染色工艺设置与管理系统设计说明

第1章绪论

1.1 课题研究的背景和意义

随着染色企业信息化的建设，利用计算机信息技术对染机进行集中管理已成为企业技术改造的重点。染色工艺管理工作的信息化尤为重要，因为染色数据的准确性和设置的高效性决定了着产品的产量、质量，关系到染整企业整体的效益[1]。但由于目前染色机种类繁多，自动化水平参差不齐，功能规格均有所区别，使得染色工艺的集中设置和管理成为企业技术改造的难点[2]。

开发染色工艺的设置及管理软件能够减少人为误差，可提高生产和管理效率，提高企业效益，提高市场竞争力。借助数据库，可对各染机的染色工艺参数进行保存，对生产过程中的数据进行有效管理，大大降低企业人工记录的成本，和人为疏忽所产生的风险。染色工艺设置与管理系统的`设计使染厂对染色工艺的管理更加自动化、信息化和规化。有助于印染企业建立灵敏的生产体系，具有较强的现实意义。

1.2 国外现状和发展趋势

虽然近年来我国染整行业经过多年快速发展，大量自动化程度较高的设备得到了使用，但由于染整工业属于劳动密集型行业，国染整企业在染程库建设方面很多停留在人工处理阶段。而且染色行业普遍存在染色机种类各异、自动化程度差异化明显、生产过程集成度低等现象，同时面临着企业员工流动性大、操作人员对自动化设备操作的熟练程度不一等问题，严重影响了染色效果[3]。

国针对准备车间机群而开发的数据管理系统相对较少，少数企业仅使用了一些信息管理系统，绝大多数的数据需要手动输入。这种管理方式无法保证生产数据的准确性，无法全面管理整个车间设备，更不能实现对染机的各种实时数据如运转状况、质量情况、停机状态等的采集和生产过程中实时发生的各种异常事件的管理[4]。

而国外染企的染机不仅具有多样化的控制功能还有完善友好的人机界面。功

能上，除了有温度控制以外，还有压力控制、主泵变频控制、浴比控制、流量控制、节能入排水控制等功能，有的控制器还能实现曲线加染料的功能。染缸控制器提供了编辑现场染程和配方、记录现场数据和查询浏览历史数据等强大功能，并能和染缸集中控制系统进行集成。在人机交互界面上，大多数染缸控制器采用液晶屏，不仅能及时向用户反应染色过程的温度、液位、压力等信息并带有图文茂的动画显示功能。

以国外以色列Ard(亚瑞)公司为例，其开发的Ard染色工艺库软件将染程分为主染程和子染程，可以将染程组合形成新的染程，也可以合并相似的染程，并可对染程库进行优化。Ard系统与其它系统相比，其独特之处是，其染程中不仅仅包含工艺动作信息，还包含配方信息，这就使得染程成为联系印染企业ERP系统、染缸集中控制系统和染助剂称重配送系统等之间联系的纽带，实现染厂的集成控制成为可能[4] 。

通过比较得出，国染色行业自动化程度还远远落后于国外一些发达国家。总体来说有，国染色行业将朝着更加智能化、开放性、分散化、网络化、信息化的方向发展。

1.3 研究容和方案

1.3.1 主要研究容

本系统的目的在于对染色工艺进行集中设置与管理。该系统实现的功能包括染机的管理、染机功能和参数的设置、IO预排、IO配置以及参数的下载。为了完成该系统的设计，需要对染色过程进行分析，需要掌握一门数据库和界面开发工具。

本系统的主要研究容包括：

1、选择合适的数据库平台，分析染色工艺中需要设置与管理的数据，创建相应的数据表，根据各个数据表的关系设计主键和外键，并添加相应的数据。所有与染色工艺相关的数据都保存在这些数据表中。

2、选择合适的界面开发工具，根据系统的功能设计便于操作人员使用的界面。所有对数据库数据的更改、添加或删除都在这些界面完成。

3、选择界面与数据库之间的连接方案。

4、设计IO预排的方式。

5、选择合适的通信控件，实现下载功能。

6、设计合适的的数据封装方式以及通信协议。

7、选择合适的调试工具，便于测试下载功能。

1.3.2系统的设计方案

1、在数据库方面，鉴于开源的PostgreSQL的优点和本系统的特点，选择Windows下PostgreSQL数据库作为系统数据库开发的平台。

2、为了实现该系统的功能，并能在短时间掌握界面开发工具的使用，选用了较为易学且编译快捷的Delphi2010开发用户界面。

3、Delphi2010通过ODBC建立与PostgreSQL数据库的连接，通过ADO控件对数据库中的配置参数进行修改和保存。

4、为了实现IO预排功能，即对染色机控制器的输入输出功能进行定义，必须建立系统所支持的控制器表，其中包括IO数量以及其他信息，使用人员完成对染机功能的定以后，系统可以统计所需的IO口数量，依据染机功能对控制器IO进行预排。生成IO配置数据前必须进行IO预排。

5、下载分为IO配置下载和参数下载。通过ComPort控件实现与下位机的通信，对于IO配置下载，系统将IO预排所生成的数据下载到下位机，下位机依据此数据对控制器IO进行定义。对于参数下载，系统将参数表中的所有数据下载到下位机，下位机通过查询找到功能对应的参数。

6、数据下载任务分为两层，上层只负责数据封装，下层只负责数据发送。在发送数据前需要生成相应的数据，生成后的数据包含数据头和实际数据两部分，以长字符串的形式储存在数据库中。本系统采用较为简单的校验方式。

7、最后通过手机蓝牙转串口的方式接受上位机发送的数据，从而实现对系统下载功能的调试。

通过验证此方案可行。

第2章开发平台介绍

2.1 Delphi2010简介

Delphi 2010[7]是Borland公司研制的新一代可视化开发工具，可在WindowsXP、Windows7 、Linux等环境下使用。采用面向对象的编程语言ObjectPascal和基于部件的开发结构框架。

Delphi 2010相对于Delphi7拥有更加强大的功能，ObjectPascal被称为第四代编程语言，它具有功能强大、简单高效等特点。和VC相比，Delphi更简单、更易于掌握，而在功能上却丝毫不逊色；和VB相比，Delphi则功能更强大、更实用。可以说Delphi同时兼备了VC功能强大和VB简单易学的特点。它一直是程序员至爱的编程工具[8]。

Delphi2010具有以下的特性：基于窗体和面向对象的方法，高速的编译器，强大的数据库支持，与Windows编程紧密结合，强大而成熟的组件技术。但最重要的还是Object Pascal语言，它才是一切的根本。 Object Pascal语言是在Pascal语言的基础上发展起来的，简单易学[8]。

Delphi2010[9]置的Direct 2D模块及开发库，其新加的功能：拥有一个能同时运作于x86和x64的IDE，在此IDE下将会有跨平台编译器，能够编译用于Linux 和MAC的应用程序；会支持Windows7下的触摸式编程；强化的DataSnap；支持云计算；支持函数式编程。

在Delphi2010众多的优势当中，它在数据库方面的特长显得尤为突出：适应于多种数据库结构，从客户机／服务机模式到多层数据结构模式；高效率的数据库管理系统和新一代更先进的数据库引擎；最新的数据分析手段和提供大量的企业组件。

由Borland公司推出的Delphi2010可视化编程环境，满足染色工艺设置与管理系统的程序开发要求。它提供了非常丰富可供使用的控件，以及丰富的API 函数满足管理系统的各项功能要求。数据库支持是Delphi的强项，并且使用易学、方便、快捷的Delphi2010开发应用软件，无疑会大提高编程效率，快速地构造出应用系统。

2.2 PostgreSQL简介

PostgreSQL[10]是一种特性非常齐全的自由软件的对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），可以说是目前世界上最先进，功能最强大的自由数据库管理系统。它的前身是以加州大学伯克利分校计算机系开发的 POSTGRES，版本 4.2为基础的对象关系型数据库管理系统。

PostgreSQL支持大部分 SQL标准并且提供了许多其他现代特性：复杂查询、外键、触发器、视图、事务完整性、多版本并发控制。同样，PostgreSQL 可以用许多方法扩展，比如，通过增加新的数据类型、函数、操作符、聚集函数、索引方法、过程语言。

PostgreSQL 的特性覆盖了SQL-2/SQL-92 和 SQL-3/SQL-99，首先，它包括了可以说是目前世界上最丰富的数据类型的支持，其中有些数据类型可以说连商业数据库都不具备，比如 IP 类型和几何类型等；其次，PostgreSQL 是全功能的自由软件数据库，很长时间以来，PostgreSQL 是唯一支持事务、子查询、多版本并行控制系统、数据完整性检查等特性的唯一的一种自由软件的数据库管理系统[11]。任何人都可以以任何目的免费使用、修改、和分发 PostgreSQL，不管是私用、商用、还是学术研究使用。

PostgreSQL 的确还欠缺一些比较高端的数据库管理系统需要的特性，比如数据库集群，更优良的管理工具和更加自动化的系统优化功能以及提高数据库性能的机制等。

在系统实现的功能上以及系统开发的效益上来考虑，使用PostgreSQL数据库应用于本系统的开发无疑是最佳的选择。

第3章系统及数据库分析

3.1 系统功能结构

根据系统的要求，对染色工艺设置与管理系统的功能图如下：

图3-1 系统功能结构框图

3.2 系统功能目标

3.2.1 染机群组的查询及管理

点击染机群组后系统能自动读取数据库中的关于染机群组表的基本信息，用户可以在这里查询染机群组信息，并且能够进入相应的功能定义，参数设置，I/O 口预排，查看染程和染程下载界面。

在菜单项还包括串口参数设置、新建染机群组和染机功能界面等。

3.2.2 染色功能的定义及保存

系统自动连接与显示PostgreSQL数据库中染机功能表，当选中相应的主功能时应显示其子功能，并能对其进行复选和保存。新建染机群组，当没有相应的功能时，可以添加染机功能，并添加至相应的数据表中。

3.2.3 染色参数的设置及下载

系统界面能显示染机群组所有的参数及其数值和说明，当选中相应的参数时，可以对其进行修改和保存。

系统实现对染机群组所有类型参数设定的保存，能自动生成数据并能自动下载到对应的染机。

3.2.4 IO口的预排及配置下载

系统显示当前染机群组所需要的I/O端口数量，以及所选控制器的I/O端口数量。系统能判断是否符合要求，并自动对控制器IO口进行预排，即为其定义主功能和子功能。点击预排后的IO口可查看具体功能说明，点击数字输入，数字输出，模拟输入，模拟输出时查看对应的端口和功能说明。系统可自动生成IO 配置数据以供下载。下载的数据帧带有校验码。