鄭寶平， 蔣高明

(江南大學(xué) 針織技術(shù)教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理是經(jīng)編企業(yè)正常運(yùn)作的重要組成部分[1]。主要包括經(jīng)編機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，生產(chǎn)計(jì)劃的安排，產(chǎn)品質(zhì)量的控制以及設(shè)備信息的安全等。傳統(tǒng)的經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理主要通過人工手寫、卡片記錄統(tǒng)計(jì)以及U盤拷貝等方式進(jìn)行，該方式管理數(shù)據(jù)具有滯后性，且數(shù)據(jù)安全性低、準(zhǔn)確性差，不易管理[2]。這種數(shù)據(jù)管理方式已不適用于現(xiàn)今的經(jīng)編生產(chǎn)環(huán)境。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷應(yīng)用與創(chuàng)新以及行業(yè)信息化的不斷發(fā)展[3]，經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理具備了新的管理理念與技術(shù)內(nèi)容。

目前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理上的應(yīng)用研究也逐步深入。馮勇等[4]利用傳感器采集經(jīng)編機(jī)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過紫蜂模塊將生產(chǎn)數(shù)據(jù)臨時(shí)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫上，然后利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將經(jīng)編車間數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。夏棟等[5]提出了一種基于ARM(advanced RISC machine)的經(jīng)編生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，對(duì)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。朱啟等[6]通過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)設(shè)計(jì)了基于瀏覽器/服務(wù)器模式(B/S)結(jié)構(gòu)的MES管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)編車間的網(wǎng)絡(luò)化管理。章國(guó)青等[7]應(yīng)用STM32的數(shù)據(jù)采集終端采集經(jīng)編機(jī)的運(yùn)行及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過阿里云DataV數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。從查閱文獻(xiàn)可知，對(duì)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理的研究主要從生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)顯示等方面進(jìn)行，這些研究對(duì)提高經(jīng)編企業(yè)的信息化程度具有重要意義。但文獻(xiàn)并未對(duì)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化分類，與經(jīng)編機(jī)主控系統(tǒng)集成度低，應(yīng)用外接采集終端采集的數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生時(shí)滯和偏差，且對(duì)經(jīng)編機(jī)控制數(shù)據(jù)及工藝文件的管理尚不成熟，并未實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)全面系統(tǒng)化管理。

本文提出的一種基于云服務(wù)器的經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，是以云服務(wù)器作為數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。云服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的即開即用和彈性伸縮[8]。本文通過對(duì)云服務(wù)器平臺(tái)和主控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)全面、高效以及安全的管理目的。

1 經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理原理

1.1 經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)模型

經(jīng)編機(jī)設(shè)備包括主體機(jī)構(gòu)及送經(jīng)、橫移、牽拉等組件[9]，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理時(shí)主體機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)包括靜態(tài)對(duì)象屬性、過程對(duì)象屬性、配置數(shù)據(jù)；組件信息模型數(shù)據(jù)主要為送經(jīng)、橫移、牽拉靜態(tài)和過程對(duì)象屬性集，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)模型

在對(duì)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理過程中，靜態(tài)對(duì)象集為經(jīng)編機(jī)固有屬性，一旦配置完成不再改變，這類數(shù)據(jù)集亦可稱為經(jīng)編機(jī)初始化數(shù)據(jù)，初始化后可上傳至云服務(wù)器保存。過程對(duì)象屬性集為經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)屬性，該屬性隨編織過程時(shí)間、經(jīng)編機(jī)狀態(tài)等變化而實(shí)時(shí)改變，這類數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)與云服務(wù)器進(jìn)行交互，以實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，達(dá)到經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)高效管理性能。配置屬性集為經(jīng)編機(jī)客戶端與云服務(wù)器之間數(shù)據(jù)交互的聯(lián)網(wǎng)參數(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)IP地址、端口等參數(shù)。按照數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分類管理，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要前提。

1.2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)原理

為實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)高效、安全的管理模式，設(shè)計(jì)了一套基于云服務(wù)器的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，控制原理如圖2所示。

圖2 經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)原理

經(jīng)編機(jī)編織過程中，主控系統(tǒng)通過主軸編碼器采集經(jīng)編機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如機(jī)器速度、主軸角度等，并將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，進(jìn)而控制經(jīng)編機(jī)送經(jīng)、橫移、牽拉以及主電動(dòng)機(jī)等進(jìn)行相應(yīng)編織動(dòng)作。相對(duì)于云服務(wù)器，主控制系統(tǒng)屬于客戶端，客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)與云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)向云服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫發(fā)送經(jīng)編機(jī)編織各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸；同時(shí)，云服務(wù)器可以實(shí)時(shí)向客戶端執(zhí)行部分操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制；另外，通過對(duì)云服務(wù)器FTP(文件傳輸協(xié)議)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)工藝文件的遠(yuǎn)程傳輸，能夠快速、便捷、安全地進(jìn)行工藝更換。當(dāng)數(shù)據(jù)在云服務(wù)器交互后，通過移動(dòng)端(Ipad、手機(jī)等)對(duì)云服務(wù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，采用Web網(wǎng)頁執(zhí)行經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)展示，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理。Web網(wǎng)頁的設(shè)計(jì)是采用C#編程軟件的ASP.net模塊實(shí)現(xiàn)。

在整個(gè)控制過程中，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是連接主控系統(tǒng)和云服務(wù)器的橋梁，不需要其他的中繼器或網(wǎng)關(guān)，不但節(jié)約成本，而且更便捷，無需額外通信協(xié)議。

2 云服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 云服務(wù)器選型與配置

云服務(wù)器是經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用平臺(tái)，系統(tǒng)云服務(wù)器供應(yīng)商為阿里云，定制云服務(wù)器時(shí)需要考慮實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和需求。云服務(wù)器配置參數(shù)首先考慮CPU性能，其代表云服務(wù)器的運(yùn)算能力。系統(tǒng)配置型號(hào)為Intel(R) Xeon(R) Platinum 8269CY CPU@2.50 GHz/2核。相較傳統(tǒng)服務(wù)器，根據(jù)CPU利用率情況，云服務(wù)器后續(xù)可以自由方便地?cái)U(kuò)展CPU核數(shù)。

內(nèi)存是數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，內(nèi)存大小是決定云服務(wù)器緩沖速度的重要因素。云服務(wù)器可以在初選內(nèi)存條件下測(cè)試內(nèi)存的利用率，進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)展或縮容。測(cè)試系統(tǒng)配置內(nèi)存為4.0 GB。

網(wǎng)絡(luò)帶寬的大小能夠影響客戶端(經(jīng)編機(jī)主控系統(tǒng))和云服務(wù)器之間的交互。帶寬的配置取決于經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理類型、結(jié)構(gòu)和訪問等。由于經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要是數(shù)據(jù)和文本的傳輸，很少涉及圖片和視頻的傳輸，帶寬無需設(shè)置過大。與其他硬件資源相比，網(wǎng)絡(luò)帶寬更昂貴。本文系統(tǒng)配置網(wǎng)絡(luò)帶寬4 M，實(shí)際需求可根據(jù)系統(tǒng)性能進(jìn)行調(diào)整。

硬盤是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地方，硬盤的大小要根據(jù)經(jīng)編機(jī)的數(shù)據(jù)大小決定，該系統(tǒng)選用硬盤為80 GB。

為適合大眾操作習(xí)慣以及直觀的操作界面，操作系統(tǒng)配置Windows系統(tǒng)。另外，在云服務(wù)器所在的地方，最好選擇目標(biāo)用戶所在的區(qū)域，這樣網(wǎng)站可以更快地打開。

2.2 云數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

云數(shù)據(jù)庫是用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分類、展示的應(yīng)用系統(tǒng)，支持復(fù)雜數(shù)據(jù)查詢，并有強(qiáng)大的可視化管理工具，能夠輕松管理數(shù)據(jù)[10]。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)需要統(tǒng)一數(shù)據(jù)表建表規(guī)范，尤其是各數(shù)據(jù)類型與字節(jié)數(shù)，若數(shù)據(jù)類型或字節(jié)數(shù)出錯(cuò)，會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器和客戶端數(shù)據(jù)交互錯(cuò)誤。

圖3示出經(jīng)編機(jī)過程數(shù)據(jù)云數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案。包括編織過程中動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，如機(jī)器速度、機(jī)器狀態(tài)、產(chǎn)量、班次、停車次數(shù)、生產(chǎn)效率、送經(jīng)量、牽拉密度以及當(dāng)前橫移橫列等，這些數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)進(jìn)行刷新交互。由于數(shù)據(jù)較多，圖中數(shù)據(jù)只展現(xiàn)建表規(guī)范，未列出所有過程參數(shù)。

圖3 過程數(shù)據(jù)云數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案

經(jīng)編機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫包含主機(jī)屬性(如機(jī)號(hào)、機(jī)寬、機(jī)型等)、送經(jīng)參數(shù)(如送經(jīng)軸數(shù)、送經(jīng)減速比等)、橫移參數(shù)(如梳櫛橫移角度、梳櫛累計(jì)最大移針量等)以及牽拉參數(shù)(牽拉減速比、牽拉輥直徑等)等，其建表規(guī)范與圖3一致。

2.3 文件傳輸搭建與設(shè)計(jì)

在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)繁多，雖然通過云數(shù)據(jù)庫可以全部建表管理，但有部分?jǐn)?shù)據(jù)相互之間影響較大，且具有整體性，若進(jìn)行拆分建表，對(duì)數(shù)據(jù)管理直觀性較差。為保證數(shù)據(jù)文件的完整性，應(yīng)采用文件傳輸方式執(zhí)行。

2.3.1 文件傳輸平臺(tái)搭建

目前在Windows操作平臺(tái)，云服務(wù)器與客戶端之間文件傳輸采用FTP具有很大優(yōu)勢(shì)，這是由于FTP文件傳輸效率非常高[11]。FTP服務(wù)器用于存儲(chǔ)文件，用戶可以使用FTP客戶端通過規(guī)范協(xié)議訪問位于FTP服務(wù)器上的資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)文件遠(yuǎn)程傳輸。

圖4示出FTP服務(wù)器和客戶端文件傳輸規(guī)范，當(dāng)主控系統(tǒng)需要訪問云服務(wù)器存儲(chǔ)的文件，此時(shí)云服務(wù)器內(nèi)搭建的為FTP服務(wù)器，主控系統(tǒng)為客戶端。當(dāng)云服務(wù)器需要訪問主控系統(tǒng)存儲(chǔ)的文件，此時(shí)主控系統(tǒng)運(yùn)行的是FTP服務(wù)器，而云服務(wù)器運(yùn)行客戶端。從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)文件雙向傳輸。

圖4 FTP服務(wù)器和客戶端文件傳輸規(guī)范

在對(duì)FTP服務(wù)器搭建配置時(shí)，可執(zhí)行FileZilla應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行快速、便捷的FTP搭建。FTP客戶端需按照協(xié)議設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)文件進(jìn)行訪問。

2.3.2 文件傳輸方案設(shè)計(jì)

在經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)文件傳輸功能應(yīng)用方面，主要是對(duì)工藝文件的傳輸。工藝文件涉及產(chǎn)品的諸多敏感信息，對(duì)于新開發(fā)產(chǎn)品，工藝文件安全性尤為重要。傳統(tǒng)采用U盤拷貝方式經(jīng)手人較多，容易產(chǎn)生工藝泄漏。而通過FTP遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器和主控系統(tǒng)直接對(duì)接，工藝員可以直接將設(shè)計(jì)的工藝上傳至FTP服務(wù)器，主控系統(tǒng)直接訪問提取，無需中間拷貝環(huán)節(jié)，安全、快捷、可靠。

為展示文件傳輸設(shè)計(jì)方案，本文以工藝文件傳輸為例。工藝員在設(shè)計(jì)軟件時(shí)對(duì)工藝墊紗數(shù)碼進(jìn)行設(shè)計(jì)，還對(duì)工藝其它參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括原料、整經(jīng)、穿紗方式等。完成設(shè)計(jì)之后，將導(dǎo)出一個(gè)上機(jī)文件，工藝員將導(dǎo)出上機(jī)文件放至FTP服務(wù)器指定文件夾內(nèi)(如D:/1001/工藝數(shù)據(jù))，編號(hào)為1001經(jīng)編機(jī)主控制系統(tǒng)定時(shí)訪問FTP服務(wù)器相應(yīng)編號(hào)指定文件夾，并提取內(nèi)部文件，實(shí)現(xiàn)工藝文件的遠(yuǎn)程傳輸。經(jīng)編機(jī)其他文件的傳輸亦可按照此方式進(jìn)行。

3 經(jīng)編機(jī)主控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)交互通信建立

在經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，主控系統(tǒng)屬于數(shù)據(jù)交互客戶端。欲實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器與客戶端數(shù)據(jù)交互，需使雙方建立通信。

主控系統(tǒng)與云服務(wù)器數(shù)據(jù)交互包括參數(shù)的傳輸和文件的傳輸，其中參數(shù)傳輸是與云數(shù)據(jù)庫建立通信連接，文件傳輸是與FTP服務(wù)器建立通信連接，2種通信連接方式存在差異，需分開設(shè)計(jì)。

3.1.1 ADO通信技術(shù)

主控系統(tǒng)與云數(shù)據(jù)庫通信連接有標(biāo)準(zhǔn)連接規(guī)范。首先，創(chuàng)建對(duì)象連接，采用的是ADO(ActiveX Data Object)技術(shù)，該技術(shù)可直接與數(shù)據(jù)庫連接，無需創(chuàng)建數(shù)據(jù)源，屬于數(shù)據(jù)庫訪問的高層接口[12]。

然后打開云數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，操作代碼如下：m_pConnection->Open("Provider=SQLNCLI10;Server=127.0.0.1;Database=KTCMachine;uid=sa;password=******","","",adModeUnknown).

其中，Provider為數(shù)據(jù)庫類型，Server為云數(shù)據(jù)庫IP地址，Database為云數(shù)據(jù)庫表的名稱，uid、password分別為連接的云數(shù)據(jù)庫帳號(hào)和密碼。

由于經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)傳輸，主控系統(tǒng)需要與云數(shù)據(jù)庫保持通信，同時(shí)防止網(wǎng)絡(luò)中斷等導(dǎo)致主控程序堵塞而致系統(tǒng)崩潰，在對(duì)主控程序設(shè)計(jì)時(shí)，需要為云數(shù)據(jù)庫通信另外開辟一條獨(dú)立線程，實(shí)現(xiàn)主控程序順暢運(yùn)行。

3.1.2 FTP通信協(xié)議

與數(shù)據(jù)庫通信不同，主控系統(tǒng)與FTP服務(wù)器通信必須創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，并創(chuàng)建初始化網(wǎng)絡(luò)會(huì)話。通過調(diào)用會(huì)話類里面的函數(shù)建立一個(gè)FTP連接，連接到FTP服務(wù)器。

pConnection=pSession->GetFtpConnection(m_strFtp,m_strName,m_strPwd).

其中，m_strFtp為FTP服務(wù)器IP地址，m_strName和m_strPwd分別為FTP服務(wù)器登錄帳號(hào)和密碼。

當(dāng)通信建立以后，主控系統(tǒng)采用查詢方式訪問FTP服務(wù)器對(duì)應(yīng)路徑下資源文件，并對(duì)文件進(jìn)行提取。同理，云服務(wù)器亦可以相同方式訪問主控系統(tǒng)文件資源。

3.2 控制參數(shù)的封裝設(shè)計(jì)

主控系統(tǒng)控制經(jīng)編機(jī)編織，需要對(duì)經(jīng)編機(jī)橫移、送經(jīng)以及牽拉等機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，以達(dá)到各機(jī)構(gòu)的協(xié)同動(dòng)作，這些數(shù)據(jù)可劃分為控制參數(shù)。欲實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的管理，需要對(duì)此類參數(shù)進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)。

3.2.1 橫移控制參數(shù)

橫移控制參數(shù)中最基本也是最重要的是橫移起止角度參數(shù)，該參數(shù)控制梳櫛進(jìn)行針前墊紗、針背墊紗的起始和終止時(shí)間[13]。

經(jīng)編機(jī)橫移起止角度根據(jù)機(jī)器型號(hào)的不同會(huì)有一定差異，但是一般經(jīng)編機(jī)配置(主軸零位、梳櫛數(shù)等)確定，各梳櫛橫移角度亦無需更改，這類參數(shù)在系統(tǒng)運(yùn)行過程與云服務(wù)器無需實(shí)時(shí)交互。當(dāng)橫移角度確有微調(diào)變動(dòng)，可通過點(diǎn)擊事件進(jìn)行傳輸更新。由于主控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)橫移控制方式時(shí)已定義各橫移角度的類型和字節(jié)數(shù)，可以采用二進(jìn)制文件封裝方式對(duì)梳櫛橫移角度進(jìn)行封裝，這類封裝方式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直觀，不會(huì)造成有效位的丟失，并且儲(chǔ)存實(shí)型數(shù)值更節(jié)省空間。

橫移控制策略參數(shù)屬于橫移系統(tǒng)的優(yōu)化參數(shù)，本文系統(tǒng)采用的PID控制策略，主要包括比例、積分、微分等參數(shù)，這類參數(shù)與梳櫛橫移起止角度類似，亦可采用二進(jìn)制文件封裝。

橫移控制里面另外一類重要控制數(shù)據(jù)為橫移速度規(guī)劃曲線，這類參數(shù)直接影響經(jīng)編機(jī)梳櫛橫移的穩(wěn)定性和響應(yīng)性能。

速度規(guī)劃曲線可由式(1)五次多項(xiàng)式公式推導(dǎo)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)角位移與時(shí)間(t)關(guān)系函數(shù)為

θp(t)=c0+c1t+c2t2+c3t3+c4t4+c5t5

(1)

式中，c0，c1，c2，c3，c4，c5為常數(shù)。

對(duì)θp(t)求導(dǎo)，得速度曲線函數(shù)：

vp(t)=c1+2c2t+3c3t2+4c4t3+5c5t4

(2)

根據(jù)梳櫛墊紗運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)計(jì)算得到五次多項(xiàng)式速度規(guī)劃曲線函數(shù)：

(3)

式中，θ為梳櫛墊紗電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)角位移，rad。

由速度規(guī)劃曲線函數(shù)可以看出，速度規(guī)劃曲線與針前或針背墊紗電動(dòng)機(jī)角位移和橫移時(shí)間有關(guān)，而墊紗運(yùn)動(dòng)是由工藝組織決定，橫移時(shí)間隨經(jīng)編機(jī)速度變化而變化，因此，速度規(guī)劃曲線函數(shù)屬于動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)。同時(shí)，針對(duì)不同的要求，速度規(guī)劃曲線也可以是其他函數(shù)，如正弦函數(shù)、修正梯形函數(shù)以及勻加減速函數(shù)等。

針對(duì)這類控制參數(shù)，本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種數(shù)據(jù)表封裝方法。將速度規(guī)劃曲線按照時(shí)間t進(jìn)行均等劃分，分成n等分，然后跟速度規(guī)劃曲線函數(shù)進(jìn)行擬合，得出速度與時(shí)間數(shù)據(jù)表。而電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)角位移和針前或針背橫移時(shí)間為系統(tǒng)變量，運(yùn)動(dòng)指令根據(jù)變量在線計(jì)算。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)只需管理函數(shù)數(shù)據(jù)表，上位機(jī)程序負(fù)責(zé)調(diào)用數(shù)據(jù)表進(jìn)行函數(shù)計(jì)算擬合。

3.2.2 送經(jīng)和牽拉控制參數(shù)

送經(jīng)控制參數(shù)是控制送經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)供紗編織運(yùn)動(dòng)，主要包括盤頭外周長(zhǎng)、內(nèi)周長(zhǎng)及圈數(shù)等參數(shù)。隨著機(jī)器速度的變化，單位時(shí)間內(nèi)送出紗線量也需跟隨變化，送經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速需跟隨主軸做相應(yīng)調(diào)整[14]。編織過程中，主軸與從軸(送經(jīng)電動(dòng)機(jī))之間傳動(dòng)比公式為

(4)

式中：nm為主軸轉(zhuǎn)速，r/min；ωs為送經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；Ry為盤頭外徑，mm；Fz為送經(jīng)量，mm/臘克；ir為送經(jīng)電動(dòng)機(jī)與經(jīng)軸的減速比。送經(jīng)量Fz、送經(jīng)電動(dòng)機(jī)與經(jīng)軸的減速比ir設(shè)置好后不再變化。

繞在盤頭上紗線半徑變化是由送經(jīng)控制參數(shù)所決定，其函數(shù)關(guān)系式為

(5)

式中：qd為當(dāng)前盤頭紗線圈數(shù)；qs為初始設(shè)定盤頭紗線圈數(shù)；cs為初始設(shè)定盤頭外周長(zhǎng)，mm；cb為盤頭內(nèi)周長(zhǎng)，mm。

從上述計(jì)算公式可以看出，送經(jīng)控制參數(shù)在控制送經(jīng)過程中都參與了相應(yīng)環(huán)節(jié)的計(jì)算，任何一個(gè)參數(shù)的改變都會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的變化。同時(shí)，部分參數(shù)需要在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)置。為了保證送經(jīng)控制參數(shù)的整體性，本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)了ini配置文件(initialization file)封裝方法，這樣程序?qū)ν馐情_放的，當(dāng)程序需要修改一些參數(shù)時(shí)無需修改程序代碼本身并重新編譯，可以根據(jù)需要進(jìn)行必要的配置。

牽拉控制參數(shù)與送經(jīng)控制參數(shù)類似，故可以采用同樣的封裝方式進(jìn)行。

4 系統(tǒng)性能測(cè)試與分析

為了驗(yàn)證系統(tǒng)創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)在經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)越性，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)編織過程中采集到的經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)測(cè)試

4.1.1 測(cè)試平臺(tái)搭建及測(cè)試原理

測(cè)試平臺(tái)硬件組成及系統(tǒng)功能見表1所示。

表1 測(cè)試平臺(tái)硬件名稱及功能

為方便進(jìn)行管理，將測(cè)試用的6臺(tái)經(jīng)編機(jī)進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)為1001-1006。

本文重點(diǎn)是設(shè)計(jì)了一種基于云服務(wù)器的經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，因此，測(cè)試的目的是展示該管理系統(tǒng)對(duì)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理的優(yōu)化程度。采用云數(shù)據(jù)庫讀取和Web網(wǎng)頁技術(shù)顯示的方式查看經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)和封裝文件的遠(yuǎn)程傳輸，分析對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過程的經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理性能。

4.1.2 測(cè)試內(nèi)容與步驟

1)準(zhǔn)備好測(cè)試所需硬件，確保經(jīng)編機(jī)系列組(編號(hào)：1001-1006)網(wǎng)絡(luò)通暢，配置好云服務(wù)器信息，安裝好數(shù)據(jù)庫和FTP服務(wù)器，搭建好測(cè)試平臺(tái)。

2)將設(shè)計(jì)好的主控系統(tǒng)程序載入經(jīng)編機(jī)控制系統(tǒng)，在云數(shù)據(jù)庫按照經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)模型建立數(shù)據(jù)庫表，搭建FTP服務(wù)器文件庫(包含工藝數(shù)據(jù)文件庫、配置數(shù)據(jù)文件庫)，并與云服務(wù)器(云數(shù)據(jù)庫、FTP服務(wù)器)建立通信連接。

3)通過對(duì)云數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，將部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)使用Web網(wǎng)頁技術(shù)用于實(shí)時(shí)顯示，測(cè)試生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

4)將工藝文件導(dǎo)入FTP服務(wù)器文件庫，測(cè)試工藝文件載入經(jīng)編機(jī)主控系統(tǒng)情況。從配置數(shù)據(jù)文件庫測(cè)試經(jīng)編機(jī)主控系統(tǒng)上傳配置數(shù)據(jù)狀況。

5)對(duì)主控系統(tǒng)和云服務(wù)器交互數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

4.2 系統(tǒng)性能分析

4.2.1 數(shù)據(jù)與文件傳輸性能分析

圖5示出Web網(wǎng)頁顯示的經(jīng)編機(jī)系列組生產(chǎn)數(shù)據(jù)(由于數(shù)據(jù)較多，只顯示部分?jǐn)?shù)據(jù)作為測(cè)試)，經(jīng)過與經(jīng)編機(jī)主控系統(tǒng)實(shí)際顯示數(shù)據(jù)對(duì)比，云服務(wù)器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)吻合，且更新具有實(shí)時(shí)性，能夠快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)經(jīng)編生產(chǎn)管理。

圖5 Web網(wǎng)頁顯示經(jīng)編機(jī)系列組數(shù)據(jù)

當(dāng)工藝員設(shè)計(jì)好經(jīng)編機(jī)工藝(工藝名稱：W型提花.wkc)時(shí)，將工藝文件直接放入搭建好FTP服務(wù)器工藝文件數(shù)據(jù)庫(編號(hào)：1001)，如圖6所示。

圖6 FTP服務(wù)器工藝數(shù)據(jù)

從相應(yīng)的經(jīng)編機(jī)(編號(hào)：1001)控制系統(tǒng)查看工藝文件，經(jīng)編機(jī)主控系統(tǒng)已獲取云服務(wù)器上的工藝文件，并可直接用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)編工藝的遠(yuǎn)程傳輸功能。

同時(shí)，從云服務(wù)器配置數(shù)據(jù)路徑中查看主控系統(tǒng)封裝的文件信息，云服務(wù)器已獲取主控系統(tǒng)封裝的文件，且獲取的文件可實(shí)時(shí)更新。能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份管理，既防止了經(jīng)編機(jī)硬件損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，又能快速查看經(jīng)編機(jī)相應(yīng)模塊配置數(shù)據(jù)，使經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理更加高效化。

4.2.2 云服務(wù)器性能分析

對(duì)云服務(wù)器性能進(jìn)行測(cè)試主要包括數(shù)據(jù)庫并發(fā)能力、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)吞吐量等。

數(shù)據(jù)庫并發(fā)能力指最大同時(shí)連接經(jīng)編機(jī)客戶端數(shù)量。經(jīng)過測(cè)試，數(shù)據(jù)庫最大能支持客戶端并發(fā)連接數(shù)可達(dá)到32 767個(gè)，對(duì)于經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用足夠。Web網(wǎng)頁設(shè)置2 s刷新頁面可與經(jīng)編機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步，能夠達(dá)到系統(tǒng)響應(yīng)要求。

當(dāng)測(cè)試的經(jīng)編機(jī)系列組同時(shí)與云服務(wù)器數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，如圖7、8分別示出云服務(wù)器實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐量和CPU利用率。從圖7分析出數(shù)據(jù)吞吐量最大在200 kbps左右，而系統(tǒng)配置的網(wǎng)絡(luò)帶寬為4 M。從圖8分析出系統(tǒng)配置的CPU利用率最大在10%左右，利用率較低。因此，通過測(cè)試分析出系統(tǒng)配置的網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU性能都能滿足客戶端軟件需求，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

圖7 云服務(wù)器實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐量

圖8 云服務(wù)器實(shí)時(shí)CPU利用率

5 結(jié) 論

采用云服務(wù)器對(duì)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理已得到成功應(yīng)用。云服務(wù)器平臺(tái)的應(yīng)用不但免去了采購(gòu)計(jì)算機(jī)硬件以及大量人力維護(hù)成本，同時(shí)還能享受到專業(yè)、高質(zhì)量服務(wù)，提升運(yùn)維效率。云服務(wù)器的鏡像功能可以大幅提升經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)的安全性能。

1)通過對(duì)云服務(wù)器進(jìn)行系統(tǒng)配置，搭建了數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，根據(jù)經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)模型在云服務(wù)器平臺(tái)設(shè)計(jì)了云數(shù)據(jù)庫表，并搭建了FTP服務(wù)器，設(shè)計(jì)了文件傳輸方案。

2)對(duì)橫移、送經(jīng)及牽拉數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，設(shè)計(jì)出二進(jìn)制文件、數(shù)據(jù)表以及ini配置文件封裝方案，實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)與云服務(wù)器數(shù)據(jù)交互通信。

3)通過對(duì)云數(shù)據(jù)庫表中數(shù)據(jù)處理，采用Web網(wǎng)頁動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控，獲取的經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

4)經(jīng)編機(jī)工藝文件快速安全載入主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝文件的遠(yuǎn)程傳輸，并且主控系統(tǒng)封裝的配置文件完整有效地上傳至云服務(wù)器，保證了經(jīng)編機(jī)數(shù)據(jù)完整性，安全性。