摘 要：為方便竹節(jié)紗生產(chǎn)管理，在現(xiàn)有竹節(jié)紗生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上，基于NET平臺(tái)，采用Mobdus協(xié) 議、通過MSComm串口通信技術(shù)完成了對(duì)竹節(jié)紗生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集并上傳數(shù)據(jù)庫(kù);通過對(duì)微信 公眾平臺(tái)的二次開發(fā)，將微信服務(wù)器與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)連接，最終實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端對(duì)竹節(jié)紗生產(chǎn)設(shè) 備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制。該系統(tǒng)不受距離及設(shè)備的限制，用戶只需關(guān)注該公眾平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)查 看生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)工藝參數(shù)等功能。

　　關(guān)鍵詞：NET平臺(tái);WeChat;竹節(jié)紗;PLC;Modbus協(xié)議

　　0 引言

　　當(dāng)前紡織工業(yè)的發(fā)展已進(jìn)入新時(shí)代，面臨著由勞 動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，借助于物聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)的發(fā)展，紡織行業(yè)信息化水平也不斷提高。物聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)通過將紡織設(shè)備與人相連，設(shè)備與設(shè)備相連，借助對(duì) 應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸與應(yīng) 用，有利于加快紡織行業(yè)的數(shù)字化、智能化進(jìn)程[1]。 竹節(jié)紗是花式紗線的重要品種之一，即在單紗的 長(zhǎng)度方向上分布有粗細(xì)節(jié)狀態(tài)，其產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，如窗 簾，牛仔布，裝飾用品等。竹節(jié)紗生產(chǎn)參數(shù)主要包括基 紗號(hào)數(shù)，竹節(jié)號(hào)數(shù)，節(jié)距及節(jié)長(zhǎng)等，影響竹節(jié)紗表面竹 節(jié)分布及粗細(xì)分布[2,3]。

　　考慮到竹節(jié)紗工藝參數(shù)設(shè)置的方面快捷，竹節(jié)長(zhǎng)度，竹節(jié)倍率等重要工藝參數(shù)的快速設(shè) 置及竹節(jié)紗生產(chǎn)設(shè)備的在線監(jiān)控，基于微信公眾品臺(tái)， 開發(fā)一種在線生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn) 效率。 將微信作為智能硬件的入口，第三方硬件廠商也 可通過該平臺(tái)提供的接口與微信用戶交互[4]。

　　相比于自主開發(fā)竹節(jié)紗智能控制系統(tǒng)終端，利用微信公眾品平臺(tái) 開發(fā)該終端更加方便快捷，同時(shí)該平臺(tái)具有技術(shù)穩(wěn)定成 熟，用戶群體龐大，開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，這也是自主開 發(fā)所無(wú)法比擬的。因此本文利用微信公眾平臺(tái)、.NET語(yǔ) 言、Internet網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)PLC開發(fā)了竹節(jié)紗智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)、修改及監(jiān) 控生產(chǎn)工藝參數(shù)等功能。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本低，且終端穩(wěn)定，用戶無(wú)需安裝第三方軟件即可遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)設(shè)備。

　　1 系統(tǒng)整體方案

　　該系統(tǒng)主要分為三部分，用戶應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層與控制層，控制層由.Net平臺(tái)開發(fā)的竹節(jié)紗在 線監(jiān)控系統(tǒng)的窗口應(yīng)用程序構(gòu)成，該程序通過將計(jì)算機(jī) 與工業(yè)PLC進(jìn)行交互來(lái)獲取和傳輸相應(yīng)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)到本地MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中供用戶調(diào)用。工業(yè)PLC作 為竹節(jié)紗生產(chǎn)設(shè)備的控制中樞存儲(chǔ)著大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，竹節(jié)紗生產(chǎn)工藝參數(shù)如長(zhǎng)度與倍率、 生產(chǎn)批次、竹節(jié)紗模糊方式等重要數(shù)據(jù)[5]。利用.Net平 臺(tái)開發(fā)竹節(jié)紗在線監(jiān)控系統(tǒng)的窗口應(yīng)用程序，該程序通 過向PLC對(duì)應(yīng)地址中發(fā)送數(shù)據(jù)可修改生產(chǎn)工藝參數(shù)及機(jī) 器運(yùn)行狀態(tài)，并將監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)上傳到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

　　網(wǎng)絡(luò)層基于.Net平臺(tái)開發(fā)本地服務(wù)器作為搭建整個(gè) 系統(tǒng)的中繼站，并利用NAT穿透技術(shù)將外網(wǎng)與本地計(jì) 算機(jī)節(jié)點(diǎn)相連接，主要功能是將控制層與用戶應(yīng)用層互 聯(lián)成網(wǎng)以訪問本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)接受用戶的命令，并將命令轉(zhuǎn)發(fā)給控制層，并將控制層中相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給用戶，用戶可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 用戶應(yīng)用層作為系統(tǒng)終端，負(fù)責(zé)與用戶交互，利用 微信公眾平臺(tái)用戶可在手機(jī)、平板或PC發(fā)送命令，從而實(shí)現(xiàn)如竹節(jié)紗工藝參數(shù)收發(fā)、機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)查看、控制機(jī)器啟停等功能，同時(shí)作為服務(wù)于工廠實(shí)際生產(chǎn)的輔 助控制系數(shù)，以保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全及機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定。

　　2 數(shù)據(jù)采集與控制

　　2.1 數(shù)據(jù)分類

　　在竹節(jié)紗生產(chǎn)設(shè)備中，PLC內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可分為 六類參數(shù)，包括生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)、參數(shù)設(shè)置、運(yùn)轉(zhuǎn) 產(chǎn)量管理參數(shù)、機(jī)臺(tái)性能監(jiān)測(cè)參數(shù)、系統(tǒng)調(diào)試參數(shù)及報(bào) 警信息參數(shù)。每個(gè)分類下面又分多個(gè)參數(shù)，每個(gè)參數(shù)在 PLC內(nèi)部都有一個(gè)唯一的地址，可通過讀取該地址寄存 器的值來(lái)獲取對(duì)應(yīng)參數(shù)的當(dāng)前值，表1為主要參數(shù)分類 及其詳細(xì)參數(shù)舉例。

　　2.2 Modbus通信協(xié)議

　　Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ) 言。通過此協(xié)議PC設(shè)備按照對(duì)應(yīng)的通訊格式編寫數(shù)據(jù) 即可實(shí)現(xiàn)與PLC的相互通信，該協(xié)議分為Modbus-RTU 模式與Modbus-ASCII模式，本系統(tǒng)采用Modbus-RTU模 式實(shí)現(xiàn)與PC端與PLC的交互，在.Net環(huán)境中按照對(duì)應(yīng)的 信息格式編寫Modbus通信協(xié)議，利用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的 傳遞。

　　2.3 采集與控制實(shí)現(xiàn)

　　竹節(jié)紗設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)大部分存儲(chǔ)在PLC內(nèi)部數(shù)據(jù) 寄存器(D、HD)及輔助繼電器(M、HM)中，其中 數(shù)據(jù)寄存器中主要存儲(chǔ)各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)及機(jī)器運(yùn)行參數(shù)， 輔助繼電器由PLC內(nèi)部軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，存儲(chǔ)生產(chǎn)過 程中機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，紗線種類等，只有打開與關(guān)閉兩 種狀態(tài)[6]。無(wú)論寄存器還是繼電器都可通過Modbus通信協(xié)議讀取及修改PLC內(nèi)部對(duì)應(yīng)地址的數(shù)據(jù)，為該系統(tǒng) 生產(chǎn)監(jiān)控模塊主要參數(shù)地址及Modbus地址，此外還有其他多個(gè)模塊的參數(shù)地址，因篇幅限制，不在此列出。

　　2.4 用戶終端與本地應(yīng)用交互實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)本地應(yīng)用程序及用戶終端的Web頁(yè)面分別利 用.NET下的WinForm與WebForm技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，在一般 情況下Web界面是無(wú)法直接向WinForm應(yīng)用程序發(fā)送消 息，本系統(tǒng)利用Web Service實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端利用本地應(yīng)用 程序中的MSComm控件讀取PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回到Web界面，從而實(shí)現(xiàn)用戶終端與本地應(yīng)用的交互， 進(jìn)而使終端用戶通過點(diǎn)擊Web界面即可直接獲取到PLC 內(nèi)部數(shù)據(jù)，無(wú)需經(jīng)過數(shù)據(jù)庫(kù)，減少了用戶訪問延遲，十分適合與讀取一些不需要存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，而又必須要監(jiān) 控的數(shù)據(jù)，如羅拉轉(zhuǎn)速，當(dāng)前紡紗長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)。

　　3 用戶終端設(shè)計(jì)

　　3.1 微信公眾平臺(tái)與服務(wù)器

　　微信公眾平臺(tái)與服務(wù)器之間的交互流程可簡(jiǎn)單概 括為：用戶發(fā)送消息或單擊公眾號(hào)自定義菜單，服務(wù)器 收到用戶請(qǐng)求，微信服務(wù)器根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯回復(fù)給用戶對(duì) 應(yīng)的消息，如視頻、文本、語(yǔ)音、地理位置等。這種工 作流程與HTTP協(xié)議類似，即客戶端發(fā)送HTTP請(qǐng)求到服 務(wù)器，服務(wù)器端發(fā)送對(duì)應(yīng)HTTP響應(yīng)用戶請(qǐng) 求[7,8]。

　　本系統(tǒng)需要根據(jù)官方提供的接口來(lái)定制自己的 公眾平臺(tái)，因此在開發(fā)過程中其交互方式略有不同，當(dāng)用戶在微信里給公眾號(hào)發(fā)送消息或者單擊 微信自定義菜單時(shí)，微信手機(jī)客戶端將這條消息發(fā)送到 微信服務(wù)器。其次，微信服務(wù)器收到用戶的請(qǐng)求后，根 據(jù)具體的業(yè)務(wù)邏輯再將消息推送給開發(fā)者設(shè)置的服務(wù)器 地址(URL)，這個(gè)服務(wù)器地址對(duì)于微信服務(wù)器來(lái)說(shuō)就 是一個(gè)服務(wù)器，微信服務(wù)器此時(shí)充當(dāng)?shù)氖强蛻舳说慕?色[9]。開發(fā)者的服務(wù)器收到微信服務(wù)器推送過來(lái)的請(qǐng)求 后，根據(jù)微信提供的規(guī)則解析出用戶發(fā)送的消息內(nèi)容， 然后再根據(jù)具體的業(yè)務(wù)邏輯將響應(yīng)的內(nèi)容回復(fù)給微信服 務(wù)器，微信服務(wù)器再返回給用戶。

　　3.2 用戶權(quán)限管理

　　一般微信公眾平臺(tái)其服務(wù)器對(duì)于用戶是透明的，關(guān) 注此公眾號(hào)的用戶可以獲得微信后臺(tái)的全部數(shù)據(jù)[10]。但 是作為服務(wù)于工廠實(shí)際生產(chǎn)的系統(tǒng)，必須保證生產(chǎn)數(shù)據(jù) 的安全性，并且針對(duì)不同的關(guān)注用戶需要具有不同的權(quán) 限，因此需要針對(duì)不同的用戶進(jìn)行分類。本分類方式基 于微信公眾平臺(tái)后臺(tái)的用戶數(shù)據(jù)，每個(gè)關(guān)注公眾號(hào)的用 戶在后臺(tái)都具有一個(gè)唯一的ID，將這個(gè)ID進(jìn)行分類后分 別存儲(chǔ)在不同的數(shù)據(jù)表中，系統(tǒng)根據(jù)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表中的ID 賦予用戶不同的權(quán)限，從而保證了數(shù)據(jù)安全性。

　　4 系統(tǒng)調(diào)試

　　4.1 基本消息的收發(fā)

　　對(duì)于已經(jīng)通過驗(yàn)證的新用戶，公眾號(hào)后臺(tái)會(huì)自動(dòng)識(shí)別用戶ID并回復(fù)對(duì)應(yīng)的信息，為最高權(quán)限管理員所 具有的權(quán)限及用戶回復(fù)1后得到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。新用戶通 過回復(fù)對(duì)應(yīng)的字段即可查看對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，如用戶回復(fù)1 即可查看當(dāng)前設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)，回復(fù)6即可查看設(shè) 備所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為用戶回復(fù)1后對(duì)應(yīng)生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)，該公眾號(hào)回復(fù)的數(shù)據(jù)為當(dāng)前設(shè)備最新上傳的數(shù)據(jù)。

　　4.2 生產(chǎn)設(shè)備在線控制與調(diào)試

　　根據(jù)公眾號(hào)自動(dòng)回復(fù)的操作指南來(lái)獲取數(shù)據(jù)對(duì)于新 授權(quán)的用戶來(lái)說(shuō)是個(gè)比較有效的解決辦法，但是對(duì)于老 用戶或者是比較熟悉該公眾平臺(tái)的用戶來(lái)說(shuō)，根據(jù)提示 來(lái)操作就顯得有些繁瑣，因此用戶也可直接回復(fù)對(duì)應(yīng)的 命令來(lái)直接獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

　　4.3 生產(chǎn)設(shè)備調(diào)試與錠速修改

　　針對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分類不同，向用戶采取不同的呈現(xiàn) 形式，如生產(chǎn)設(shè)備的錠速這一數(shù)據(jù)采用曲線的方式呈現(xiàn)給用戶，更加的簡(jiǎn)單明了，用戶可直接在 回復(fù)錠速曲線來(lái)獲取當(dāng)前生產(chǎn)設(shè)備的錠速曲線的圖文消息，通過點(diǎn)擊該圖文消息，即可跳轉(zhuǎn)到錠速曲線界面，也可在線修改錠速曲線。

　　4.4 竹節(jié)紗生產(chǎn)工藝參數(shù)查看與修改

　　用戶也可通過在微信端回復(fù)竹節(jié)紗生產(chǎn)參數(shù)來(lái)查 看及修改當(dāng)前設(shè)備竹節(jié)紗生產(chǎn)參數(shù)，用戶通過點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的圖文消息跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的竹節(jié)紗生產(chǎn)參數(shù)界面，用戶點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕后新的竹節(jié)紗生產(chǎn)參數(shù)上傳到 本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，然后本地應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息上傳到PLC中繼而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)的變化，為監(jiān)測(cè)到的 PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)的變化，可以看到與用戶端修改數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)的，說(shuō)明生產(chǎn)參數(shù)修改成功。

　　機(jī)械工程師論文范例：機(jī)械制造行業(yè)中成本管理不足因素及改進(jìn)

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　通過對(duì)微信公眾平臺(tái)的二次開發(fā)，將用戶的移動(dòng)終ERP、MES之間的電子圖紙傳送通道，并對(duì)紙質(zhì)圖紙掃描文件、電子圖紙、三維模型、輕量化模型進(jìn)行集中管理，現(xiàn)場(chǎng)電子圖按統(tǒng)一模式進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)控制，全面支持研制生產(chǎn)、批生產(chǎn)圖紙無(wú)紙化，加速了工藝準(zhǔn)備、生 產(chǎn)準(zhǔn)備、加工向并行模型的轉(zhuǎn)變，既提高了工作效率， 又節(jié)約了管理成本，為建設(shè)智能制造車間奠定了重要基 礎(chǔ)后續(xù)工作主要分為以下幾個(gè)方面：1)強(qiáng)化設(shè)計(jì)BOM 變更控制功能，根據(jù)在制品狀態(tài)，提供BOM變更影響 域分析輔助功能;2)提供消息推送機(jī)制，將變更信息推送到相關(guān)崗位人員，進(jìn)一步提升協(xié)同工作效率。

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　　作者：楊奉偉，劉燕卿，徐伯俊，謝春萍，蘇旭中