基于Android系統(tǒng)開發(fā)的分離式注塑機(jī)HMI

區(qū)志偉

（佛山震德塑料機(jī)械有限公司，廣東佛山，528000）

1 引言

現(xiàn)今隨著城市無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的大范圍覆蓋、Android手機(jī)的日益普及、并且由于其Android手機(jī)具備強(qiáng)大的無(wú)線通信功能以及應(yīng)用程序無(wú)界限的特性，如果能將Android應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域上，將能實(shí)現(xiàn)無(wú)間、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控、警報(bào)提醒和網(wǎng)絡(luò)會(huì)診等先進(jìn)的功能，取代傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。接下來(lái)以震德塑料機(jī)械有限公司基于Android系統(tǒng)自主開發(fā)的新世紀(jì)控制系統(tǒng)分離式HMI（以下簡(jiǎn)稱為新世紀(jì)控制系統(tǒng)Android客戶端）為例，探討其可行性、優(yōu)點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方案。

2 開發(fā)新世紀(jì)控制系統(tǒng)Android客戶端的可行性

2.1 Android系統(tǒng)簡(jiǎn)介

Google把Android描述為：為移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)的第一個(gè)真正開放的綜合平臺(tái)，所有的軟件都能運(yùn)行在手機(jī)上，從而消除了阻礙移動(dòng)創(chuàng)新的屏障。

所以Android得載體就是人們常用的手機(jī)及平板電腦，我們要在Android系統(tǒng)上開發(fā)新世紀(jì)控制系統(tǒng)HMI，則首先必須先了解其載體的特點(diǎn)：

低處理能力；有限的RAM；有限的永久儲(chǔ)存能力；高延遲、低速的數(shù)據(jù)傳輸速率；非工業(yè)級(jí)別的抗干擾能力。

根據(jù)以上特性，新世紀(jì)控制系統(tǒng)Android客戶端將不能實(shí)現(xiàn)以下功能：對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)操作及保存大量的設(shè)備或產(chǎn)品數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)以移動(dòng)設(shè)備為載體的Android系統(tǒng)不適合應(yīng)用與工業(yè)領(lǐng)域，但云技術(shù)的應(yīng)用改變了這一局面。

2.2 云技術(shù)簡(jiǎn)介

云技術(shù)是是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

云計(jì)算最大的特點(diǎn)就是：計(jì)算的彌漫性、無(wú)所不在的分布性和社會(huì)性特征。

2.3 可行性

從云技術(shù)的特性可見，通過云技術(shù)連接車間工控電腦及移動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備的缺點(diǎn)再也不能成為其在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用上的障礙，與車間工控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、無(wú)間的數(shù)據(jù)交換。

3 新世紀(jì)控制系統(tǒng)Android客戶端系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 新世紀(jì)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

新世紀(jì)控制系統(tǒng)是震德塑料機(jī)械有限公司自主研發(fā)的注塑機(jī)專用控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了注塑機(jī)電氣一體化的整合效果，通過注塑機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)傳輸,實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)和控制的無(wú)縫連接.完美的解決注塑機(jī)電氣調(diào)試復(fù)雜以及整體系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，而且其以Ethernet為通訊協(xié)議，以WIN XP-E為操作平臺(tái)的特性，更為其實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)通訊提供了切實(shí)的可行性。

3.2 新世紀(jì)控制系統(tǒng)Android客戶端系統(tǒng)架構(gòu)

新世紀(jì)系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)把注塑機(jī)的數(shù)據(jù)（工藝參數(shù)、機(jī)器參數(shù)、警報(bào)、歷史記錄、修改記錄等）上傳至云主機(jī)并保存，然后根據(jù)數(shù)據(jù)情況，如危險(xiǎn)警報(bào)、完成生產(chǎn)數(shù)量等主動(dòng)發(fā)送信息至客戶端，或用戶通過安裝在Android平臺(tái)上的客戶端實(shí)現(xiàn)查看當(dāng)前數(shù)據(jù)、搜索設(shè)備或產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)、發(fā)送遠(yuǎn)程命令等功能，系統(tǒng)框架如圖1所示：

圖1

3.3 新世紀(jì)控制系統(tǒng)Android客戶端功能介紹

1）遠(yuǎn)程緊急指令發(fā)送

當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)又剛好沒人，可通過緊急指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程停泵、停止電熱輸出、鎖機(jī)等操作。

2）查看當(dāng)前設(shè)備數(shù)據(jù)與修改記錄

當(dāng)用戶打開新世紀(jì)控制系統(tǒng)Android客戶端并輸入設(shè)備編號(hào)后，客戶端會(huì)自動(dòng)更新當(dāng)前的工藝參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)及生產(chǎn)狀況，以便用戶能即時(shí)掌握當(dāng)前設(shè)備的情況，不過由于移動(dòng)設(shè)備有限的儲(chǔ)存能力，所以這些數(shù)據(jù)不會(huì)保存，只會(huì)更新顯示最新的參數(shù)設(shè)定。

3）警示提醒

在新世紀(jì)系統(tǒng)中，警示將作分級(jí)處理，級(jí)別與客戶端登陸賬號(hào)級(jí)別相對(duì)應(yīng)。當(dāng)警示被觸發(fā)或解除后，新世紀(jì)控制系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定的級(jí)別以文本信息的方式發(fā)送至對(duì)應(yīng)級(jí)別的賬號(hào)客戶端。例如，警報(bào)共分3級(jí)，設(shè)備操作員級(jí)別為3，班組長(zhǎng)級(jí)別為2，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人級(jí)別為1。警報(bào)A設(shè)定級(jí)別為2，則當(dāng)警報(bào)A被觸發(fā)或解除時(shí)，設(shè)備操作員及班組長(zhǎng)的新世紀(jì)系統(tǒng)Android客戶端將收到警報(bào)A的文字信息提示。

傳統(tǒng)的警報(bào)處理方式是，當(dāng)發(fā)生警報(bào)時(shí)，系統(tǒng)通過信號(hào)燈或蜂鳴器提醒操作員，當(dāng)操作員不能解決該問題時(shí)，再向班組長(zhǎng)或技術(shù)人員反映情況，如果連班組長(zhǎng)也不能解決該問題，最后才向生產(chǎn)負(fù)責(zé)人反映情況。這種問題解決方式缺乏實(shí)時(shí)性且具有長(zhǎng)延時(shí)性，不利于高效生產(chǎn)。而警示提醒機(jī)制則可以使生產(chǎn)的相關(guān)人員即使不在現(xiàn)場(chǎng)也能在第一時(shí)間接收到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的重要信息，令相關(guān)人員能及時(shí)快速地做出反應(yīng)。

4）品質(zhì)歷史數(shù)據(jù)搜索

由于所有的數(shù)據(jù)都會(huì)被保存在云主機(jī)里，客戶只需在新世紀(jì)系統(tǒng)Android客戶端輸入產(chǎn)品編號(hào)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)搜索該產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的相關(guān)各項(xiàng)參數(shù)然后下載至Android客戶端。這樣可方便用戶在任何地方任何時(shí)間對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行分析。

5）呼叫

如生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急情況，需相關(guān)負(fù)責(zé)人立刻前往現(xiàn)場(chǎng)，可通過呼叫功能選擇需要呼叫的Android客戶端用戶并發(fā)出呼叫信號(hào)，被呼叫的Android客戶端收到呼叫信號(hào)后將通過鈴聲、LED閃爍或震動(dòng)方式提醒用戶。

6）信息收發(fā)

現(xiàn)場(chǎng)新世紀(jì)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)與Android客戶端之間的信息收發(fā)，以便現(xiàn)場(chǎng)操作人員及時(shí)匯報(bào)生產(chǎn)狀況，生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)也能及時(shí)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出指示。

4 結(jié)論

相比較傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線，應(yīng)用Android系統(tǒng)的特性和無(wú)處不在的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，能讓用戶解放更多的人力和物力。生產(chǎn)管理人員和技術(shù)人員不管在何時(shí)何地均可實(shí)時(shí)無(wú)間地對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀況了如指掌，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)下達(dá)指令或支援，以移動(dòng)設(shè)備和無(wú)處不在的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控總站，能讓客戶節(jié)省更多的設(shè)備成本和人力成本。

[1]Reto Meier. Professional Android Application Development[]. 2010.6: 1-16.