高溫高壓設備溫度記錄儀移動應用系統(tǒng)設計

王 芳， 金 敏

（中國電子科技集團公司第二研究所， 山西 太原 030024）

引言

全自動除泡機是目前液晶行業(yè)全自動生產線中的一個重要設備，該設備屬于壓力容器，為LCD產品提供高溫高壓的生產環(huán)境，用于除去偏光片貼合或者玻璃蓋板與觸摸屏貼合后的殘存氣泡。除泡機主要工藝參數有溫度、壓力、時間，其中溫度是除泡機設備的關鍵工藝指標。但因溫度的特異性，在生產運行中溫度的精準控制是設備穩(wěn)定可靠性的一項重要研究內容。當前設備通過機械攪拌腔體內空氣，采用單點檢測，來確定腔體內空氣溫度值。生產商希望得到腔體內的實時溫度分布情況來確保產品的良品率。然而，市場上銷售的普通溫度記錄儀不能在高溫高壓的環(huán)境下工作。因此，為了解決此問題，我們將傳統(tǒng)技術與新興移動互聯(lián)網應用技術有效結合，研發(fā)WJL溫度記錄儀及相應手機APP軟件，通過網絡將溫度記錄儀與手機等手持設備連接起來，實時檢測并反饋腔體內多點溫度值、相關曲線和溫度均勻性等，實現用戶對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，完成移動應用技術在傳統(tǒng)設備行業(yè)的有效應用。

1 溫度記錄儀結構及工作原理

WJL系列溫度記錄儀采用STC15型單片機作為運行CPU，定時采集六路高精度溫度傳感器溫度值，進行實時計算，將計算結果進行存儲，并通過WIFI模塊實時將采集到的六個通道溫度值發(fā)出。由于現有溫度記錄儀監(jiān)控顯示方式單一，只能在WJL溫度記錄儀工作完成后，通過上位機軟件將存儲的六通道溫度值一起讀出到PC機中，上位機軟件計算、顯示溫度曲線，給出測試結果分析，生成報表文件進行保存、歸類的現狀，作者提出相應的移動應用系統(tǒng)，即通過使用配套手機APP及上位機軟件實時接收數據并顯示六個通道的各條溫度曲線，實時反饋腔體內多點溫度值，從而體現出溫度均勻性。

針對不同需求，制定出不同規(guī)格的溫度記錄儀，有 WJL-4A、WJL-6A、WJL-6B（具有 WIFI功能）和WJL-15A等一系列溫度記錄儀。

1.1 WJL系列產品規(guī)格設計

1）外觀尺寸：WJL-4A、WJL-6A/B，114 mm×155 mm×33 mm；WJL-15A，120 mm×135 mm×65 mm。

2）采集溫度精度：±0.01℃。

3）工作電壓：4.5～5.0 V。

4）工作時長：大于100 h。

5）工作環(huán)境：10～100 ℃，0～0.8 MPa。

如下頁圖1所示，六通道溫度記錄儀共有CH1至CH6六個測溫傳感器，側面黑色部分為WIFI模塊。

記錄儀工作原理如下頁圖2所示，WJL系列溫度記錄儀采用單片機為主控單元和高精度溫度傳感器，進行數據采集、記錄與傳輸。上位機軟件可一次性整體讀取并顯示記錄數據，繪制溫度曲線，并生成報表文件。利用配套手機APP或上位機軟件實現腔體外遠程的溫度實時監(jiān)控，并繪制溫度曲線。

1.2 上位機軟件部分

WJL系列溫度記錄儀使用三極管半導體溫度傳感器，可以直接測量生產中不同范圍的溫度。除泡完成以后，可以讀取除泡過程中的溫度曲線。研發(fā)的上位機軟件基于NI公司的Labview軟件編寫，在PC機上運行，與溫度記錄儀通過USB線連接，一次性讀取記錄儀中的數據。該軟件通過計算、分析記錄儀中的原始數據，繪制各個通道的溫度曲線，并分析數據得出溫度均勻性結論?？筛鶕脩粜枨笾谱鱄tml、Word、Excel等格式數據報表[1]。

2 系統(tǒng)需求分析和設計

2.1 整體設計目標

WJL-6A溫度記錄儀使用三極管半導體溫度傳感器，可以直接測量生產中不同范圍的溫度。除泡完成以后，可以讀取除泡過程中的溫度曲線。通過增加WIFI模塊，使溫度記錄儀可以通過手機端APP對設備的溫度等運行參數進行實時監(jiān)控，從而使用戶可以實時查看除泡機腔體內溫度動態(tài)曲線，了解到腔體內溫度的均勻性。整體系統(tǒng)架構如圖3所示。

圖1 六通道溫度記錄儀

圖2 溫度記錄儀工作原理

圖3 整體系統(tǒng)架構

WJL溫度記錄儀移動應用APP基于Android平臺，客戶端采用Eclipse+ADT（Android Development Tools）進行開發(fā)，服務器端以Tomcat6.0為工具，通過MySQL對各個數據庫表進行管理，以Java作為開發(fā)語言。系統(tǒng)采用客戶端/服務器模式，在邏輯上分為用戶界面層、數據處理層和數據提取層三個層次。

2.2 系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)的需求分析主要從用戶所需功能和應用本身需求兩個角度來考慮。

1）移動終端應該具有普遍性，能滿足大多數用戶的使用需求。

2）用戶界面應當滿足大多數人的操作習慣，功能點清晰明了，操作簡單方便，另外還需要方便后臺管理。

3）通信設置方面，應該能實現手持設備與溫度記錄儀的連接，確保用戶端與后臺的通訊和數據交互。

4）數據存儲方面應選擇適合該系統(tǒng)的數據庫類型，保證數據傳輸的穩(wěn)定性和可靠性。

2.3 客戶端功能設計

Android應用程序可能由一個或者多個組件組成，所以他的開發(fā)是采用基于組件的模式進行的。Android的應用程序由底層核心和上層組件兩部分組成，正是因為底層核心的存在，任意兩個組件之間可以通過它來進行消息的傳遞和識別從而產生關聯(lián)，這使得Android應用程序不會像一般的應用程序那樣出現邏輯交互的零散性和模糊性。

該應用采用的客戶端/服務器模式，即C/S模式，如圖4所示。其中：客戶端提供了用戶登錄注冊、設備信息查詢、各個通道實時溫度及曲線顯示、歷史溫度查詢以及通信和設置網絡的功能；服務器端通過數據庫的管理，為客戶端提供用戶個人信息、設備信息、溫度數據等，從而實現前后臺的有機結合以及數據交互[2]。

圖4 客戶端應用C/S模式

本應用系統(tǒng)的客戶端分為首頁、功能、曲線、我們和更多等五個功能模塊，具體如下頁圖5所示。

1）用戶可以注冊登錄APP，可在客戶端首頁了解WJL系列溫度記錄儀的基本信息。

2）功能和曲線模塊中，用戶可選擇除泡機通道號，查看各個通道的當前溫度值及溫度動態(tài)曲線，了解實時溫度的均勻性。

3）模塊中介紹設備的詳細信息，以及最新開發(fā)的新品，起到很好的宣傳作用。

4）更多模塊用于功能擴展，便于后期對應用升級優(yōu)化的管理。

2.4 系統(tǒng)數據庫設計

本系統(tǒng)涉及到用戶信息、設備各個通道當前溫度、設定溫度及歷史溫度等眾多信息，這些數據需要存儲在數據庫中，以便管理。根據總體系統(tǒng)和功能模塊的需求，系統(tǒng)數據庫設計了系統(tǒng)用戶信息表、設備參數表、當前溫度表、設定溫度表和歷史溫度表等多個數據表。

圖5 客戶端總體流程圖

每個數據表包含該表各個成員的字段名稱、數據類型、字段大小、主鍵（是否必填）以及備注等信息。以系統(tǒng)用戶表結構為例，具體如表1所示。

表1 系統(tǒng)用戶表結構

3 應用實現

3.1 APP與服務器通訊的實現

用戶通過點擊客戶端應用界面來觸發(fā)APP與服務器端的通訊。界面中的大部分數據都是應用請求服務器端而獲取的，應用模塊的數據交互都是通過通訊模塊完成的。通訊架構圖如圖6所示。

由圖6可知，該模塊實現APP與服務器的連接，負責消息的發(fā)送和接收。應用模塊包括數據的顯示以及響應用戶的操作。數據模塊定義了通訊所需要的數據對象以及類型。解析模塊解析請求返回的Json格式的數據并封裝成相應對象，以便更新UI。

圖6 App與服務器通訊架構圖

3.2 APP仿真測試

測試是移動應用開發(fā)和發(fā)布過程中一個不可或缺的環(huán)節(jié)。移動項目開發(fā)如同所有QA(Quality Assurance)過程一樣，能夠從漏洞跟蹤系統(tǒng)、周期性構建和有計劃的測試中受益。早測試、常測試、真機測試，這是在測試移動應用程序時質量保證的前提。

測試應用時，將帶有WIFI模塊的WJL溫度記錄儀打開電源開關后放在罐體式自動除泡機中，并將Android操作系統(tǒng)的手機與溫度記錄儀連接在同一個網絡中，登錄后點開各個模塊進行測試?？蛻舳斯δ軠y試主要包括登錄模塊、首頁模塊、功能曲線顯示模塊、通信模塊和擴展功能等各個模塊功能測試，并展示對應效果。

4 結語

本文提出的除泡機設備目前使用的溫度記錄儀移動應用系統(tǒng)的設計方案，實現了罐體式除泡機溫度的實時動態(tài)曲線顯示，使用戶可以更好地對產線進行監(jiān)控管理。該應用系統(tǒng)提升了現有除泡機設備的智能化水平，可接入工業(yè)智能化生產管理系統(tǒng)，為即將到來的智能化生產提供了可靠的技術基礎。

參考文獻

[1]劉邦，趙乃輝.山西電子技術[M].太原：電子出版社，2017.

[2]江麗.基于android平臺的實時互動遠程教育系統(tǒng)設計與實現[J].信息通信，2016（2）：77-79.