基于臺達PLC的工廠產量監控查詢系統(圖)

1 引 言
　　
　　上海佳泰塑膠有限公司是生產手術專用手套、醫用手套、科研手套及各種PVC手套的專業公司，年產值在0.5到1億元人民幣，產品基本上都是出口外銷。全廠有兩個生產車間共26條生產線，整個工廠的所有生產線由工廠產量監控查詢系統實施實時監控，對每一條生產線的產量數據進行實時存儲，將PLC中掉電保持區的數據讀到監控系統自定義的相應變量當中去， 每分鐘通過標準的SQL語言對數據進行存儲（每分鐘向SQLSERVER數據庫中存儲26條生產線的產量數據，即26條生產線的當前產量），用戶可以通過日期、時間、時間段、車間、生產線等查詢任何車間、任意一條生產線的產量，能對車間、生產線的月產量進行統計，并在查詢出滿足條件的記錄后，將結果通過報表顯示，按規定報表格式將結果進行存儲和打印。以下是對相關技術問題的簡略討論。

2 系統結構與功能
　　
　　工廠產量監控查詢系統的結構示意圖如圖1所示。

　　該系統要實現的功能是可以任意查詢一車間、二車間任何生產線（共26條生產線）在任何時段的產量。具體要求如下：1）每條生產線產量的數據至少能夠保存4個月的儲存期，以便對歷史數據進行查詢；2）能查詢每條生產線任意月、天、小時、分鐘的產量；3）能對任意一條生產線在任意時段的產量進行查詢；4）查詢結果能以特定的格式在報表中顯示，同時將結果打印出來；5）各條生產線任意月、日、小時、分鐘的產量可在電腦上以柱狀圖、實時趨勢曲線的形式顯示�！　�
查詢系統的查詢方式可以實現：1）按照日期進行查詢；2）按照時間進行查詢；3）按照生產線進行查詢；4）按照任意時間段進行查詢；5）按照班次進行查詢（早、中、晚班）；6）查詢任意月的任意車間、任意生產線的產量；7）可以運用第1）到第5）種不同的排列組合進行復雜的查詢。

3 系統設計　　

　　該系統的設計是比較簡單的，軟、硬件選型配置如表1所示。
　　　
　　表1　系統軟、硬件配置

　　工廠產量監控查詢系統的設計主要在于軟件系統的設計，以下問題是考慮的重點。　
　　
　　1）兩個車間共26條生產線，每分鐘要有26條記錄生成，每分鐘向數據庫插入26條記錄。該系統全天24小時工作，不允許停，所以一天的數據量為37440條記錄。每月的數據量為1160640條記錄。如果要存儲4個月，則數據量為4642260條記錄。數據量是相當龐大的，硬盤的數據存儲接近2-3G，不僅會造成在查詢時，系統資源嚴重被占用，同時普通的數據庫如ACCESS的表格沒有能力管理如此龐大的數據系統。ACCESS在管理如此龐大的數據時，不僅系統會造成不穩定，同時會出現不可預料的情形。所以只能尋找能夠管理大型數據系統的數據庫，因此可以選擇SQLSERVER或Oracle。
　　
　　2）組態軟件（組態王）支持對標準的數據庫進行數據的插入、選擇、刪除等基本的操作，同時支持標準的SQL語言。靈活的運用該組態軟件提供的SQL函數使監控系統通過ODBC（開放性的數據源）配合標準的SQL語言對數據庫進行各種簡單和復雜的操作。
　　
　　3）即使使用大型的數據庫，SQL Server或Oracle，由于每天的數據量多達37440條記錄，如果將1個月，甚至是4個月的記錄全部寫入同一個數據庫的同一個表格，則所有的數據量大的將使表格崩潰，即使數據庫能夠管理，查詢的速度也是可想而知的，將會非常的慢。解決問題的思路是以系統的日期作為當天的表格名稱。當系統時間為00：00：00時刻時，新建一個表格，通過SQLCreateTable( DeviceID, "TableName", "TemplateName" )函數建立不同的表格，因為組態軟件支持字符串函數。
　　
　　4）查詢條件比較復雜。為了完成如此復雜的查詢，使用了Active控件，因為組態軟件支持第三方控件，將所有的條件羅列出來進行排列組合，將每一種情況都考慮在內。然后通過程序來實現選擇條件轉換成SQLSELECT（）函數工作的條件。因為工藝要求能夠任意查詢任意生產線在任意時段的產量，為了能夠實現該功能，可以新建站點及站點變量（\\本站點\CX_Hour，\\本站點\CX_Minute，\\本站點\CX_Hour1，\\本站點\CX_Minute1）。在以時間段進行查詢時，先將以前兩個變量輸入的時間做為條件進行查詢，將查詢出記錄的數據賦給在過程中自定義的中間變量。然后再以后兩個變量輸入的時間作為條件進行查詢，將查詢出的結果同樣賦給自定義的中間變量。將兩次查詢的結果求差，然后將日期、時間、車間生產線產量通過報表的組態添到表格當中。
　　
　　5）對于月產量的查詢。需要判斷輸入的月份有幾天，然后從該月的第一天開始到最后一天進行查詢，查詢的時刻為每一天的23:59分時各生產線的產量。然后對查詢出的數據進行累加，直到該月的最后一天。具體程序實現是按照特定的格式將數據填寫到報表當中。
　　
　　6）當查詢的條件比較復雜時，有些條件不可能同時成立，因此，在選擇條件時，要互相限制，以避免出現混亂現象。
　　
　　7）工藝要求能夠查詢任意生產線每分鐘的產量，可以通過事件發生命令實現，即每當系統時間的秒等于59時，觸發執行相應程序。
　　
　　8）在系統時間等于00：00：00時刻時，用事件命令建立相應程序，以得到需要新建表格的名稱，并同時將PLC中累計產量的寄存器清零，重新開始對該日的產量進行累計。

4 系統調試考慮
　　
　　針對本文討論的特定工廠產量監控查詢系統，在系統安裝調試過程中有些問題是不能被忽略的。
　　
　　1）因為兩個車間之間的距離在300m左右，而從第一個車間到監控室的距離有500m左右，距離比較遠，為了遏制信號的衰減，將信號線用網線代替，同時加中繼器將信號放大。保證數據傳輸的安全性。
　　
　　2）要求現場布線時嚴格按照電氣規范施工，保證安裝的合格。
　　
　　3）正確的設置操作系統中數據源ODBC的選項，以保證監控系統能通過ODBC與數據庫SQL Server連接。在運行監控系統執行任何操作時，觀察運行反饋信息，以得到相關的錯誤信息，可根據提示的錯誤信息檢查程序。
　　　
　　4）報表組態非常靈活，可以通過While{}循環語句，將查詢結果按照順序填寫到報表中。靈活的運用While{}語句可將程序簡化，減少監控系統后臺運行程序的時間。
　　
　　5）靈活運用應用程序命令、數據改變命令、事件命令、熱鍵命令、按鈕的彈起、按住、按下命令進行編程。
　　
　　6）在程序量大的項目中應養成良好的編程習慣，定義變量時最好使用英文對程序進行標注，以增加程序的可讀性。
　　
　　系統經調試正常后，投入生產運行的產品產量柱狀圖如圖2所示，產量的趨勢圖如圖2所示。

5 結束語
　　
　　盡管臺達PLC屬于小型PLC，但其性能可靠、支持485通訊等特點，足以完成集中控制的功能，配合組態軟件實現復雜的工廠監控、數據查詢、打印、報表等DCS系統的功能。