1．引言
爆破片爆破試驗測控系統是爆破片生產商安全生產的重要系統之一，爆破片試驗的安全不但關系到人民的生命和財產安全，而且關系到爆破片生產公司的效益，爆破片生產公司要為客戶和認證部門提供爆破片的實驗數據報表，所以對爆破片實驗過程參數實時采集和管理至關重要。本系統采用分布式結構，上位機為工業控制計算機，采用VC++ 6.0開發了運行于WINDOWS環境的監控管理軟件。下位機采用三菱FX-3U PLC控制采集溫度和壓力參數[3][5]。
在對目標系統分析后，將監控管理軟件分解為相互獨立的功能模塊，本文先介紹系統整體結構，然后介紹軟件系統設計，最后介紹軟件的功能模塊和實現方法。
2．系統結構
爆破片爆破試驗測控系統由壓力介質源、壓力指示與爆破片壓力測量系統、溫度測量系統、加溫控制系統、安全防護設施組成如圖2.1。PLC完成了整個測控系統的直接測控任務，計算機上配置開發測控系統管理與控制軟件，供操作人機進行操作和管理，上位機測控軟件采用VC6.0編程。計算機采用RS232總線與 PLC控制器相連，采用串口通信發送工作站監控工程師的控制命令，PLC接受控制命令后控制氣動薄膜調節閥或固態繼電器，實現壓力和溫度的調節。在沒有控制命令的情況下，計算機工作在定時中斷方式，系統每隔150MS，向PLC發送讀PLC命令，從PLC固定的地址，讀取溫度和壓力過程參數。過程參數的采集是通過5臺壓機溫度儀表和壓力變送器獲得，5臺壓機溫度儀表總壓顯示儀表與PLC采用RS-485總線通信，通過測量熱電偶和檢測壓力獲取壓機溫度和總壓。壓力變送器獲取爆破試驗容器內壓力傳入PLC。本系統采用兩級控制方式提高了系統的可靠性和安全性[4]。
圖2.1 測控系統結構
3．計算機監控管理軟件系統設計
3.1軟件系統結構
WINDOWS程序是面向用戶的基于消息的事件驅動程序，采用WINDOWS編程可提高人機交互性。本計算機監控管理軟件采用模塊化設計方法，監控軟件結構如圖3.1，主要包括手動測試模塊（包括自檢測試模塊、實驗測試模塊、抽檢測試模塊、背壓測試模塊）；歷史數據顯示模塊；壓機溫度設置模塊、實時數據動態曲線顯示模塊、報表動態設計及顯示模塊、數據統計與報表顯示模塊、爆破試驗曲線回放模塊。
圖3.1 計算機監控軟件結構
3.2系統交互設計
系統交互設計如圖3.2、3.3所示。
圖3.2 系統交互設計圖一
圖3.3 系統交互設計圖二
3.3數據庫概念設計
爆破試驗管理系統設計比較復雜，根據監控的實時要求需要設計一個實時數據庫，將實時數據庫分為內存數據庫和外存數據庫，內存數據庫是利用共享內存技術將一塊文件與這塊內存相聯系，再進行內存映射，保證響應速度，實時數據庫通過串口驅動程序接口模塊與下位的PLC采集的數據連接，根據采樣間隔時間將采集數據存入內存數據庫，在實時數據庫中對采集的數據進行處理實現溫度、壓力換算，曲線繪制、異常報警功能[6][7]。
實時數據庫與關系數據庫數據庫的接口主要是采用API接口實現。關系數據庫用于存儲爆破片設計部門提供的生產信息、材料信息、供應信息和爆破試驗產生的爆破試驗信息用于產生客戶所需報表。關系數據庫概念設計如圖3.4，生產信息與材料信息是一一對應，同一批次的爆破片可選擇不同的試驗類型，所以生產信息表與爆破試驗信息表是一對多的關系。
圖3.4 爆破試驗系統相關數據表E-R圖
4．功能塊介紹
4.1 手動測試模塊
手動測試模塊實現手動爆破試驗的過程參數（溫度和壓力）實時采集與繪制溫度壓力曲線，其中X軸為時間、左縱軸為壓力、右縱軸為溫度。并將最終的爆破壓力、爆破溫度、爆破時間存入數據庫中，將爆破曲線圖存入F盤。該過程將串口獲取的PLC采集到的溫度、壓力參數存入開辟的一個內存空間，在該內存空間中完成數據的處理。實驗過程中可通過鍵盤↑、↓鍵調節薄膜氣動閥的閥位來調節壓力。退出時保存該實驗過程的曲線圖。
爆破試驗時，在不少于30s的時間內，將裝置入口壓力升到最小爆破壓力的90%，并保壓不少于5s，然后穩定連續增加壓力直至爆破或泄放。背壓試驗時，要求試驗腔內壓力按一定的規律逐步升壓至設定的保壓值，在設置的保壓時間間隔后逐步釋放壓力。
爆破曲線繪制采用雙緩存技術，現在內存建立一個虛擬屏幕，上位機利用MSCOMM控件與PLC通信，通過定時器觸發獲取實時參數，將參數存入實時數據庫，再將實時數據庫處理后的溫度、壓力信息繪制到內存虛擬屏幕上，最后將繪好的圖像拷貝到顯示屏幕上。可避免直接在屏幕上重繪產生的屏幕閃爍現象[8]。
運行結果如圖4.1所示，紅線為壓力曲線，白線為溫度曲線，實際測得爆破壓力為2.542 MPA，爆破溫度為99.5 ℃，爆破時間為58 S，顯示為全屏顯示。按ESC鍵退出時發送停止采集命令。如圖所示采用如上的技術方法畫出的曲線清晰，無屏幕閃爍情況，采用串口MSCOMM控件并設置定時器中斷采集，能夠快速采集到PLC獲取的溫度和壓力信號，采用實時數據庫，將數據處理放入內存處理，能夠使數據被快速繪出，按下ESC鍵后可將爆破壓力、溫度、時間存儲關系數據庫。
圖4.1 爆破試驗實時曲線結果
4.2 歷史數據處理模塊
歷史數據處理模塊，根據用戶輸如的批號要求，在客戶區繪制數據報表，該數據報表的數據源來自于關系數據庫，關系數據庫采用ACCESS數據庫。
4.3 溫度設定模塊
通過MSCOMM控件和三菱FX-3U通信協議分別將5臺壓機最終加熱溫度和強制加熱溫度寫入PLC，同時發送加熱開始命令，PLC接收到加熱溫度、加熱命令后，先將壓機溫度加熱到強制加熱溫度，再通過PID控制調節參數使壓機保持在最終加熱溫度附近。加熱過程中上位機可發送停止命令，停止壓機加熱?？販胤秶鸀?40-500℃,控制精度達到±2℃。
4.4 爆破曲線回放模塊
實現將爆破片爆破試驗曲線以圖片的形式存入到文件夾中，用戶如需查看已進行過的試驗，單擊曲線回放按鈕在彈出的對話框中輸入批號和序號，即可調用API函數將文件夾里的圖片打開[1][2]。
4.5 報表設計與報表預覽
為提高系統的可擴展性和靈活性，本系統集成水晶報表10.0，通過添加水晶報表控件到項目工程，調用報表設計控件和報表顯示控件，用戶可根據自己的需求設計報表，但針對爆破片生廠商的特殊需求也設計了固定的報表如客戶要求對每月的合格率進行統計同時將不合格的批號顯示出來，報表效果圖如圖4.2所示。
圖4.2 爆破片試驗報告報表
5．小結
本系統采用分布式控制方式，上下微機采用串行通信方式，上微機采用事件驅動實時對PLC進行讀取和傳輸數據，采用實時數據庫提高對時間要求較高的動態數據的存儲和處理，采用雙緩存技術避免了動態繪圖時客戶區重繪產生的屏幕閃爍問題。同時系統集成了水晶報表控件，提供報表二次開發環境，用戶可設計和開發各種類型的報表，使用靈活方便。整個工程項目已經應用于華理安全裝備有限公司，提高了生產過程的自動化水平和效益。