摘 要：為方便竹節紗生產管理，在現有竹節紗生產裝置的基礎上，基于NET平臺，采用Mobdus協 議、通過MSComm串口通信技術完成了對竹節紗生產數據的采集并上傳數據庫;通過對微信 公眾平臺的二次開發，將微信服務器與本地數據庫連接，最終實現移動終端對竹節紗生產設 備的遠程監控與控制。該系統不受距離及設備的限制，用戶只需關注該公眾平臺即可實現查 看生產設備的運行狀態、生產工藝參數等功能。

　　關鍵詞：NET平臺;WeChat;竹節紗;PLC;Modbus協議

　　0 引言

　　當前紡織工業的發展已進入新時代，面臨著由勞 動密集型產業向技術密集型產業轉型，借助于物聯網技 術的發展，紡織行業信息化水平也不斷提高。物聯網技 術通過將紡織設備與人相連，設備與設備相連，借助對 應的執行系統，對生產過程中數據進行采集、傳輸與應 用，有利于加快紡織行業的數字化、智能化進程[1]。 竹節紗是花式紗線的重要品種之一，即在單紗的 長度方向上分布有粗細節狀態，其產品應用廣泛，如窗 簾，牛仔布，裝飾用品等。竹節紗生產參數主要包括基 紗號數，竹節號數，節距及節長等，影響竹節紗表面竹 節分布及粗細分布[2,3]。

　　考慮到竹節紗工藝參數設置的方面快捷，竹節長度，竹節倍率等重要工藝參數的快速設 置及竹節紗生產設備的在線監控，基于微信公眾品臺， 開發一種在線生產監控系統以降低勞動強度，提高生產 效率。 將微信作為智能硬件的入口，第三方硬件廠商也 可通過該平臺提供的接口與微信用戶交互[4]。

　　相比于自主開發竹節紗智能控制系統終端，利用微信公眾品平臺 開發該終端更加方便快捷，同時該平臺具有技術穩定成 熟，用戶群體龐大，開發成本低等優點，這也是自主開 發所無法比擬的。因此本文利用微信公眾平臺、.NET語 言、Internet網絡以及工業PLC開發了竹節紗智能控制系統，該系統可遠程控制生產機器的運行狀態、修改及監 控生產工藝參數等功能。該系統設計成本低，且終端穩定，用戶無需安裝第三方軟件即可遠程控制生產設備。

　　1 系統整體方案

　　該系統主要分為三部分，用戶應用層、網絡層與控制層，控制層由.Net平臺開發的竹節紗在 線監控系統的窗口應用程序構成，該程序通過將計算機 與工業PLC進行交互來獲取和傳輸相應數據，并將數據 存儲到本地MYSQL數據庫中供用戶調用。工業PLC作 為竹節紗生產設備的控制中樞存儲著大量生產數據，包括機器運行狀態，竹節紗生產工藝參數如長度與倍率、 生產批次、竹節紗模糊方式等重要數據[5]。利用.Net平 臺開發竹節紗在線監控系統的窗口應用程序，該程序通 過向PLC對應地址中發送數據可修改生產工藝參數及機 器運行狀態，并將監控得到的數據上傳到本地數據庫。

　　網絡層基于.Net平臺開發本地服務器作為搭建整個 系統的中繼站，并利用NAT穿透技術將外網與本地計 算機節點相連接，主要功能是將控制層與用戶應用層互 聯成網以訪問本地數據庫，負責接受用戶的命令，并將命令轉發給控制層，并將控制層中相應的數據傳輸給用戶，用戶可實時遠程監控生產設備的生產數據。 用戶應用層作為系統終端，負責與用戶交互，利用 微信公眾平臺用戶可在手機、平板或PC發送命令，從而實現如竹節紗工藝參數收發、機器運行狀態查看、控制機器啟停等功能，同時作為服務于工廠實際生產的輔 助控制系數，以保證生產數據安全及機器運行穩定。

　　2 數據采集與控制

　　2.1 數據分類

　　在竹節紗生產設備中，PLC內部存儲的數據可分為 六類參數，包括生產狀態監控參數、參數設置、運轉 產量管理參數、機臺性能監測參數、系統調試參數及報 警信息參數。每個分類下面又分多個參數，每個參數在 PLC內部都有一個唯一的地址，可通過讀取該地址寄存 器的值來獲取對應參數的當前值，表1為主要參數分類 及其詳細參數舉例。

　　2.2 Modbus通信協議

　　Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語 言。通過此協議PC設備按照對應的通訊格式編寫數據 即可實現與PLC的相互通信，該協議分為Modbus-RTU 模式與Modbus-ASCII模式，本系統采用Modbus-RTU模 式實現與PC端與PLC的交互，在.Net環境中按照對應的 信息格式編寫Modbus通信協議，利用串口進行數據的 傳遞。

　　2.3 采集與控制實現

　　竹節紗設備的生產數據大部分存儲在PLC內部數據 寄存器(D、HD)及輔助繼電器(M、HM)中，其中 數據寄存器中主要存儲各項生產參數及機器運行參數， 輔助繼電器由PLC內部軟元件的觸點驅動，存儲生產過 程中機器的運行狀態，紗線種類等，只有打開與關閉兩 種狀態[6]。無論寄存器還是繼電器都可通過Modbus通信協議讀取及修改PLC內部對應地址的數據，為該系統 生產監控模塊主要參數地址及Modbus地址，此外還有其他多個模塊的參數地址，因篇幅限制，不在此列出。

　　2.4 用戶終端與本地應用交互實現

　　系統本地應用程序及用戶終端的Web頁面分別利 用.NET下的WinForm與WebForm技術進行開發，在一般 情況下Web界面是無法直接向WinForm應用程序發送消 息，本系統利用Web Service實現遠程終端利用本地應用 程序中的MSComm控件讀取PLC內部數據，并將數據返回到Web界面，從而實現用戶終端與本地應用的交互， 進而使終端用戶通過點擊Web界面即可直接獲取到PLC 內部數據，無需經過數據庫，減少了用戶訪問延遲，十分適合與讀取一些不需要存儲到數據庫，而又必須要監 控的數據，如羅拉轉速，當前紡紗長度等數據。

　　3 用戶終端設計

　　3.1 微信公眾平臺與服務器

　　微信公眾平臺與服務器之間的交互流程可簡單概 括為：用戶發送消息或單擊公眾號自定義菜單，服務器 收到用戶請求，微信服務器根據業務邏輯回復給用戶對 應的消息，如視頻、文本、語音、地理位置等。這種工 作流程與HTTP協議類似，即客戶端發送HTTP請求到服 務器，服務器端發送對應HTTP響應用戶請 求[7,8]。

　　本系統需要根據官方提供的接口來定制自己的 公眾平臺，因此在開發過程中其交互方式略有不同，當用戶在微信里給公眾號發送消息或者單擊 微信自定義菜單時，微信手機客戶端將這條消息發送到 微信服務器。其次，微信服務器收到用戶的請求后，根 據具體的業務邏輯再將消息推送給開發者設置的服務器 地址(URL)，這個服務器地址對于微信服務器來說就 是一個服務器，微信服務器此時充當的是客戶端的角 色[9]。開發者的服務器收到微信服務器推送過來的請求 后，根據微信提供的規則解析出用戶發送的消息內容， 然后再根據具體的業務邏輯將響應的內容回復給微信服 務器，微信服務器再返回給用戶。

　　3.2 用戶權限管理

　　一般微信公眾平臺其服務器對于用戶是透明的，關 注此公眾號的用戶可以獲得微信后臺的全部數據[10]。但 是作為服務于工廠實際生產的系統，必須保證生產數據 的安全性，并且針對不同的關注用戶需要具有不同的權 限，因此需要針對不同的用戶進行分類。本分類方式基 于微信公眾平臺后臺的用戶數據，每個關注公眾號的用 戶在后臺都具有一個唯一的ID，將這個ID進行分類后分 別存儲在不同的數據表中，系統根據對應數據表中的ID 賦予用戶不同的權限，從而保證了數據安全性。

　　4 系統調試

　　4.1 基本消息的收發

　　對于已經通過驗證的新用戶，公眾號后臺會自動識別用戶ID并回復對應的信息，為最高權限管理員所 具有的權限及用戶回復1后得到的生產數據。新用戶通 過回復對應的字段即可查看對應的數據，如用戶回復1 即可查看當前設備的生產狀態參數，回復6即可查看設 備所有關鍵數據，為用戶回復1后對應生產狀態監控數據表中的數據，該公眾號回復的數據為當前設備最新上傳的數據。

　　4.2 生產設備在線控制與調試

　　根據公眾號自動回復的操作指南來獲取數據對于新 授權的用戶來說是個比較有效的解決辦法，但是對于老 用戶或者是比較熟悉該公眾平臺的用戶來說，根據提示 來操作就顯得有些繁瑣，因此用戶也可直接回復對應的 命令來直接獲取對應的數據。

　　4.3 生產設備調試與錠速修改

　　針對生產數據的分類不同，向用戶采取不同的呈現 形式，如生產設備的錠速這一數據采用曲線的方式呈現給用戶，更加的簡單明了，用戶可直接在 回復錠速曲線來獲取當前生產設備的錠速曲線的圖文消息，通過點擊該圖文消息，即可跳轉到錠速曲線界面，也可在線修改錠速曲線。

　　4.4 竹節紗生產工藝參數查看與修改

　　用戶也可通過在微信端回復竹節紗生產參數來查 看及修改當前設備竹節紗生產參數，用戶通過點擊對應的圖文消息跳轉到對應的竹節紗生產參數界面，用戶點擊確認按鈕后新的竹節紗生產參數上傳到 本地數據庫，然后本地應用程序讀取數據庫中的信息上傳到PLC中繼而實現生產參數的變化，為監測到的 PLC內部數據的變化，可以看到與用戶端修改數據是對應的，說明生產參數修改成功。

　　機械工程師論文范例：機械制造行業中成本管理不足因素及改進

　　5 結語

　　通過對微信公眾平臺的二次開發，將用戶的移動終ERP、MES之間的電子圖紙傳送通道，并對紙質圖紙掃描文件、電子圖紙、三維模型、輕量化模型進行集中管理，現場電子圖按統一模式進行技術狀態控制，全面支持研制生產、批生產圖紙無紙化，加速了工藝準備、生 產準備、加工向并行模型的轉變，既提高了工作效率， 又節約了管理成本，為建設智能制造車間奠定了重要基 礎后續工作主要分為以下幾個方面：1)強化設計BOM 變更控制功能，根據在制品狀態，提供BOM變更影響 域分析輔助功能;2)提供消息推送機制，將變更信息推送到相關崗位人員，進一步提升協同工作效率。

　　參考文獻：

　　[1] 王成,許建新,余劍英,等.面向離散型數控車間的無紙化制造技 術研究[J].機械制造,2014(5): 67-71.

　　[2] 王勝任.航空產品研制生產現場無紙化技術研究與應用[J].機械 設計與制造工程,2013(9):38-41.

　　[3] 劉清華,劉魁,萬立,等.基于可配置規則的BOM視圖轉換方法[J]. 計算機工程與設計,2012(9):3417-3421.

　　作者：楊奉偉，劉燕卿，徐伯俊，謝春萍，蘇旭中