光譜儀數(shù)據(jù)實時自動傳輸與多點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)

王慶生++王維佳

摘要：直讀光譜儀可對金屬材料進(jìn)行快速檢測分析，多用于冶金和機(jī)械制造業(yè)。在冶金行業(yè)常用來對爐前的樣本快速測量，以便控制產(chǎn)品質(zhì)量。通常直讀光譜儀在電腦控制下可直接得到被測量樣本的金屬元素成分?jǐn)?shù)據(jù)并留存在本機(jī)，供本地顯示或者打印，再通過人工處理才能轉(zhuǎn)入后續(xù)的生產(chǎn)流程和數(shù)據(jù)分析。該論文結(jié)合鋼鐵企業(yè)的技術(shù)改造工程，論述了利用網(wǎng)絡(luò)直接遠(yuǎn)程讀取直讀光譜儀樣本數(shù)據(jù)，免除了人工處理環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了樣本數(shù)據(jù)實時自動傳輸和實時多點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，實現(xiàn)有關(guān)生產(chǎn)管理部門的實時數(shù)據(jù)共享，滿足質(zhì)量管理的及時統(tǒng)計和分析。

關(guān)鍵詞： 直讀光譜儀；實時自動傳輸；多點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測；數(shù)據(jù)共享

中圖分類號： TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）01-0024-03

Spectrometer Data Real-time Automatic Transmission and Multi-point Network Monitoring System

WANG Qing-sheng1， WANG Wei-jia2

（1.School of Computer and Technology，Anhui University，Hefei 230039，China； 2.Anhui Nari Jiyan Software CO.，LTD.，SGEPRI，Hefei 230088，China）

Abstract：Direct reading spectrometer for quantitative measurement of metallic elements， used in metallurgy and mechanical manufacturing. Rapid measurement of the sample used to blast furnace in metallurgical industry， in order to control the quality of products. Usually under the direct reading spectrometer computer-controlled metal elements can be measured directly from the sample composition data and retained locally for local display or print， you need to manually handle into subsequent production processes and data analysis. The paper combines steel enterprise transformation projects， discusses the use of network direct remote read direct reading spectrometer sample data， eliminating the manual processing sectors， to achieve a real-time sample data and real-time multi-point automatic transmission network monitoring， production management departments to achieve the relevant Real-time data sharing， meet timely statistical and analytical quality management.

Key words： direct reading spectrometer； real-time automatic transmission； multi-point network monitoring； data sharing

1 概述

直讀光譜儀是快速檢測分析金屬材料的常用儀器，用來檢測金屬材料的金屬元素成分，廣泛用于冶金和機(jī)械制造業(yè)的成品或半成品。在冶金行業(yè)常用來對爐前的樣本快速檢測，分析其中所含化學(xué)元素成分，以便控制產(chǎn)品質(zhì)量。例如ARL4460全自動直讀光譜儀可以把被測量樣本的金屬元素成分?jǐn)?shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)保留在聯(lián)機(jī)電腦中，操作員可以打印或從屏幕上抄寫顯示的數(shù)據(jù)，供爐前工人和專業(yè)技術(shù)人員分析。這種傳統(tǒng)的人工操作方式，傳送速度慢，而且人工記錄難免會出現(xiàn)誤差。特別是產(chǎn)品檢驗部門，還需要將數(shù)據(jù)重新錄入到本部門的計算機(jī)中，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率難以保證，這顯然不利于快速分析和后續(xù)的及時干預(yù)。

為了使生產(chǎn)線各監(jiān)控點及時獲取數(shù)據(jù)，我們設(shè)計開發(fā)的直讀光譜儀實時自動傳輸和多點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了直讀光譜儀檢測的當(dāng)前數(shù)據(jù)即刻在生產(chǎn)線各監(jiān)控點實時顯示，并自動巡回顯示預(yù)先設(shè)定時間段內(nèi)（例如X小時）的歷史數(shù)據(jù)，及時指導(dǎo)生產(chǎn)。同時自動保存歷史數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計和質(zhì)量管理需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計和分析。

2 系統(tǒng)設(shè)計原理

2.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)由ARL4460光譜分析儀計算機(jī)、總控主機(jī)、爐前控制室主機(jī)和廠區(qū)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算機(jī)通過主交換機(jī)連接構(gòu)成局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。核心部分安排在化驗室內(nèi)，其中光譜分析儀計算機(jī)、總控主機(jī)、爐前控制室計算機(jī)用雙絞線連接到主交換機(jī)。廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算機(jī)因距離較遠(yuǎn)采用光纖連接。爐前控制室通過分屏器連接3個顯示器，用以動態(tài)循環(huán)顯示3個煉爐的樣本化驗數(shù)據(jù)。圖1為系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)。

2.2 前臺接收程序

系統(tǒng)的核心為總控主機(jī)，總控主機(jī)前臺程序接收來自光譜分析儀的樣本數(shù)據(jù)，總控主機(jī)后臺程序主要實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的管理和系統(tǒng)運行參數(shù)的設(shè)置。

首先，操作人員把樣本置入光譜分析儀，錄入樣本爐號，啟動光譜分析，光譜分析儀計算機(jī)對樣本分析后直接得到一組樣本數(shù)據(jù)，置于預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

總控主機(jī)前臺程序通過網(wǎng)絡(luò)接收來自光譜分析儀計算機(jī)樣本數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，保存新記錄到數(shù)據(jù)庫中，并即刻顯示新記錄于本機(jī)屏幕，不斷滾動顯示X小時內(nèi)獲取的樣本數(shù)據(jù)。為防止數(shù)據(jù)意外丟失，保存新記錄時是同時寫到兩個硬盤區(qū)的數(shù)據(jù)庫中。接收來自光譜分析儀樣本數(shù)據(jù)采用自動或手動兩種操作方式，可隨時切換。自動方式為系統(tǒng)自動接收發(fā)自光譜分析儀的樣本數(shù)據(jù)（設(shè)為默認(rèn)方式）；手動方式需要在前臺程序界面點擊接收按鈕操作。

在接收程序運行顯示畫面中，為便于閱讀數(shù)據(jù)，根據(jù)爐號和時間排序，圖中顯示3個不同爐號的數(shù)據(jù)。

前臺接收程序?qū)σ呀邮諗?shù)據(jù)記錄作規(guī)整處理，保留設(shè)定時間段內(nèi)的記錄循環(huán)滾動顯示。

因前臺接收程序通常不間斷工作，所以一般不能關(guān)閉，但程序顯示畫面可以極小化，以便其它程序的運行。如確需退出程序，必須輸入動態(tài)密碼才能關(guān)閉接收程序。

2.3 重復(fù)樣本的數(shù)據(jù)處理

當(dāng)需要對某樣本重新檢測時或者樣本檢測操作人員連續(xù)按壓檢測完成按鈕，前臺接收程序就會收到兩個重復(fù)樣本的數(shù)據(jù)，需要分別處理。對于樣本號相同的記錄，程序?qū)ζ渌侄螖?shù)據(jù)進(jìn)行逐個對應(yīng)比較，如果完全相同，則為重復(fù)記錄，選擇丟棄，不存入該條記錄。對于因重新檢測而獲取的樣本數(shù)據(jù)，只要該記錄數(shù)據(jù)不完全相同，就先存于數(shù)據(jù)庫中，然后可在重復(fù)的樣本數(shù)據(jù)記錄中人工選擇刪除，只保留一條記錄。圖4為重復(fù)樣本的數(shù)據(jù)處理流程。

2.4 后臺程序

總控主機(jī)后臺程序主要實現(xiàn)三大功能。一是操作人員的操作級別、操作權(quán)限和密碼設(shè)定；二是對已接收的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括查詢、修改、刪除、類型格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)備份等功能；三是系統(tǒng)運行參數(shù)的設(shè)置，例如滾動顯示的時間段設(shè)定和顯示刷新間隔時間設(shè)定。如果設(shè)定滾動顯示24小時，則從當(dāng)前時間到前24小時內(nèi)的檢測數(shù)據(jù)在屏幕上循環(huán)滾動顯示。

操作人員分為管理員和操作員，管理員分配操作員和其操作權(quán)限，規(guī)定該操作員對數(shù)據(jù)除了查詢以外的其他作用權(quán)限，例如修改或刪除。

對于操作員涉及到對數(shù)據(jù)記錄的修改和刪除操作，系統(tǒng)記錄于操作日志中，并把被修改和刪除的記錄另記錄于專門數(shù)據(jù)庫中，以便必要時追溯。

2.5 多點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測

爐前計算機(jī)自動接收來自總控主機(jī)按時段獲取的最新數(shù)據(jù)，并即刻同時顯示于本機(jī)所屬的3個屏幕。廠區(qū)生產(chǎn)車間有關(guān)監(jiān)控點通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享與總控主機(jī)同步滾動顯示X時段內(nèi)獲取的樣本數(shù)據(jù)，也可以人工干預(yù)回溯顯示操作。

質(zhì)量監(jiān)測與統(tǒng)計部門的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。可根據(jù)需要隨時從總控主機(jī)數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種統(tǒng)計分析。

3 結(jié)束語

直讀光譜儀作為一種高端智能儀器已廣泛用于冶金和機(jī)械制造業(yè)，光譜儀數(shù)據(jù)實時自動傳輸與多點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，把光譜儀與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合起來，進(jìn)行企業(yè)的技術(shù)升級和改造，大大提升了生產(chǎn)與管理的自動化水平，提高了工作效率。

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