...CITY在汽车流水线控制系统中的应用.doc
王金荣++毕玉成
[摘 要]通用服务极力抽象出工业流水线上常用设备的方法与接口以供上层设备使用，这些方法接口我们封装成一个抽象的通用基类。本文介绍了我国工业流水线的现状及其发展趋势，介绍了通用设备服务，最后探讨了通用设备服务在工业流水线控制系统中的应用实现。相信努力做好通用设备基础服务，对于开发工业流水线控制系统具有深远意义。
[关键词]通用设备服务；工业流水线；控制系统；应用；实现
中图分类号：P341 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0391-01
引言
计算机及网络技术与工业流水线控制系统的发展有着紧密的联系。目前国内的流水线控制系统软件复用性并不是很高，几乎是一个设备对应一个控制系统，软件质量和开发速度远远达不到市场需求。通过与高新技术的合作机会，可以有效改造国内制造业信息化的困境，提升信息化技术水平，从而带动其它制造业。
1 工业流水线控制系统的发展现状
我国工业流水线生产技术起步并不是很早，就目前国内的数字控制系统而言，高端的系统产品往往只是针对特定生产领域，尤其是重工业，进行研发和设计，不具有通用性，而中低端的系统产品更加只是着眼于单台设备或者单个型号设备的控制算法实现，系统的开发质量与进度与开发人员的水平有密切关系，系统普遍存在难以维护和扩展的问题，其开发成本相对于其它信息系统的要高。然而，在这个领域，尤其是在轻工业制造业领域，数控设备的设计制造商需要不断地根据产品的变革、用户的需求和技术的发展，推陈出新，设计生产或改造重构自己的产品，让自己的设备向高性能，低成本的方向进化。
2 工业流水线控制系统的发展趋势
随着微电子技术、计算机技术、传感检测技术、信息处理技术、现代控制技术等相关领域的快速发展，流水线控制系统的发展将面临重大变革，使之在性能和功能上都得到大幅度提高和增强。当前流水线控制技术的发展具有以下几方面的趋势。
2.1 运行高速化
随着现代微电子技术的发展，如今先进的流水线控制系统都已实现了由16位处理器向32位处理器的过度，并采用运算功能强大的处理器如DSP，ARM等，大大提高了流水线控制系统的数据处理能力和程序执行速度。
2.2 加工精准化
通过采用先进的伺服控制、高速高精度的插补和速度控制算法、前瞻技术等先进技术，普通的流水线控制系统的加工精度已由10微米提高到5微米，精密级加工中心则从3-5微米，提高到1-1.5微米，并且超精密加工精度己开始进入纳米级。
2.3 管控智能化
随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理被引入流水线控制系统，提供了具有工业适用价值的智能控制方法，为流水线控制技术带来了全新的应用领域和性能的飞速提升。智能化的运用体现在数控系统中的各个方面，如加工过程的自适应控制、工艺参数的自动生成、控制参数自整定、智能化的自动编程、智能化的人机界面、基于专家系统的智能诊断监控等。
3 通用设备服务
通用设备服务（General Device Service）需要为各种各样目前的，已有的或将来的控制设备搭建桥梁，已接入我们的控制平台范围之中，并能为平台使用者提供统一而不乏强大完备功能的程序接口。使用固定而精简的接口集合并且结合固定与可变参数的做法，以及特别设计的程序结构，让设备接入开发者能够专注于设备自身的特性功能，实现快速简易的接入开发，而所有的设备控制，通过此桥梁，都可以为使用者提供安全，可靠，高效，完备的功能集合。通用设备服务主要是抽象出工业流水线上常用设备所用到的一些方法集。
在工业流水线上，我们常用到的设备的控制方法有：初始化、开始、暂停、继续、结束、读、写、命令控制、可用操作、订阅事件、操作事件、订阅回调、操作回调以及为服务设置各种类型的参数等等。我们把这些方法封装在一个通用服务基类里以供所有常见设备接入。
4 通用设备服务在工业流水线控制系统中的应用实现
4.1 服务基类
这是一个抽象类，它抽象出工业流水线上常用设备所用到的一些方法集。包括：设备初始化、开始、暂停、继续、结束、读、写、命令控制、可用操作、订阅事件、操作事件、订阅回调、操作回调以及为服务设置各种类型的参数等。工业流水线上所有设备控制服务几乎都要用到这些方法，所以很有必要把他们抽象出来。
4.2 异步通信服务类
在工业流水线上，很多设备在执行某个方法时不需要等待该方法完全执行完才执行另一个方法的，更多情况是，第一个方法正在执行还没获取返回值，第二个方法已经开始执行了。所以我们必须有一个类来处理这种急切的需求。
4.3 套接字服务类
在工业流水线上，我们考虑到还有的设备是通过网络通信，采取服务端—客户端来进行控制的。如OCR，它拥有自己的一个服务端，我们需要自己写一个客户端通过Socket来监听服务端给我们发过来的信息，然后进行我们的校对逻辑处理。另外，热转印除了采用串口控制之外也可以采用服务端—客户端这种方式来控制，打开热转印服务端，在客户端发送相关指令来控制热转印的相关操作。服务端—客户端这种模式使用起来很方便，在工业控制上也越来越受欢迎，所以我们有必要封装一个Socket服务类。它主要有打开套接字、读、写、关闭套接字等方法。
4.4 服务会话基类
我们规定，在工业流水线上，如果要用到某设备服务，必须先得到该服务的session，即会话。在这里我们共有的方法主要是：检验服务可用方法、获取会话id、释放回话以及服务提供的初始化、开始、暂停、继续、结束、读、写、命令控制、可用操作、订阅事件、操作事件、订阅回调、操作回调以及为服务设置各种类型的参数等方法。
4.5 串口服务类
在工业流水线上，很多设备都是用串口来控制其运作的，如，发卡器、写磁器、热转印等。在这个服务类里，我们封装了串口的一些常用方法：打开串口、往串口写数据、从串口读数据、关闭串口等。在以后开发的机器里有设备如果是用串口控制的，我们就可以直接获取串口服务类的session来直接控制串口的相关操作。
4.6 事件处理服务类
在流水线上进行监听时，我们需要考虑到误触发以及信号丢失的情况，即两次触发的时间差远小于我们预期的值为误触发；两次触发的时间差远大于我们设定的时间为信号丢失。在这个类里我们需要处理好类似于这种情况。在这个类里我们封装了订阅事件、操作事件、订阅回调、操作回调以及设定两次触发的最小时间与最大时间。
4.7 I/O服务类
在工业流水线上，很多机器用I/O卡来控制其物体的翻转运动，如，控制电动机顺时针/逆时针运动。当我们让I/O卡的某个指定输出端口置为1时，它即可让电机顺时针/逆时针转动。這类应用在流水线上非常广泛。
结束语
总而言之，通用设备服务在在工业流水线领域的应用逐渐完善，但是仍然需要我们给以足够的关注，投入一定的研究。相信随着我们的努力，在该行业领域我们能够取得更好的研究成果。
参考文献
[1] 杨骜.通用设备制造业企业研发投入对企业财务绩效影响的实证研究[D].北京林业大学，2016.
[2] 周晓杰.中国新兴制造业行业成长研究[D].山东大学，2016.endprint
