基于Android平台的生产过程监控系统

贾儒，高天一，慕光宇，潘澜澜

（1.大连海洋大学机械与动力工程学院，辽宁大连116023；2.大连民族学院机电信息工程学院，辽宁大连116600）

基于Android平台的生产过程监控系统

贾儒1，高天一2，慕光宇1，潘澜澜1

（1.大连海洋大学机械与动力工程学院，辽宁大连116023；2.大连民族学院机电信息工程学院，辽宁大连116600）

可追溯的生产过程监控系统是智能制造的重要组成部分。它能改善生产过程、提高生产效率、减少资源使用。通过对离散型制造业企业的生产过程现状研究，设计一套可使用Android平台的移动设备进行操作，并且可以追溯的生产过程监控系统。应用PLC、传感器技术实现生产过程和生产现场参数的测控；应用Java语言编写软件；通过OPC协议实现上位机软件与可编程控制器通讯，实现生产现场监控数据的记录与管理。

可追溯；物料跟踪；Android；监控

加速发展工业信息化和智能化成为我国制造业的重中之重［1］。信息化水平不高，与工业化融合深度不够等，都是我国成为制造强国有待解决的问题［2，3］。企业管理模式以及生产管理过程更注重信息技术的应用与发展，企业应该对所有资源进行统一协调，满足市场对优质产品的需求。

本文主要应用Java作为上位机软件，运用安卓源平台开发系统（Android STUDIO）开发可通过智能移动端设备进行操作的软件，集成PLC、传感器、RFID读写设备等模块，构成一套通用的生产信息管理系统。

1　系统体系结构设计

建立一套可以随时随地的监控生产制造系统，实现对生产制造过程进行实时监控，对生产信息采集、物料传递、产品加工、数据记录等信息自动完成并且上传数据库，又可对信息进行自动记录、查询、更改、分析等，实现企业全面的信息化，从而提高效率，减少资源使用，这对企业生产的改善和决策起到重要作用［4，5］。

系统的体系结构示意图如图1所示。

图1　系统体系结构

系统主要由3部分组成：

（1）现场控制系统，主要由传感器、变频器等硬件模块完成对生产线数据的采集和控制输出信号功能。

（2）逻辑判断系统，通过可编程逻辑控制器完成，西门子S7-200是控制系统的核心。它可以对整个装配线的各工序进行检测控制，还能对采集的信息进行逻辑判断。

（3）上位机的管理系统，主要分为员工控制系统、管理员监控系统、和SQL数据库系统，主要完成对PLC的写入、读出以及对数据的存储功能，是上位机监控系统的功能部件。

光电传感器为了测得生产装配的数据信息，需安装在装配线的两侧，对应在生产线各个的工位，每个工位放置两个光电传感器，一个检测生产线托盘（工件）到达、离开工位的状态和时刻信息，另一个检测工件到达、离开操作台的状态和时刻信息，开关量变化的时刻是系统需要收集的作业起止时刻。

在生产系统追溯的关键是RFID系统。RFID读写器是一种可读写设备，根据需求不同可设置为只读和可读写形式。阅读器既可从电子标签读取信息，也可将自身的信息写进电子标签中。

在整个系统设计过程中，使用个人计算机作为服务器，搭建Android开发平台，使用java语言开发安卓APP系统，主要是为了企业管理人员设计的生产管理监控系统，用于手机端和移动智能设备端，方便企业管理人员在任何地点实时对企业的生产状况进行监控，让管理者不需要在制造现场就可以对企业生产情况进行掌控。

移动端监控系统有2个子系统，管理员工系统和普通员工系统，可实现以下功能：

（1）实时显示生产设备的状态信息，如生产线的运行、温度等。

（2）实时显示生产电动机等装置的工作温度数据。生成温度曲线，为设备的保养和检修提供支持。

（3）实时显示各工位作业信息。了解员工的生产进度和生产状态，绘制绩效曲线。

（4）监控生产线状态、工位状态、在制品状态、零部件状态等。在制品是系统的监控重点，确定在制品位置信息，方便监控和追溯。

2　Android系统的实现

输入账号和密码，进入到软件的主界面，如图2所示。显示系统的主要功能：生产线监控、温度监控、物料统计、产品追溯、员工管理和信息通告。

图2　Android系统主界面

在生产线监控子系统中，在制品等进入流水线，通过连接在PLC端口的光学传感器，检测操作数据和物料信息等，实时传递到数据库中。上传信息包括在制品的到达时刻，操作人员拿取物品时刻，加工开始时刻，加工结束时刻，操作人员加工完成后放回时刻以及物品的离开时刻。

物料监控子系统由3部分构成，分别是物料监控、零部件查询、各工位剩余零件查询。当在制品离开流水线时，系统将读取并且存储编号并将在制品传往下一个工位。管理员将会时刻了解在制品的位置信息。物料监控界面不仅能收集在制品的位置信息，还可以显示在制品编号和名称，在制品的完成数量，并且计算工作计划中还需完成的数量。物料监控系统视图如图3所示。

图3　物料监控子系统界面

产品的跟踪追溯可以通过两种途径：一种是生产日期查询，另一种是生产编号查询。在加工完成之后，通过产品编号，可以查询到产品的生产日期、操作员、各生产工序包括开始时间、加工时间以及结束时间等重要信息。当企业发现问题产品，可以追溯源头，找出问题原因，并可以对同批次产品质量进行排查。这样方便企业对产品的检验，满足企业对产品的追溯跟踪需求。让管理者更好的改善提高生产质量，提升企业的竞争力，产品追溯界面如图4所示。

图4　产品追溯界面

温度监控子系统可以查看现在和历史的温度数据。通过搜索框，填入时间点或时间段，管理者就可以查看PLC传输到数据库中的生产线温度信息。如果管理者想更直观看到生产线环境温度的变化，可以查看温度变化曲线。由横坐标时间变化数据和纵坐标温度变化数据合成曲线。通过温度曲线，管理人员能掌握生产线温度的变化范围，结合温度变化，合理地安排生产计划，让产能和机器性能达到最优化的处理，如图5所示。

图5　温度监控子系统

员工管理子系统包括员工的信息查询，员工信息修改以及员工的工作时间和绩效查询。

信息公告子系统将显示企业中的重要信息，让管理者通过Android移动端设备，能随时随地看到企业的信息以及各种报表，了解企业的最新动态。

3　结束语

本系统运用安卓应用程序，方便企业管理者远程掌控企业的运营状况，做出管理决策。系统自动采集生产数据并进行分析，把数据以表格和图像的形式表达出来，可以让管理者更直观地了解生产状况。

未来研究可以将生产车间中的摄像头、多媒体设备与系统连接；实现报警的功能，使生产线更加安全、可靠；监控车间的微气候，使作业环境更加符合工效学要求。

［1］张蕾.制造车间信息采集技术的研究与应用［J］.机械设计与制造工程，2014，43（4）：102-105.

［2］陈丽珍，傅江成.生产装备数字化改造技术研究及应用——“植入转发”数据采集技术［J］.机电工程技术，2016，（1）：43-48.

［3］胡其乐.基于Android和Web的烟叶生产过程数据采集报送系统［J］.科技创新与应用，2016，（1）:70.

［4］Bjorn Kvarnstrom，Pejman Oghazi.Methods for traceability in continuous processes Experience from an iron ore refinement process［M］.Oxford:Minerals Engineering，2008：720-730.

［5］Presher，Al.A Look Inside the Industrial Internet Consortium［J］.Design News，2015，70（3）：78-83.

Based on Android Platform of Production Process Monitoring System

JIA Ru，GAO Tian-yi，MU Guang-yu，PAN Lan-lan
（DaLian Ocean University，Dalian Liaoning 116023，China）

Traceability and monitoring system has become an important part of the intelligent manufacturing production process.It can improve the production efficiency and save resources.This paper focus on the research on the status of the production process discrete manufacturing plant，it can be used to design a set of Android mobile devices operations.At the same time，it can trace the production process systems.PLC and sensor technology are used in the program.Which can achieve intelligent control and get good requirements.In detail，Android application development environment based on Java language to write software interface；The opc protocol is used in the PC software management system to communicate with the PLC.The hardware configuration and software development are planned to form a frame structure of the system.It will monitor production line and recording production data.

traceability；material track；android；production monitoring

TP278

A

1672-545X（2016）08-0077-03

2016-05-23

贾儒（1989-），男，辽宁人，研究生，研究方向：工业工程。