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    我們以車間為單位來組織和管理計算機和設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，即車間內(nèi)的所有自動化設(shè)備和計算機全部接入一個局域網(wǎng)內(nèi)，統(tǒng)一分配內(nèi)部IP地址，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1。

    其要點是：

    （1）用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，敷設(shè)超５類非屏蔽線，覆蓋所有數(shù)據(jù)點（自動化設(shè)備和計算機）；

    （2）以車間為單位劃分子網(wǎng)，原則上每個車間只設(shè)置一臺代理服務(wù)器，該機既承擔(dān)對車間內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的管理，同時作為與外部交換信息的網(wǎng)關(guān)；

    （3）數(shù)據(jù)點上的采集／控制設(shè)備按嵌入式概念設(shè)計，集成TCP/IP功能，以主機節(jié)點的方式直接連網(wǎng)，車間內(nèi)的所有數(shù)據(jù)點構(gòu)成一個局域網(wǎng)，通過車間網(wǎng)關(guān)與外部交換數(shù)據(jù)。

    2 嵌入式TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計

    實現(xiàn)圖1的難點在于為自動化設(shè)備提供嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口。目前，用于車間的自動化設(shè)備種類繁多，但自身具備網(wǎng)絡(luò)接口的不多。即使已經(jīng)提供物理層上的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)方法，也不一定能直接支持TCP/IP協(xié)議。所以，有必要開發(fā)通用的嵌入式TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口，以支持自動化設(shè)備上網(wǎng)，我們選擇高檔DSP （C6000系列）作為嵌入式TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口的硬件平臺。ＴＩ結(jié)合其C6000系列推出了TCP/IP NDK Network Developer's Kit。該開發(fā)包采用緊湊的設(shè)計方法，實現(xiàn)了用較少的資源耗費支持TCP/IP。從實用效果看，NDK僅用200～250K程序空間和95K數(shù)據(jù)空間即可支持常規(guī)的TCP/IP服務(wù)，包括應(yīng)用層的telnet，DHCP，HTTP等。所以，NDK很適合目前嵌入式系統(tǒng)的硬件環(huán)境。與常規(guī)的TCP/IP應(yīng)用環(huán)境不同，為了最大限度地減少資源消耗，TI為其NDK采用了許多特殊技巧，其中，尤其強調(diào)節(jié)省內(nèi)存。

    在NDK中，已對UDP操作及TCP接收操作所需的緩沖區(qū)做了簡化處理。但是，TCP socket仍然需要使用發(fā)送緩沖區(qū)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的大小不定時，對緩沖區(qū)的需求也不能確定。所以，在socket應(yīng)用時，系統(tǒng)必須為發(fā)送數(shù)據(jù)動態(tài)分配緩沖區(qū)。如果，內(nèi)存不足，可能出現(xiàn)兩種情況：

    （1） 直接返回失敗：ENOBUFS；

    （2） 如果該socket被設(shè)置為non-blocking，將等待內(nèi)存釋放，如在規(guī)定時間內(nèi)仍無足夠內(nèi)存，返回超時：EWOULDBLOCK。

    網(wǎng)絡(luò)功能是系統(tǒng)功能之一，它通常需要面對不同的應(yīng)用需求。為了保障TCP socket的適應(yīng)能力，最直接的方式是增加必要的動態(tài)存貯器，這也是系統(tǒng)機常用的方法。但是，在嵌入式系統(tǒng)中，增加存貯器的代價要昂貴得多。而且，我們希望該嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口能適應(yīng)盡可能多的設(shè)備。為此，我們提出了一種新的限制發(fā)送緩沖區(qū)大小的TCP socket方案。

    具體方案是：結(jié)合嵌入式實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實際需求和硬件資源配置，限制每次send發(fā)送的數(shù)據(jù)塊小于2Ｋ，如實際數(shù)據(jù)量超過2K，利用多次send調(diào)用完成數(shù)據(jù)發(fā)送。

    3 應(yīng)用

    我們將車間級嵌入式TCP/IP通訊方案應(yīng)用在摩托車散件包裝中，構(gòu)成新型“散件包裝管理控制系統(tǒng)”。該系統(tǒng)的核心任務(wù)是通過多種信息技術(shù)手段控制生產(chǎn)過程中的差錯，將差錯消滅在生產(chǎn)過程中。分析散件包裝特點，在零件準(zhǔn)備，包裝和發(fā)運3個主要環(huán)節(jié)中，包裝是控制差錯的關(guān)鍵。為了減少包裝環(huán)節(jié)的出錯可能性，以重量控制方法為主，對不能通過重量控制的零件，采用條碼控制。用重量檢測和條碼比對來保證裝箱的準(zhǔn)確性。然后，再為每個包裝箱粘貼反映批次、包裝箱規(guī)格（內(nèi)容）及流水號的條碼，以保證發(fā)運環(huán)節(jié)的正確性。整個工作流程由作業(yè)計劃驅(qū)動，以集裝箱發(fā)運為目標(biāo)。作業(yè)計劃分解按合同號，集裝箱，包裝箱，零件的順序進(jìn)行，以保證集裝箱內(nèi)容（及報關(guān)單）與合同相符。系統(tǒng)需要提供及時有效的零件庫存數(shù)據(jù)和成品庫存數(shù)據(jù)，對差缺件進(jìn)行監(jiān)控，保證包裝作業(yè)計劃和發(fā)運作業(yè)計劃的有效性。

    采用條碼識別和重量比對來控制裝箱的正確性，是“散件包裝管理控制系統(tǒng)”的主要特色。條碼識別和重量比對數(shù)據(jù)是在生產(chǎn)現(xiàn)場采集的，設(shè)備布置和流程如圖2。為了對整個包裝過程進(jìn)行有效管理和控制，需要在包裝線上安裝較多的重量傳感器，條碼掃描儀和報警器。我們通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口將這些設(shè)備與數(shù)據(jù)庫緊密地聯(lián)系起來協(xié)同工作。

圖2

    4 結(jié)論

    車間級嵌入式TCP/IP通訊方案可以將ERP/MRP理論和方法延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場，從生產(chǎn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并直接控制生產(chǎn)過程，整體效益非常明顯，如：（1）去掉了手工書寫票據(jù)和送到機房輸入的步驟，能大大提高工作效率。

    （2）解決生產(chǎn)管理信息陳舊滯后的弊病。一張票據(jù)從填寫，收集到鍵盤輸入，需要一天或更長的時間。這使得生產(chǎn)計劃往往只能以幾天甚至一周前的物資信息為依據(jù)，反應(yīng)遲緩。

    （3）解決票據(jù)信息不準(zhǔn)確的問題（主要是抄寫錯誤，鍵入錯誤），從而提高生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)管理的質(zhì)量，提高對客戶的服務(wù)質(zhì)量，消除事務(wù)處理中的人工操作，減少無效勞動，消除因信息不準(zhǔn)引起的差錯。

    （4）控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)的失誤，減少由此給企業(yè)帶來的信譽及經(jīng)濟損失。

    所以，車間級嵌入式TCP/IP通訊方案為企業(yè)的信息化建設(shè)提供了一種新的選擇。

    參考文獻(xiàn)：

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