本发明一种基于MCGS组态屏的织机通讯系统，该通讯系统用于多条织机生产线之间的信息传递，包括交换机、云端服务器、织机企业终端、操作人员终端，每条织机生产线均包括织机主控模块、MCGS组态屏及织机生产线的各功能设备；每条织机生产线的各功能设备与相应织机主控模块交互数据，织机主控模块同时与MCGS组态屏通讯；不同织机生产线的MCGS组态屏之间相互通信，同时不同织机生产线的MCGS组态屏通过交换机连接云端服务器。任何两个织机的主控芯片都能够通过MCGS组态屏进行快速准确的数据通讯，不需要其他通讯装置，就能够完成织机现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，将数据最终发送给云端服务器，以便操作人员和厂家随时随地查看织机参数信息。
1.一种基于MCGS组态屏的织机通讯系统，其特征在于，该通讯系统用于多条织机生产线之间的信息传递，包括交换机、云端服务器、织机企业终端、操作人员终端，每条织机生产线均包括织机主控模块、MCGS组态屏及织机生产线的各功能设备；每条织机生产线的各功能设备与相应织机主控模块交互数据，织机主控模块同时与MCGS组态屏通讯；不同织机生产线的MCGS组态屏之间相互通信，同时不同织机生产线的MCGS组态屏通过交换机连接云端服务器，所述织机企业终端、操作人员终端均与云端服务器连接；
将一个织机生产线上的STM32芯片和MCGS组态屏控制在一个网段，进入MCGS组态屏软件进入通用TCP/IP的属性设置界面，设置本地IP为所在织机生产线的MCGS组态屏的IP，远程IP设置为其他织机的STM32芯片的IP，确保不同织机生产线的织机有不同的端口号；能在任何一台织机生产线的MCGS组态屏上查看其余织机生产线的运行情况；MCGS组态屏还能将一台织机主控模块中的信息，快速的解析数据和打包数据，发送或接收另一台织机的主控模块信息；
所述的MCGS组态屏包括触摸显示屏，其上设置有LAN口和COM口，安装在每条织机生产线的织机中，将所在织机生产线的织机主控模块和MCGS组态屏的COM口连接起来，通过RS485通讯方式实现织机和MCGS组态屏的数据通讯；然后通过MCGS组态屏上的LAN口将不大于64个MCGS组态屏连接到交换机，然后将数据下行传输至云端服务器，MCGS组态屏与云端服务器之间采用基于Socket编程接口的TCP/IP通信协议传输数据；所述的MCGS组态屏能够构造实时数据库，织机生产线的各功能设备均以实时数据库为数据公用区，进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处理；MCGS组态屏不仅能获得织机主控模块中的信息以动画的形式直观的显示出来还能够修改该织机的参数信息；创建一个流式socket，将socket与本地地址IP和端口号绑定，利用listen() 函数开始监听socket，当监听到客户端的连接请求时，发送相应的织机参数，同时监听其他客户的连接请求；利用Accept()函数，等待客户端的连接；如果有数据接收请求， TCP协议的三次握手，握手成功之后，连接客户端；通过InputStream()和OutputStream()函数实现服务器端与客户端之间的织机数据参数传输；
同时利用StoreJsonToRedis()函数，将织机参数保存到Redis数据库中；当与客户端发送完织机参数或者客户端请求关闭时，通过serverSocket.close()函数关闭发送数据的客户；当所有客户全部发送完毕，通过serverSocket.close()函数关闭所有客户；判断是否继续监听端口，如果继续监听端口则回到利用listen()函数开始监听socket，否则结束任务，当收到结束信号，则进行TCP的四次分手程序，保证通讯连接完全断开；
所述的云端服务器包括Socket服务器、Redis数据库、数据处理模块和Web服务器；其中，数据处理模块包括数据处理和故障诊断；Redis数据库包括综合数据库、故障数据库和故障决策表；
数据处理就是对Socket服务器接收到的JSON文件进行解析、保存到综合数据库并传到Web服务器，提取综合数据库的织机历史运行参数传到Web服务器，将从Web服务器传过来的织机设置参数转换为JSON文件并传送到Socket服务器；
故障诊断是根据解析的JSON文件中的数据特征通过粗糙集和贝叶斯网络进行故障诊断，得到故障原因以及解决方案，并保存到故障数据库中，最后将故障信息及解决方法反馈到织机企业终端；
综合数据库为织机运行参数，故障数据库保存着织机历史故障参数信息，故障决策表为织机故障诊断贝叶斯网络中节点的条件概率值；
Web服务器是当接收到织机企业终端发出的HTTP请求时，将故障信息以及织机运行参数通过Ajax反馈到织机企业终端，实现织机企业终端界面的刷新。
2.根据权利要求1所述的通讯系统，其特征在于，所述的织机主控模块包括STM32芯片和RS485通讯模块，安装在织机设备中，用于读取织机生产线的各功能设备的参数信息。
3.根据权利要求1所述的通讯系统，其特征在于，所述的操作人员终端和织机企业终端 具有不同的管理查看权限，在HTML5基础上，利用CSS3实现对静态样式设计，利用JavaScript实现界面的动态特性，采用Bootstrap作为云端服务器的前端设计框架；织机企业终端，拥有最高的访问权限，既能查看织机运行参数、运行状况信息、故障信息，也能进行织机运行参数的设定；操作人员终端是供织机生产线的一线操作人员使用，操作人员终端拥有最低的访问权限，仅能查看织机运行参数和运行状况信息，一线操作人员能在厂房内的MCGS组态屏上对织机生产线的参数进行修改设置。
4.根据权利要求1所述的通讯系统，其特征在于，所述的云端服务器与操作人员终端和织机企业终端之间的通讯，使用Ajax作为两者之间数据交互的工具，完成数据交互。
一种基于MCGS组态屏的织机通讯系统
技术领域
[0001] 本发明涉及织机工业控制技术领域，具体为一种基于MCGS组态屏的织机通讯系统。
背景技术
[0002] 随着技术的发展，纺织行业数字化、网络化和智能化的时代已经到来。织机的控制系统主要以PLC和单片机为控制核心，但随着嵌入式技术的不断成熟，在织机控制系统中PLC因其昂贵的价格正逐步被单片机所取代。目前虽然已经有应用于织机行业的远程管理系统，但都忽略了多条织机生产线之间的机机互联，实现机机互联，才是真正实现了无死角的织机管理。现有方法有待进一步改进。
发明内容
[0003] 针对解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种基于MCGS组态屏的织机通讯系统，将MCGS组态屏直接与织机的主控模块相连，然后将MCGS组态屏都连接到一个交换机上，最后将数据最终发送给云端服务器，以便用户和厂家随时随地查看织机运行情况。因此操作人员如果想要设置和修改远处织机的参数信息，可以通过身边的MCGS组态屏进行操作，无需重新编程，或者跑到另一台织机的MCGS组态屏进行操作，节省了时间和精力。
[0004] 为了解决上述背景技术问题，本发明采用的技术方案是，提供一种基于MCGS组态屏的织机通讯系统，其特征在于，该通讯系统用于多条织机生产线之间的信息传递，包括交换机、云端服务器、织机企业终端、操作人员终端，每条织机生产线均包括织机主控模块、MCGS组态屏及织机生产线的各功能设备；每条织机生产线的各功能设备与相应织机主控模块交互数据，织机主控模块同时与MCGS组态屏通讯；不同织机生产线的MCGS组态屏之间相互通信，同时不同织机生产线的MCGS组态屏通过交换机连接云端服务器，所述织机企业终端、操作人员终端均与云端服务器连接。
[0005] 所述的织机主控模块包括STM32芯片和RS485通讯模块，安装在织机设备中，可以读取织机生产线的各功能设备的参数信息。
[0006] 将一个织机生产线上的STM32芯片和MCGS组态屏控制在一个网段，进入MCGS组态屏软件进入通用TCP/IP的属性设置界面，设置本地IP为所在织机生产线的MCGS组态屏的IP，远程IP设置为其他织机的STM32芯片的IP，确保不同织机生产线的织机有不同的端口号；能在任何一台织机生产线的MCGS组态屏上查看其余织机生产线的运行情况。
[0007] 所述的MCGS组态屏包括触摸显示屏，其上设置有LAN口和COM口，安装在每条织机生产线的织机中，将所在织机生产线的织机主控模块和MCGS组态屏的COM口连接起来，通过RS485通讯方式实现织机和MCGS组态屏的数据通讯；然后通过MCGS组态屏上的LAN口将不大于64个MCGS组态屏连接到交换机，然后将数据下行传输至云端服务器，MCGS组态屏与云端服务器之间采用基于Socket(API)编程接口的TCP/IP通信协议传输数据；所述的MCGS组态屏能够构造实时数据库，织机生产线的各功能设备均以实时数据库为数据公用区，进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处理；MCGS组态屏不仅能获得织机主控模块中的信息，以动画的形式直观的显示出来还能够修改该织机的参数信息；其次还能将该一台织机主控模块中的信息，快速的解析数据和打包数据，发送或接收另一台织机的主控模块信息。
[0008] 所述的云端服务器包括Socket服务器、Redis数据库、数据处理模块和Web服务器；其中，数据处理模块包括数据处理和故障诊断；Redis数据库包括综合数据库、故障数据库和故障决策表。
[0009] 所述的织机企业终端和操作人员终端都可以是电脑或智能无线设备，如手机、ipd，两类终端具有不同的管理查看权限。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明中MCGS组态屏可以直接和织机的主控芯片相连，可以来直观的显示和修改织机的参数信息，并且两个织机生产线之间，无需其他通信设备，就可以快速准确的控制操作另一台织机，不需要重新编程，通过访问另一台MCGS组态屏就能够直接获得另一台织机的订单信息，进行生产，操作简单。操作人员和织机企业管理者可以在一台电脑或者手机上在任何地点，快速查看所有设备的生产状态，运转情况，搜索历史信息，生成数据分析报告。织机企业管理者可以随时了解各织机生产线设备的运行状况，一旦出现故障，及时的进行在线诊断，快速解决故障问题，让织机恢复正常的运行状态。
附图说明
[0011] 图1是本发明基于MCGS组态屏的织机通讯系统的结构示意图。
[0012] 图2是本发明基于MCGS组态屏的织机通讯系统的云端服务器接收程序框图。
[0013] 图3是本发明基于MCGS组态屏的织机通讯系统的故障诊断流程框图。
[0014] 图4是本发明基于MCGS组态屏的织机通讯系统的织机企业终端和操作人员终端工作流程框图。
[0015] 图5是本发明基于MCGS组态屏的织机通讯系统的云端服务器与织机企业终端和操作人员终端之间的数据交互流程框图。
具体实施方式
[0016] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0017] 如图1所示，本发明提供一种基于MCGS组态屏的织机通讯系统，该通讯系统用于多条织机生产线之间的信息传递，包括交换机、云端服务器、织机企业终端、操作人员终端，每条织机生产线均包括织机主控模块、MCGS组态屏及织机生产线的各功能设备，例如选纬绞边模块、电子送经卷取模块、储纬器控制模块、热熔丝控制模块、刹车离合控制模块、慢车控制模块、主传动控制模块；每条织机生产线的各功能设备与相应织机主控模块交互数据，织机主控模块同时与MCGS组态屏通讯；不同织机生产线的MCGS组态屏之间相互通信，同时不同织机生产线的MCGS组态屏通过交换机连接云端服务器，所述织机企业终端、操作人员终端均与云端服务器连接。
[0018] 在本实施例中，所述的织机主控模块包括STM32芯片和RS485通讯模块，作为嵌入式系统，工作人员将其安装在每条织机生产线的织机中，可以读取所在织机生产线的织机的参数信息。织机运行参数是以JSON文件进行传输的，所以在织机主控模块中需要将要传送到云端的数据转换为JSON文件。因为从织机设备传到云端服务器的织机参数为数组形式，为了方便云端服务器后台对织机参数的处理，需将织机参数转换为JSON文件格式。
[0019] 所述的MCGS组态屏包括触摸显示屏，其上设置有LAN口和COM口，安装在每条织机生产线的织机中，将所在织机生产线的织机主控模块和MCGS组态屏的COM口连接起来，通过RS485通讯方式实现织机和MCGS组态屏的数据通讯。然后通过MCGS组态屏上的LAN口将不大于64个MCGS组态屏连接到交换机，然后将数据下行传输至云端服务器，云端服务器连接着织机企业终端和操作人员终端。
[0020] MCGS组态屏能够构造实时数据库，定义数据对象包括织机工作信息：当前班次、织机ID、运行状态、总产量；织机状态信息：储纬器信号、纬纱检测器电压值、选纬机构电压信号、绞边机构电压信号、送经伺服故障代码、卷取伺服故障代码、电子多臂电压信号、张力传感器张力值、断经传感器电压信号、主离合器接近开关电压信号、慢离合器接近开关电压信号、纬离合器接近开关电压信号、变频器故障代码、油位信号、油压信号、主电机过流信号、慢电机过流信号、车速；故障信息：故障织机ID、储纬器信号、纬纱检测器电压值、选纬机构电压信号、绞边机构电压信号、送经伺服故障代码、卷取伺服故障代码、电子多臂电压信号、张力传感器张力值、断经传感器电压信号、主离合器接近开关电压信号、慢离合器接近开关电压信号、纬离合器接近开关电压信号、变频器故障代码、油位信号、油压信号、主电机过流信号、慢电机过流信号、故障诊断结果等；并对以上的数据信息属性进行设置，进而可以将织机主控模块中设备的参数信息、对应实时数据库定义的数据对象，通过所在织机生产线的织机上安装的MCGS组态屏以动画或者画面的形式呈现给用户，用户还可以通过MCGS组态屏进行修改和设置设备参数。
[0021] 将织机的STM32芯片和MCGS组态屏控制在一个网段(一个生产线上的主控芯片和组态屏二者设成一个网段，每个生产线上都如此设置)，进入MCGS组态屏软件进入通用TCP/IP的属性设置界面，设置本地IP为所在织机生产线的MCGS组态屏的IP，远程IP设置为其他织机的STM32芯片的IP，确保不同织机生产线的织机有不同的端口号。这样工作人员就可以在任何一台织机生产线的MCGS组态屏上查看其余织机生产线的运行情况。
[0022] MCGS组态屏与云端服务器之间数据传输，采用基于Socket的数据传输，选择基于Socket(API)编程接口的TCP/IP通信协议，能够保证较高的数据完整性。MCGS组态屏与云端服务器是通过TCP/IP协议传输数据的，其中以MCGS组态屏作为TCP的客户端(TCPCli)，云端服务器作为TCP的服务器端(TCPServer)。本系统是将织机参数数据经过交换器上传到云端服务器中，上传到云端服务器经过TCP(传输层)，进而实现实时网络通信。本系统通过Socket(套接字)提供TCP/IP通信协议接口，实现MCGS组态屏与云端服务器之间的通讯连接，实现数据的发送与接收。云端服务器接收程序框图如图2，具体流程是：
[0023] (1)首先，创建一个流式socket，将socket与本地地址IP和端口号绑定，利用listen()函数开始监听socket，当监听到客户端的连接请求时，发送相应的织机参数，同时监听其他客户的连接请求；
[0024] (2)利用Accept()函数，等待客户端的连接；如果有数据接收请求，首先是TCP协议的三次握手，握手成功之后，那么就可以连接客户端；
[0025] (3)通过InputStream()和OutputStream()函数实现服务器端与客户端之间的织机数据参数传输；同时利用StoreJsonToRedis()函数，将织机参数保存到Redis数据库中。当与客户端发送完织机参数或者客户端请求关闭时，通过serverSocket.close()函数关闭发送数据的客户；当所有客户全部发送完毕，通过serverSocket.close()函数关闭所有客户；
[0026] (4)判断是否继续监听端口，如果继续监听端口则回到利用listen()函数开始监听socket，否则结束任务。当收到结束信号，则进行TCP的四次分手程序，保证通讯连接完全断开。
[0027] 所述的云端服务器主要包括：Socket服务器、Redis数据库、数据处理模块和Web服务器。其中，数据处理模块包括数据处理和故障诊断，数据处理就是对Socket服务器接收到的JSON文件进行解析、保存到综合数据库并传到Web服务器，提取综合数据库的织机历史运行参数传到Web服务器，将从Web服务器传过来的织机设置参数转换为JSON文件并传送到Socket服务器。
[0028] 故障诊断是根据解析的JSON文件中的数据特征通过粗糙集和贝叶斯网络进行故障诊断，得到故障原因以及解决方案，并保存到故障数据库中，最后将故障信息及解决方法反馈到织机企业终端。故障诊断的具体流程是(参见图3)：
[0029] (1)首先进行织机故障检测，获得织机运行参数，确定决策属性和条件属性；
[0030] (2)然后利用决策理论建立决策表，通过最小约简得到最终的决策表；
[0031] (3)再根据分类规则进行贝叶斯故障诊断网络模型的搭建；
[0032] (4)最后对数据进行分析处理判断是产生故障，如果出现故障需要进行故障处理，否则重新进行织机故障检测。
[0033] Redis数据库包括综合数据库、故障数据库和故障决策表，其中综合数据库为织机运行参数，故障数据库保存着织机历史故障参数信息，故障决策表为织机故障诊断贝叶斯网络中节点的条件概率值。
[0034] Web服务器是当接收到织机企业终端发出的HTTP请求时，将故障信息以及织机运行参数通过Ajax反馈到织机企业终端，实现织机企业终端界面的刷新。
[0035] 为了满足操作人员终端和织机企业终端对于不同浏览器的访问需求，本系统采用HTML5+CSS3+JavaScript开发界面，在HTML5基础上，利用CSS3(层叠式样表)实现对静态样式设计，美化界面，利用JavaScript实现界面的动态特性，使操作人员终端和织机企业终端在满足最基本的监控要求的基础上，界面更加美观。为了缩短开发周期，在前端界面开发时，因为本系统可以对织机进行远程监控及故障诊断，需要不间断的更新界面，本系统采用Bootstrap作为本系统的前端设计框架，能更好地显示。织机企业终端和操作人员终端工作流程框图如图4所示：在打开网页后，界面呈现用户登录界面，输入登录密码及用户名，判断登录密码是否正确，若正确，则根据用户名继续判断是织机企业终端用户还是操作人员终端用户，若是织机企业终端，则进入织机企业终端入口，可以呈现个人中心、系统管理界面、监控界面、参数配置界面、报警记录及解决方案界面、系统简介界面；若不是织机企业终端则为操作人员终端，进入操作人员终端入口，可以呈现个人中心、系统管理界面、监控界面、报警记录及解决方案界面、系统简介界面；最后则退出系统。
[0036] 其中，登录界面是用户登录界面，不同的登陆者拥有不同的登录密码，可根据登录的用户名判断当前登陆者的访问权限，比如织机企业终端，拥有最高的访问权限，既可以查看织机运行参数、运行状况信息、故障信息，也可以进行织机运行参数的设定；操作人员终端一般是供织机生产线的一线操作人员使用，操作人员终端拥有最低的访问权限，仅可以查看织机运行参数和运行状况信息，一线操作人员可在厂房内的MCGS组态屏上对织机生产线的参数进行修改设置；个人中心为查看当前登陆者、退出登录选项以及修改个人信息；系统管理界面为整个厂房所有织机的简要监控界面，只对织机的基本信息进行监控；监控界面为厂房中每台织机的详细参数信息；参数配置界面为在织机运行之前，可以对织机的运行参数进行设置；报警记录及解决方案界面主要记录织机产生故障以及故障解决方法；系统简介界面为对本织机远程监控及故障诊断系统中云平台、系统方案以及织机的简介，为用户提供全面的功能介绍和系统操作规范。
[0037] 在搭建完成云端服务器和远程操作人员终端和织机企业终端之后，需要实现云端服务器与操作人员终端和织机企业终端之间的通讯，完成数据交互。在本系统中，使用Ajax作为两者之间数据交互的工具。
[0038] 云端服务器与操作人员终端和织机企业终端之间完成数据交互的流程(参见图5)如下：
[0039] (1)首先，创建一个XMLHttpRequest对象；
[0040] (2)通过open方法的调用，初始化XMLHttpRequest对象，并使用POST请求方法，准备好把一个请求发送到服务器；
[0041] (3)通过send方法的调用，将MCGS组态屏传来的织机数据信息写入string参数中，发送HTTP请求到Web服务器；
[0042] (4)然后Redis数据库连接Web服务器，判断是否连接成功，如果连接成功，则Web服务器可以访问Redis数据库，查询数据是否存在，如果不能连接成功，则给Web服务器返回错误信息。如果存在查询的数据则调用GetJsonFromRedis()函数，读取数据，如果不存在查询的数据，则给Web服务器返回错误信息。
[0043] (5)当触发onreadystarteChange事件时，用回调函数处理从云端服务器返回的织机参数信息，最终发送给操作人员终端和织机企业终端；
[0044] (6)此次通信结束。
[0045] 本发明中MCGS组态屏用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可直接与织机主控模块相连，搭建简单、组网便捷，并且任何两个织机的主控芯片(STM32芯片)都能够通过MCGS组态屏进行快速准确的复杂的数据通讯，不用其他的通讯装置，就能够完成织机现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，给使用者更加直观地感受体验，然后将数据最终发送给云端服务器，以便操作人员和厂家随时随地查看织机参数信息。该通讯系统能够快速方便的解析和打包数据，易上手，传输数据稳定，能适应各种高温、嘈杂的外部环境，且成本较低，调试维护起来比较方便的特点。
[0046] 本发明未述及之处适用于现有技术。
