无缝钢管物料跟踪系统设计规格说明书.docx
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无缝钢管物料跟踪系统设计规格说明书
连轧无缝钢管
过程自动化系统
物料跟踪系统设计规格说明书
编写目的
本文档是为无缝钢管物料跟踪系统（以下简称物料跟踪系统）的实现，提供设计指导。
本文的预期读者为：
无缝钢管物料跟踪系统项目的需求管理人员、设计和开发人员、测试人员等。
术语定义
物料跟踪系统的软件设计
物料跟踪系统的软件结构，如图3.1所示。
整个软件系统，使用数据库，将业务数据和界面所需数据进行分离，即业务定时完成逻辑处理，产生界面需要的各种数据，并将其存储在数据库；而界面部分定时从数据库获取数据，并将其组织并形象地显示出来。
以此也降低了整个系统界面和业务之间的耦合性。
物料跟踪系统的基本数据流图，如图3.2所示
图3.1物料跟踪系统的软件结构
图3.2物料跟踪系统的基本数据流图
界面层
界面层，主要是完成各种跟踪画面的显示，显示的内容包括设备状态、管材基本信息、各种工艺流程中的生产统计信息等。
界面层的设计包括以下几方面内容：
⏹画面设计思路
⏹画面设计方案
⏹画面类设计
注意，界面部分并不直接与业务层交互信息，它是直接通过对数据库（以下简称DB）访问，实现界面所需数据的刷新。
画面设计思路
物料跟踪系统的画面分为主页面和分页面，主页面表示整个生产线的全部设备状态和物料流动的跟踪，分页面是表示生产线某一部分的设备状态和物料流动的跟踪。
无论是主页面还是分页面，都是采用1024*768的分辨率。
当用户双击画面设备时，将弹出该设备的状态和生产情况。
画面显示与跟踪数据分开，关闭画面时跟踪也是进行的。
画面只是显示跟踪的情况。
画面设计方案
物料跟踪系统画面总体设计的方案为：
⏹整个画面是所有的设备采用相同的显示模版加载不同的设备图片，在画面上按照生产线顺序组合而成。
⏹生产跟踪分为管材位置显示和管材工艺流程跟踪。
管材位置显示，指通过查询数据库，得到每个设备上所有管材的信息并显示出来。
管材工艺流程跟踪，指在生产画面上用虚线示意生产计划所用的工艺流程方向，因为不同生产计划采用不同的工艺流程。
⏹所有的设备类图形抽象出一个基类，这个基础类的属性包括了所在的画面的位置，设备的编号，是否可以工作，显示图片；这个类的方法包括设置画面位置，设置是否可以工作，设置显示图片。
所有的设备类需要继承这个基础类。
各个画面类之间继承关系如图3.3所示。
图3.3各个类之间继承关系
设计跟踪画面时，在辊道类中表示该辊道是否分流；若需要分流，则判断管材生产的流向；若不需要分流，则无需判断管材生产的流向。
管材流向的表示方法为：
用带有方向的线，把管材流向所经过的生产设备连接起来。
管材位置显示是生产设备定时查询数据库，得到该设备上面所有管材的信息，根据信息把管材表示出来的过程。
画面类设计
基类设计
classCEquipmentBase
{
public:
CEquipmentBase（）;
virtual~CEquipmentBase（）;
public:
//设备编号
char_szEquipmentName[DEFAULT_EQUIPMENT_NAME_LEN];
//设备显示位置
CRectm_PositionRect;
//设备是否可以工作
BOOLm_bWork;
//设备是否报警
BOOLm_bAlarm;
//设备的显示图片
CBitmap*m_pBitMapBK;
//设备上钢管列表
CPtrListm_pCudgelList;
public:
virtualvoidMoveTo（CPointpoint）=0;
virtualvoidDraw（CDC*pDC）=0;
virtualvoidGetSteelTubeData（）=0；
};
辊道类设计
classCTramroadObj:
publicCEquipmentBase{
public:
CTramroadObj（）;
voidDrawEmbranchment（）;//画工艺流程线
voidGetSteelTubeData（）;
private:
BOOLm_bEmbranchment;//是否分流
};
带锯类设计
classCMaterialSawObj:
publicCEquipmentBase
{
public:
CMaterialSawObj（）;
voidAddFinished（）;
voidCleanFinished（）;
voidSetBusy（BOOLbBusy）;
voidDraw（CDC*pDC=NULL）;
private:
intm_nFinished;//已经锯几次
BOOLm_bBusy;//是否在锯
};
台架类设计
classCTableBoardObj:
publicCEquipmentBase
{
public:
CTableBoardObj（）;
voidGetSteelTubeData（）;
voidDraw（CDC*pDC=NULL）;
};
链床类设计
classCChainBeltObj:
publicCEquipmentBase
{
public:
CChainBeltObj（）;
voidGetSteelTubeData（）;
voidDraw（CDC*pDC=NULL）;
};
加热炉类设计
classCFurnaceObj:
publicCEquipmentBase
{
public:
CFurnaceObj（）;
voidGetSteelTubeData（）;
voidDraw（CDC*pDC=NULL）;
voidSetPace（floatfPace）;
voidGetPace（）;
private:
floatm_fPace;//速度
};
冷床类设计
classCCoolingObj:
publicCEquipmentBase
{
public:
CCoolingObj（）;
voidGetSteelTubeData（）;
voidDraw（CDC*pDC=NULL）;
};
加工机器类设计
classCMachiningObj:
publicCEquipmentBase
{
public:
CMachiningObj（）;
voidGetSteelTubeData（）;
voidDraw（CDC*pDC=NULL）;
};
业务层
业务层由以下几层组成：
⏹跟踪控制层
⏹跟踪实现层
⏹跟踪实体层
跟踪控制层
跟踪控制层，主要实现流程的循环控制，而且整个物料跟踪系统的主流程只有一个，即：
采集基础自动化（以下简称L1）信号—>根据信号变化，进行逻辑判断，调用相应的跟踪实现—>设备状态和管材状态更新—>向L1发送命令—>时间延时—>采集L1信号……，依此循环。
跟踪实现层
跟踪实现层，主要根据跟踪控制的要求，去组合并调用跟踪实体模块，实现各个工艺流程段的跟踪。
根据生产线工作区的分布，将实现分为5个部分：
⏹管坯区跟踪：
跟踪的设备段包括入口段、锯切段、输送段和环形炉段，每段包含的逻辑处理并不相同，其中入口段、锯切段的逻辑相对复杂一些。
⏹热轧区跟踪：
跟踪的设备包括链床、穿孔机、、冷床、连轧机等，各个设备的逻辑处理相对都比较简单。
⏹再加热炉区跟踪：
跟踪的设备包括常化冷床、再加热炉、输送辊道、张减机等，各个设备的逻辑处理相对都比较简单。
另外，管材是否经过常化冷床和再加热炉，需要根据工艺确定。
⏹冷床区跟踪：
跟踪的设备包括冷床本体、输送辊道、排管锯、链床等，各个设备的逻辑处理相对都比较简单。
⏹预精整区跟踪：
跟踪的设备包括输送辊道、矫直机、吹吸灰装置、检查链、测长、称重、喷标和打印设备等。
各个设备的逻辑处理相对都比较简单。
跟踪实体层
跟踪实体层，主要是基本的跟踪单元。
每个跟踪实体提供特定的接口，供跟踪实现层调用。
其中，基本的跟踪实体包括：
⏹计划管理
⏹L1信号采集与更新
⏹逻辑管理
⏹设备状态更新
⏹管材属性更新
⏹L2命令管理
⏹生产信息统计
⏹库房管理
计划管理
基本功能描述
从生产管理系统获得生产计划信息，并将该信息存入物料跟踪系统的数据库，并提供方法，能够对这些信息进行添加、删除和查询等操作。
性能
无
输人项
输入项为来自于生产管理系统的计划信息，包括：
计划号，批次号，炉号，倍尺坯的钢种、规格、长度和数量，以及倍尺数，计划生产的钢管规格、长度、数量等。
输出项
输出项为经过处理后的计划信息，内容基本同输入项信息，只是格式有些差异，详见数据库设计部分。
算法
无特殊算法。
流程逻辑
计划管理的基本流程包括两部分：
⏹调用数据库访问接口，访问生产管理数据库，查询获取本次生产计划信息。
⏹调用数据库访问接口，访问生产管理数据库，进行查询、添加、删除和更新生产计划信息。
接口
计划管理对外的接口：
⏹上层调用接口：
提供管坯区跟踪入口部分调用，采用接口函数形式。
⏹下层调用接口：
数据访问接口，详见3.3.1。
限制条件
计划管理模块运行的前提条件是：
生产管理系统有新的生产计划任务时下发。
L1信号采集与更新
基本功能描述
通过OPC通讯方式，获取L1传递过来的信号，并对变化的信号进行更新。
性能
信号采集与更新的实时性为：
小于等于1次/秒。
输人项
输入项为通过OPC通讯方式，获得各个PLC特定内存的信息。
输出项
输出项为标识各种管材位置和设备状态的信号。
算法
无特殊算法。
流程逻辑
L1信号采集与更新的基本流程包括三部分：
⏹通过OPCClient，获取各个PLC特定内存的内容。
⏹将给内存的内容，进行分类和解析；并与原来的信号进行对比，将变化的信号组织成特定的格式，供上层的跟踪实现层确定，执行那部分跟踪实体模块。
⏹调用数据库更新接口，将信号的变化更新到对应的数据库表中。
接口
L1信号采集与更新对外的接口：
⏹上层调用接口：
提供特定格式的变化信号，供上层的跟踪实现层。
⏹下层调用接口：
数据访问接口，详见3.3.1.4。
限制条件
无。
面向画面的逻辑管理
基本功能描述
根据信号表的变化，确定是那些区域发生的变化对画面的显示效果产生影响，调用对应的逻辑处理。
性能
无
输人项
输入项为变化的信号表。
输出项
输出项为画面显示需要的逻辑状态标识。
算法
当物料从单支流向变成多分支流向时，需要依据原则“数量最少者优先，距离最近者优先，而且前者优先级高于后者”。
流程逻辑
面向画面的逻辑管理，其基本流程需要逻辑判断的主要有两类：
⏹单支流向变成多分支流向类，通过3.2.3.3.5节确定的原则，来判断合理的管材运动路径。
⏹设备运行异常类：
当设备运行异常时，都会影响单支流向变成多分支流向的逻辑判断，因此，设计逻辑时，必须考虑设备的工作状态。
面向画面的逻辑管理，主要分布在管坯区，位置包括：
⏹送管材到各个锯的上料台
⏹送管材到5#锯前辊道1段
⏹送管材到9#锯前辊道1段
⏹送管材到11#锯前辊道1段
管坯区每个位置的逻辑处理，基本类似，现以送管材到5#锯的上料台为例，进行说明，如图3.4所示。
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