生活用纸原纸质量检测系统设计及实现

陈连岳 维达纸业（中国）有限公司

生活用纸原纸质量检测系统设计及实现

Parent Tissue Roll Quality Inspection System

陈连岳 维达纸业（中国）有限公司

生活用纸企业的原纸质量检验工作包括仪器操作、数据记录、分析和报表制定等检验流程，这些流程全部是由检验人员完成，所以检验人员承担的工作量很大。本文主要介绍可以自动读取检验数据、数据分析、报表制定等功能的系统。

原纸；质量检测；C 语言

近年来，随着云计算时代的到来，大数据受到了越来越多的关注。生活用纸原纸的质量检测涉及到多个指标，工作量比较大。因此，仅在换班或者更换产品的时候才进行原纸的检测，很多原纸是没有进行检测的。如何提升检测的速度，收集大量的质量数据，利用大数据技术进行原纸质量的分析和控制是一个值得研究的问题。近年来，智能制造技术在全球范围兴起，生活用纸生产企业也开始投入了大量的人力物力到智能制造的改造中。

本文所述的原纸质量的检测系统是生活用纸原纸检验的一个智能制造项目，改造前，原纸质量检测采用手工填写纸质质量检测报告，然后再录入计算机，过程繁琐。本质量检测系统上线后，质量检测人员只需要在检测仪器上操作，工作站自动采集到检测仪器上的检测数据，然后保存即可完成质量的检测，大大提升了检测的速度。质量检测系统采用了C#、jquery、easyui、html、css等语言进行系统的功能开发，SQLSERVER作为数据仓库存储数据。该系统主要实现了如下功能：通过串口通信技术，实现自动读取检测仪器的数据；根据检验标准，自动判断产品是否合格；根据设定的检测规则，防止操作人员不按规则检测产品质量。

1 系统架构

本系统采用Client/Server（C/S）和Browser/Server（B/S）混合模式。系统架构如图1所示，硬件主要包括厚度仪、白度仪、柔软度仪、横向拉力仪、纵向拉力仪等检验设备以及数据库服务器、Web服务器等后台设备。检测仪器是主要的质量检测数据来源，质量检测人员将产品样本放到仪器上进行检测。工作站通过RS232通信技术采集质量检测仪器的数据，采集到的数据通过TCP/IP协议上传到数据库服务器。工作站的数据采集程序采用了桌面应用程序的形式，这种方式提高了和检测仪器通信的实时性，避免了Web应用程序和检测仪器通信实时性差的缺点。本系统采用SQL Server2008 R2作为数据仓库，Web服务器则采用IIS7.0。

图1 系统架构图

2 功能设计

该质量检测系统主要分为两部分：一部分为质量在线检测，另外一部分为查询维护。质量检测部分采用C/S架构，主要功能是产品质量数据的采集。查询维护部分采用B/S架构，主要功能包括检测数据查询、标准维护等等。图2为软件设计图。C/S模块主要包括了数据录入模块、标准显示模块、串口通讯模块、操作规则判断模块、过程数据记录模块、标准判断模块、复检模块、打印模块。B/S模块主要包括了质检数据查询模块、导出模块、产品种类维护模块、标准维护模块、人员管理模块、过程数据查询模块。C/S和B/S之间通过数据存储模块进行数据交互。

图2 软件设计图

2.1 C/S模块

C/S模块即质量在线检测模块，是质量检测数据的采集程序，该模块的功能主要是给质量检测人员使用。本系统之所以采用C/S架构实现质量在线检测模块而不是采用B/S架构实现，考虑的主要是串口通信的问题。C/S架构下串口通信实时性比B/S架构下的高，并且实现起来简单。以下是每个模块的功能描述：

数据录入模块，该模块主要提供手动录入的功能，质量在线检测系统除了通过串口通讯采集仪器数据外，有一部分数据是需要手动填写的，包括一些基本信息如产品的种类、班组、机台等等。图3是该系统的基本信息的录入界面。

标准显示模块，为了方便质量检测人员查看每个质量指标的标准，本系统实现了根据不同的产品，把相应的标准显示在检测指标的旁边。如图4所示，红色标记的为标准。

图3 基本信息的录入界面

图4 质量指标的标准值显示

串口通信模块，该模块是整个质量检测系统的关键模块，通过串口通信，质量检测人员只需要在检验仪器上进行操作，检测数据就可以自动采集到系统。每种检测仪器上都采用了特定的数据帧格式，但基本格式是由数据帧开始码、功能码、数据位、循环冗余校验和数据帧结束码组成。图5为白度仪的数据帧格式。FE代表数据帧的开始，35代表是功能码，功能码后四位为白度数据，C0为循环冗余校验，16代表数据帧结束。

图5 白度仪的数据帧格式

操作规则判断，为了防止质量检测人员没有按照规定的操作进行质量检测，系统设置了强制执行功能，例如设定柔软度测量必须进行3～5次，当质量检测人员只测量两次或者超过5次都会提示没有按规定要求操作。

过程数据记录模块，每次操作仪器都会产生一条检测记录，系统会保存质量检测过程中仪器产生的每一条记录。一旦发生质量数据异常，这些质量检测的过程数据可以提供有用的信息以帮助管理人员查找异常的原因。

标准判断模块，当检测完成后，需要判断检验的产品是否合格。由于检测指标比较多，人工判断会存在耗时、容易出错等问题。系统根据每个产品的标准和检验的结果自动判断产品是否合格。如若不合格，则显示不合格的项目，如图6所示。

复检模块，该质量检测系统允许质量检测人员在第一次检验不合格的情况下，再进行一次质量检测，但只能对前一次不合格的项目进行检测。

打印模块，系统可以根据用户的需求打印相应的质量检测结果。

图6 不合格项目显示

2.2 B/S模块

B/S模块的主要使用者为质量管理人员。管理人员只需要有浏览器就可以使用该模块的功能，不需要安装客户端程序。该模块每个功能介绍如下：

质检数据查询模块，这个模块主要的功能是查询质量检测的数据。管理人员可以根据设定的查询条件筛选出想要的查询结果，并且可以修改、删除检验结果。如图7所示。

图7 质检数据查询

导出模块，管理人员可以将查询结果导出到excel。

产品种类维护模块，管理人员需要进行产品种类数据的维护，包括产品的编码、产品名称等信息。产品种类维护模块可以减少质量检测人员的工作量，例如只需要填写产品编码即可显示出相应的产品名称。

人员管理模块，主要的功能是分配人员的权限，该系统设置了两种权限等级即管理人员和操作人员，操作人员只能使用质量在线检测系统和查询数据。管理人员可以使用系统的所有功能。

过程数据查询模块，该模块的主要功能是查询质量检测的过程数据，可以按设备类型、时间等信息进行查询。

3 总结与展望

该质量检测系统已经在维达广泛应用，并且为公司带来了不错的经济效益。该系统作为维达智能制造的一部分，为以后的智能制造改造奠定了很好的基础。同时，该系统为以后基于工艺过程的质量大数据分析积累了数据基础，为下一步的质量分析功能以及通过过程工艺数据进行原纸质量的分析和追溯打下了良好的硬件基础。

（转载自《纸和造纸》，2017年5月）