【文章內(nèi)容簡介】 表自動檢驗系統(tǒng)，所以模塊化硬件設(shè)計及模塊化軟件設(shè)計是本系統(tǒng)最重要的基本構(gòu)成部分。 軟件的測試是系統(tǒng)是否合理的華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院華業(yè)論文 (設(shè)計說明書 ) 4 一個重要組成環(huán)節(jié)，也是在方案設(shè)計階段對系統(tǒng)有效性驗證最直觀、有效的技術(shù)手段；在編寫框圖、原理、仿真程序文件的同時，編寫測試、軟件使用方法說明， 在仿真程序中加入適當(dāng)?shù)墓收宵c試驗功能以驗證該類型結(jié)構(gòu)的在邏輯糾錯處理能力方面是否存在缺陷 ,并對其進行答辯式的敘述如何處理故障點的出現(xiàn)也是本設(shè)計不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 對 F型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線 進行功能需求分析及可行性分析 ,以及功能模塊如何搭建的詳細分析， 以論證其系統(tǒng)設(shè)計的是否有必要性及實用性。 對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計 確立流線控制原則、方案 ，包括邏輯上的設(shè)計， 基本邏輯功能的描述。 F 型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線總體的規(guī)劃設(shè)計包括硬件的概要設(shè)計（各模塊組件的組成、控制網(wǎng)絡(luò)的組成等），軟件概要設(shè)計（整個系統(tǒng)所使用的軟件組成），計算機仿真程序的概要設(shè)計。 F型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線系統(tǒng)的詳細設(shè)計， 系統(tǒng)功能框圖的繪制， 硬件系統(tǒng)的詳細設(shè)計（各功能模塊的描述、控制回路的描述），軟件詳細設(shè)計（整個系統(tǒng)各個組成部分的軟 件的設(shè)計描述），計算機仿真程序的整體規(guī)劃設(shè)計。 計算機仿真程序軟件流程框圖的設(shè)計，數(shù)據(jù)字典的定義、軟件運行的邏輯原則定義、軟件主程序流程框圖的設(shè)計、軟件模塊程序流程框圖的設(shè)計、軟件模塊數(shù)據(jù)接口變量的定義說明。 軟件的詳細設(shè)計，軟件的開發(fā)環(huán)境（ 采用技術(shù)是 基于 Visual C++ 環(huán)境 ），軟件模塊程序、主程序、程序的模塊間接口鏈接、軟件的調(diào)試等過程的詳細描述。 軟件使用說明及運行測試方法的文件編寫，以及對計算機仿真程序進行詳細的功能測試。 系統(tǒng)設(shè)計計劃 1：查找、整理資料，首先進行 需求分析及可行 性分析。 2：確立流線控制原則、方案，完成系統(tǒng)的概要設(shè)計。 3：定義數(shù)據(jù)字典，繪制工作流程圖。 4：編寫計算機仿真主程序、模塊程序、及編寫用戶界面。 5：計算機仿真程序軟件調(diào)試。 6：編寫計算機仿真程序的使用說明及測試方法。 7：計算機仿真程序測試。 8：總結(jié)心得體會，準備方案答辯的 PPT 文稿。 本章小結(jié) 本章通過對了 F型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線仿真軟件 的來源與背景進行了說明，在此基礎(chǔ)上， 敘述了 本文研究的主要目的和 實際 意義 ，論文的設(shè)計 內(nèi)容以及設(shè)計 過程是如何展開的 。 第二章 系統(tǒng)需求、可行性分析 5 第二章 系統(tǒng)需求、可行性分析 系統(tǒng)需求、可行性分析主要是對對 F 型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線進行功能需求分析及可行性分析 ,以及功能模塊如何搭建的詳細分析， 以論證其系統(tǒng)設(shè)計的是否有必要性及實用性。 系統(tǒng)功能需求分析 市場需求 [4]：目前在 電能表測試、計量行業(yè)中 的電能表自動檢測流水線還都處于試運行階段，都存在著各式各樣有待解決的問題。目前電能表自動檢測流水技術(shù)方案主要有環(huán)形和一字型結(jié)構(gòu)；這兩種結(jié)構(gòu)有著其 共同的優(yōu)點是設(shè)計生產(chǎn)簡單、產(chǎn)品運動方向單一性、運動邏輯功能簡單不易出錯；而缺點是資源可重復(fù)利用率低、占地面積大、維護性和可擴展性差。因此， 電能表自動檢測流水線技術(shù)方案 應(yīng)做到具有系統(tǒng)完整、先進、安全、可靠、靈活，可擴展和易維護等優(yōu)點。 硬件功能需求：電能表自動檢測流水線 要求能實現(xiàn)以下的基本功能：由總控計算機自動下達自動檢定方案任務(wù)開始，由自動立體倉庫庫系統(tǒng)將電能表輸送到系統(tǒng)的直線傳輸單元進入系統(tǒng)、身份識別、定位、接線、按編程開關(guān)、插卡、檢驗、送回立庫接口等一系列全自動作業(yè)。檢驗功能主要實現(xiàn)電氣和外觀檢查試驗、耐壓試驗、誤差檢定、走字試驗、費控功能、日計時誤差、潛動等檢定項目的全自動完成，實現(xiàn)全過程的自動化、智能化、敏捷化， 使電能表檢定實現(xiàn)了無人化作業(yè)。 針對目前 電能表自動檢測流水技術(shù)方案存在的不足，對于硬件上的需求主要 是必需使到系統(tǒng)的組成是模塊化設(shè)計，只有模塊化設(shè)計組成的系統(tǒng)（像搭積木方式）采能具有很好的 可擴展性、維護方便及占地面積小等優(yōu)點。 軟件數(shù)據(jù)需求：在軟件、數(shù)據(jù)方面同樣需要采用模塊化設(shè)計；用戶接口、 校驗 測量、電能表輸送調(diào)度等軟件均采用模塊化獨立運行，之間采用接口通訊方式，這樣就能很好的解決了系統(tǒng)擴展及兼容性。同時每個軟件再進行模塊化 細化拆分設(shè)計，例如用戶接口軟件采用 B/S 結(jié)構(gòu)， 用戶只要有一臺能上網(wǎng)的電腦，在任何地方 進行操作而不需安裝任何專門軟件就能下達生產(chǎn)任務(wù)以及監(jiān)控管理現(xiàn)場，客戶端免維護，系統(tǒng)擴展非常容易；而 管理軟件則是由多個子系統(tǒng)軟件組成，可以劃分為三個層次：系統(tǒng)管理層、應(yīng)用服務(wù)層、作業(yè)系統(tǒng)層等。 可行性分析 經(jīng)濟可行性 [4]：當(dāng)今社會物價通漲、管理及生產(chǎn)成本日益嚴峻的今天，自動檢測流水線能有效的降低生產(chǎn)及管理成本，大大提升了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)企業(yè)創(chuàng)造價值最大化，可以讓在企業(yè)保持盈利的繼續(xù)增長，提升企業(yè)市場競爭能力。 實現(xiàn)可行性：系統(tǒng)的組成是基于模塊搭接而成，所以只要把模塊設(shè)計好這一大前提做好、做足充分的細化設(shè) 計工作，系統(tǒng)的總體拼裝就能有很好的保障，無論是系統(tǒng)的硬件組成還是軟件架構(gòu)的搭接都能非常高效的組裝。 計算機仿真軟件編寫的可行性：由于計算機仿真軟件的編寫 采用技術(shù)是 基于 Visual 華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院華業(yè)論文 (設(shè)計說明書 ) 6 C++ 環(huán)境下 實現(xiàn)的，在做好邏輯框圖及設(shè)計邏輯原則、數(shù)據(jù)定義等充分設(shè)計及論證分析工作后，仿真軟件能有效運行也就得到很好的保證。 本章小結(jié) 本章首先針對 電能表測試、計量行業(yè)中 各式各樣有待解決的問題 展開了可需求分析，接著對硬件、軟件數(shù)據(jù)進行需求分析，最后進行可行性分析，為該仿真軟件的開發(fā)提供了可行的理論依據(jù)。 第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 7 第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 系統(tǒng)硬件概要設(shè)計 流水線系以極穩(wěn)定的標(biāo)準源為核心的高效的校驗系統(tǒng)，以及直線傳輸單元和轉(zhuǎn)向臺單元為基本部件組成的系統(tǒng) （如 圖 1_3） 。 采用“一表一源的并行異步”校驗方式， 一表一源的校驗方式將是 個性化，柔性化的終極體現(xiàn)。每個校驗?zāi)K均可下載不同校驗方案獨立完成校驗任務(wù)，校驗?zāi)K間的獨立、組線與組線間的獨立真正實現(xiàn)了根據(jù)校驗量的“潮汐”適量接入或退出，實現(xiàn)了靈活組線、易擴展、便維護、 綠色環(huán)保的設(shè)計理念。電源、校驗、機械運動三大硬件組成基本部件獨立設(shè)計及布局，互不干涉提高系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)軟件概要設(shè)計 流水線是應(yīng)用新技術(shù)，采用先進成熟的軟件技術(shù)，和各種計算機組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所構(gòu)建的的先進系統(tǒng)，它是未來的一種發(fā)展趨勢；軟件是流水線的重要組成部分，作為不可或缺的角色，軟件的設(shè)計亦要提現(xiàn)流水線的可靠、穩(wěn)定的特點，它要充分體現(xiàn)我們系統(tǒng)設(shè)計的先進性，同時也要從安全、可靠、模塊化、開放性、易維護性、實用性和經(jīng)濟性來考慮軟件的設(shè)計。 計算機仿真軟件概要設(shè)計 計算機仿真軟件， 采用技術(shù)是 基于 Visual C++ 環(huán)境下， 編寫數(shù)據(jù)字典、流程框圖、接口定義等，在做好充分的前期工作后才開始編寫模擬 F型結(jié)構(gòu)的電能表自動檢測流水線 實際運行仿真程序，同時在適當(dāng)程序軟件適當(dāng)位置 加入?yún)?shù)設(shè)置和嵌入錯誤檢測點方式驗證該類型結(jié)構(gòu)的在邏輯糾錯處理能力。 以驗證、探究 F 型結(jié)構(gòu)的 電能表自動檢測流水線是否能在實際中應(yīng)用。編寫軟件使用測試說明。 本章小結(jié) 本章主要對 F 型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線 的概要設(shè)計作出了說明，確定了 仿真軟件的 主要功能的 概要 設(shè)計 。 為 F型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線仿真軟件的設(shè)計指明了方向。 華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院華業(yè)論文 (設(shè)計說明書 ) 8 第四章系統(tǒng)詳細設(shè)計 硬件系統(tǒng)詳細設(shè)計 流水線系以極穩(wěn)定的標(biāo)準源為核心的高效的校驗系統(tǒng)（如 圖 4_1） [5]，以及直線傳輸單元（如 圖 4_2）和轉(zhuǎn)向臺單元（如 圖 4_3）為基本部件組成的 F型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線系統(tǒng)（如 圖 4_4）。 圖 4_1 智能校驗單元 圖 4_2 直線傳輸單元圖 圖 4_3 轉(zhuǎn)向臺單元 圖 4_4 F 型結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線系統(tǒng) 硬件制系統(tǒng)按系統(tǒng)功能分應(yīng)由以下三大部分組成：現(xiàn)場控制中心、智能校驗單元、輸送單元；按傳輸類型分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)兩大部分。 現(xiàn)場控制中心：完成生產(chǎn)任務(wù)的下達、派送，現(xiàn)場邏輯控制，數(shù)據(jù) 上傳等工作；主要由服務(wù)器、生產(chǎn)線調(diào)度工控機 [6]、 PLC 控制器等組成。 智能校驗單元：自動完成對電能檢驗的各項工作，主要由標(biāo)準源組成。 輸送單元 [7]：系統(tǒng)的基本傳輸單元，負責(zé)對電能的運輸傳送工作，把電能表自動從立體倉庫輸送到智能校驗單元，再把校驗完成的電能表運送回立體倉庫，由立體倉庫根據(jù)上第四章 系統(tǒng)詳細設(shè)計 9 傳數(shù)據(jù)分揀、存儲。主要由直線傳輸單元和轉(zhuǎn)向臺單元組成。 電源系統(tǒng)的連接采用三相電源供電，分相供電的方式，以達到平衡合理利用電網(wǎng)電源。網(wǎng)路系統(tǒng)采用總線形與星形混合結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場控制中心生產(chǎn)線調(diào)度中心之間采用總線結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)線調(diào)度 中心與智能校驗單元間則采用星形結(jié)構(gòu)。選用交換式以太網(wǎng)技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。所有機械運動控制為確保運行穩(wěn)定安全均采用 PLC 控制器控制運動軌跡；機械控制調(diào)度通訊方式采用 485 總線方式傳輸控制數(shù)據(jù)，與總網(wǎng)絡(luò)的接口選用 485 轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊進行轉(zhuǎn)接。電源、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成框 圖 （ 如 圖 4_5）： 圖 4_5 電源、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成框圖 軟件方案規(guī)劃設(shè)計 軟件方案規(guī)劃設(shè)計要體 現(xiàn)在以下幾方面，其一以模型為驅(qū)動的開發(fā)方式；其二采用流行的設(shè)計方法，符合潮流的軟件結(jié)構(gòu)；其三運用先進的設(shè)計和開發(fā)工具。 MDD，modeldriven development 的開發(fā)方式將貫穿流水線軟件的開發(fā)的整個過程，甚至也可以應(yīng)用在硬件開發(fā)方面。軟件簡單分上下兩層結(jié)構(gòu)，運用多種開發(fā)平臺，采用不同的軟件結(jié)構(gòu)，使用混合編程語言編程，上層的用戶軟件是多層結(jié)構(gòu)，以 Browser/Server[8]結(jié)構(gòu)為主；下層的面向流水線，應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)以 C/S 結(jié)構(gòu)為主，底層的軟件設(shè)計以硬件驅(qū)動為主，以 DLL 方式提供。（如 圖 4_6） 華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院華業(yè)論文 (設(shè)計說明書 ) 10 I n t e r n e t系 統(tǒng) 管 理 層應(yīng) 用 服 務(wù) 層作 業(yè) 系 統(tǒng) 層操 作 員經(jīng) 理監(jiān) 控 系 統(tǒng)使用瀏覽器I I S 應(yīng) 用 服 務(wù) 器數(shù) 據(jù) 庫 服 務(wù) 器主 數(shù) 據(jù) 庫 ( F ir e b ir d )備 份 數(shù) 據(jù) 庫 ( F ir e b ir d )M O X A _2M O X A _1主 控 計 算 機檢 定 模 塊檢 定 模 塊檢 定 模 塊耐 壓 模 塊傳 輸 裝 置機 械 手 裝 置條 碼 掃 描 裝 置視 覺 識 別 系 統(tǒng)用 戶 界 面 （ 瀏 覽 器 ）應(yīng) 用 服 務(wù) 數(shù) 據(jù) 服 務(wù)用 戶 界 面 （ 瀏 覽 器 ＋ ）流 水 線 作 業(yè)主 控 軟 件線 控 模 塊檢 定 軟 件條 碼 和 視 覺 識 別 傳 輸 控 制 機 械 手 控 制耐 壓 控 制 圖 4_6 軟件架構(gòu)框圖示意圖 從示意圖看，上層軟件由應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)為核心，用戶通過瀏覽器來實現(xiàn)軟件的界面，而左邊的（瀏覽器＋）是為實現(xiàn)特殊功能的另一種 B/S 的實現(xiàn)，解決監(jiān)控部分數(shù)據(jù)刷新的問題。下層由主控軟件和檢定軟件構(gòu)成，底層面對流水線 各個功能模塊，底層軟件將以硬件驅(qū)動的動態(tài)鏈接庫提供。軟件的開發(fā)將采用 rational rhapsody 作為主要設(shè)計工具，混合多種平臺進行開發(fā)，主要包括 Delphi VS2020 兩種平臺，如果想得到很友好的界面顯示效果可以使用 C等先進的開發(fā)平臺。 計算機仿真軟件 規(guī)劃設(shè)計 計算機仿真軟件采用技術(shù)是 基于 Visual C++ 環(huán)境下編寫完成的程序，程序主要由四大功能框圖組成，邏輯控制、數(shù)據(jù)輸入輸出、顯示界面、程序測試嵌入模塊等三個模塊部件構(gòu)成。系統(tǒng)框圖 （ 如 圖 4_7）： 系 統(tǒng) 邏 輯 控 制邏 輯 運 行 顯 示運 行 參 數(shù) 輸 入軟 件 測 試 輸 入 圖 4_7 計算機仿真軟件功能框圖 邏輯控制：主要負責(zé)調(diào)度和協(xié)調(diào)電能表的傳輸運送工作確保電能表被有效運輸?shù)竭_目的地。 數(shù)據(jù)輸入：設(shè)置電能表檢測時間、電能表的運送速度、每只電能表進入生產(chǎn)線的時間間隔等參數(shù)設(shè)置輸入。 數(shù)據(jù)輸出：輸出仿真軟件運行中每個基本組件的當(dāng)前狀態(tài)，例如如每條 F 型生產(chǎn)線的已經(jīng)檢測電能表的數(shù)量、待檢表數(shù)量，直線傳輸?shù)碾娔鼙砭彌_數(shù)量，轉(zhuǎn)向臺運動方向等等基本信息。 本章小結(jié) 本章根據(jù)前面章節(jié)的設(shè)計說明對 F型 結(jié)構(gòu)電能表自動檢測流水線的硬件、及 仿真軟件的詳細設(shè)計進行說明，采用 圖示 方式說明、描述了各功能組成部分的詳細 框圖 ，為仿真軟件的程序編寫及界面設(shè)計提供原型參考。第 五 章 軟件詳細設(shè)計 11 第五章軟件流程框圖設(shè)計 數(shù)據(jù)字典 應(yīng)用軟件 [8]：為解決某一應(yīng)用領(lǐng)域問題而設(shè)計的軟件。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) [9]：是數(shù)據(jù)的組織形式，反映數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，但不涉及數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容。 算法：是指為解決某一問題而規(guī)劃的一系列有次序且明