū)重繪產(chǎn)生的屏幕閃爍問題。同時系統(tǒng)集成了水晶報表控件，提供報表二次開發(fā)環(huán)境，用戶可設(shè)計和開發(fā)各種類型的報表，使用靈活方便。整個工程項目已經(jīng)應(yīng)用于華理安全裝備有限公司，提高了生產(chǎn)過程的自動化水平和效益。