生活用紙原紙質量檢測系統設計及實現

陳連岳 維達紙業（中國）有限公司

生活用紙原紙質量檢測系統設計及實現

Parent Tissue Roll Quality Inspection System

陳連岳 維達紙業（中國）有限公司

生活用紙企業的原紙質量檢驗工作包括儀器操作、數據記錄、分析和報表制定等檢驗流程，這些流程全部是由檢驗人員完成，所以檢驗人員承擔的工作量很大。本文主要介紹可以自動讀取檢驗數據、數據分析、報表制定等功能的系統。

原紙；質量檢測；C 語言

近年來，隨著云計算時代的到來，大數據受到了越來越多的關注。生活用紙原紙的質量檢測涉及到多個指標，工作量比較大。因此，僅在換班或者更換產品的時候才進行原紙的檢測，很多原紙是沒有進行檢測的。如何提升檢測的速度，收集大量的質量數據，利用大數據技術進行原紙質量的分析和控制是一個值得研究的問題。近年來，智能制造技術在全球范圍興起，生活用紙生產企業也開始投入了大量的人力物力到智能制造的改造中。

本文所述的原紙質量的檢測系統是生活用紙原紙檢驗的一個智能制造項目，改造前，原紙質量檢測采用手工填寫紙質質量檢測報告，然后再錄入計算機，過程繁瑣。本質量檢測系統上線后，質量檢測人員只需要在檢測儀器上操作，工作站自動采集到檢測儀器上的檢測數據，然后保存即可完成質量的檢測，大大提升了檢測的速度。質量檢測系統采用了C#、jquery、easyui、html、css等語言進行系統的功能開發，SQLSERVER作為數據倉庫存儲數據。該系統主要實現了如下功能：通過串口通信技術，實現自動讀取檢測儀器的數據；根據檢驗標準，自動判斷產品是否合格；根據設定的檢測規則，防止操作人員不按規則檢測產品質量。

1 系統架構

本系統采用Client/Server（C/S）和Browser/Server（B/S）混合模式。系統架構如圖1所示，硬件主要包括厚度儀、白度儀、柔軟度儀、橫向拉力儀、縱向拉力儀等檢驗設備以及數據庫服務器、Web服務器等后臺設備。檢測儀器是主要的質量檢測數據來源，質量檢測人員將產品樣本放到儀器上進行檢測。工作站通過RS232通信技術采集質量檢測儀器的數據，采集到的數據通過TCP/IP協議上傳到數據庫服務器。工作站的數據采集程序采用了桌面應用程序的形式，這種方式提高了和檢測儀器通信的實時性，避免了Web應用程序和檢測儀器通信實時性差的缺點。本系統采用SQL Server2008 R2作為數據倉庫，Web服務器則采用IIS7.0。

圖1 系統架構圖

2 功能設計

該質量檢測系統主要分為兩部分：一部分為質量在線檢測，另外一部分為查詢維護。質量檢測部分采用C/S架構，主要功能是產品質量數據的采集。查詢維護部分采用B/S架構，主要功能包括檢測數據查詢、標準維護等等。圖2為軟件設計圖。C/S模塊主要包括了數據錄入模塊、標準顯示模塊、串口通訊模塊、操作規則判斷模塊、過程數據記錄模塊、標準判斷模塊、復檢模塊、打印模塊。B/S模塊主要包括了質檢數據查詢模塊、導出模塊、產品種類維護模塊、標準維護模塊、人員管理模塊、過程數據查詢模塊。C/S和B/S之間通過數據存儲模塊進行數據交互。

圖2 軟件設計圖

2.1 C/S模塊

C/S模塊即質量在線檢測模塊，是質量檢測數據的采集程序，該模塊的功能主要是給質量檢測人員使用。本系統之所以采用C/S架構實現質量在線檢測模塊而不是采用B/S架構實現，考慮的主要是串口通信的問題。C/S架構下串口通信實時性比B/S架構下的高，并且實現起來簡單。以下是每個模塊的功能描述：

數據錄入模塊，該模塊主要提供手動錄入的功能，質量在線檢測系統除了通過串口通訊采集儀器數據外，有一部分數據是需要手動填寫的，包括一些基本信息如產品的種類、班組、機臺等等。圖3是該系統的基本信息的錄入界面。

標準顯示模塊，為了方便質量檢測人員查看每個質量指標的標準，本系統實現了根據不同的產品，把相應的標準顯示在檢測指標的旁邊。如圖4所示，紅色標記的為標準。

圖3 基本信息的錄入界面

圖4 質量指標的標準值顯示

串口通信模塊，該模塊是整個質量檢測系統的關鍵模塊，通過串口通信，質量檢測人員只需要在檢驗儀器上進行操作，檢測數據就可以自動采集到系統。每種檢測儀器上都采用了特定的數據幀格式，但基本格式是由數據幀開始碼、功能碼、數據位、循環冗余校驗和數據幀結束碼組成。圖5為白度儀的數據幀格式。FE代表數據幀的開始，35代表是功能碼，功能碼后四位為白度數據，C0為循環冗余校驗，16代表數據幀結束。

圖5 白度儀的數據幀格式

操作規則判斷，為了防止質量檢測人員沒有按照規定的操作進行質量檢測，系統設置了強制執行功能，例如設定柔軟度測量必須進行3～5次，當質量檢測人員只測量兩次或者超過5次都會提示沒有按規定要求操作。

過程數據記錄模塊，每次操作儀器都會產生一條檢測記錄，系統會保存質量檢測過程中儀器產生的每一條記錄。一旦發生質量數據異常，這些質量檢測的過程數據可以提供有用的信息以幫助管理人員查找異常的原因。

標準判斷模塊，當檢測完成后，需要判斷檢驗的產品是否合格。由于檢測指標比較多，人工判斷會存在耗時、容易出錯等問題。系統根據每個產品的標準和檢驗的結果自動判斷產品是否合格。如若不合格，則顯示不合格的項目，如圖6所示。

復檢模塊，該質量檢測系統允許質量檢測人員在第一次檢驗不合格的情況下，再進行一次質量檢測，但只能對前一次不合格的項目進行檢測。

打印模塊，系統可以根據用戶的需求打印相應的質量檢測結果。

圖6 不合格項目顯示

2.2 B/S模塊

B/S模塊的主要使用者為質量管理人員。管理人員只需要有瀏覽器就可以使用該模塊的功能，不需要安裝客戶端程序。該模塊每個功能介紹如下：

質檢數據查詢模塊，這個模塊主要的功能是查詢質量檢測的數據。管理人員可以根據設定的查詢條件篩選出想要的查詢結果，并且可以修改、刪除檢驗結果。如圖7所示。

圖7 質檢數據查詢

導出模塊，管理人員可以將查詢結果導出到excel。

產品種類維護模塊，管理人員需要進行產品種類數據的維護，包括產品的編碼、產品名稱等信息。產品種類維護模塊可以減少質量檢測人員的工作量，例如只需要填寫產品編碼即可顯示出相應的產品名稱。

人員管理模塊，主要的功能是分配人員的權限，該系統設置了兩種權限等級即管理人員和操作人員，操作人員只能使用質量在線檢測系統和查詢數據。管理人員可以使用系統的所有功能。

過程數據查詢模塊，該模塊的主要功能是查詢質量檢測的過程數據，可以按設備類型、時間等信息進行查詢。

3 總結與展望

該質量檢測系統已經在維達廣泛應用，并且為公司帶來了不錯的經濟效益。該系統作為維達智能制造的一部分，為以后的智能制造改造奠定了很好的基礎。同時，該系統為以后基于工藝過程的質量大數據分析積累了數據基礎，為下一步的質量分析功能以及通過過程工藝數據進行原紙質量的分析和追溯打下了良好的硬件基礎。

（轉載自《紙和造紙》，2017年5月）