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    我們以車間為單位來組織和管理計(jì)算機(jī)和設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，即車間內(nèi)的所有自動(dòng)化設(shè)備和計(jì)算機(jī)全部接入一個(gè)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(diǎn)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(diǎn)（自動(dòng)化設(shè)備和計(jì)算機(jī)）；

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

    （3）數(shù)據(jù)點(diǎn)上的采集／控制設(shè)備按嵌入式概念設(shè)計(jì)，集成TCP/IP功能，以主機(jī)節(jié)點(diǎn)的方式直接連網(wǎng)，車間內(nèi)的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)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(jì)

    實(shí)現(xiàn)圖1的難點(diǎn)在于為自動(dòng)化設(shè)備提供嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口。目前，用于車間的自動(dòng)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(dòng)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(tái)。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(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了用較少的資源耗費(fèi)支持TCP/IP。從實(shí)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(qiáng)調(diào)節(jié)省內(nèi)存。

    在NDK中，已對(duì)UDP操作及TCP接收操作所需的緩沖區(qū)做了簡(jiǎn)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(shí)，對(duì)緩沖區(qū)的需求也不能確定。所以，在socket應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)必須為發(fā)送數(shù)據(jù)動(dòng)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(shí)間內(nèi)仍無足夠內(nèi)存，返回超時(shí)：EWOULDBLOCK。

    網(wǎng)絡(luò)功能是系統(tǒng)功能之一，它通常需要面對(duì)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(dòng)態(tài)存貯器，這也是系統(tǒng)機(jī)常用的方法。但是，在嵌入式系統(tǒng)中，增加存貯器的代價(jià)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)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(shí)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(jí)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(cuò)，將差錯(cuò)消滅在生產(chǎn)過程中。分析散件包裝特點(diǎn)，在零件準(zhǔn)備，包裝和發(fā)運(yùn)3個(gè)主要環(huán)節(jié)中，包裝是控制差錯(cuò)的關(guān)鍵。為了減少包裝環(huán)節(jié)的出錯(cuò)可能性，以重量控制方法為主，對(duì)不能通過重量控制的零件，采用條碼控制。用重量檢測(cè)和條碼比對(duì)來保證裝箱的準(zhǔn)確性。然后，再為每個(gè)包裝箱粘貼反映批次、包裝箱規(guī)格（內(nèi)容）及流水號(hào)的條碼，以保證發(fā)運(yùn)環(huán)節(jié)的正確性。整個(gè)工作流程由作業(yè)計(jì)劃驅(qū)動(dòng)，以集裝箱發(fā)運(yùn)為目標(biāo)。作業(yè)計(jì)劃分解按合同號(hào)，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(bào)關(guān)單）與合同相符。系統(tǒng)需要提供及時(shí)有效的零件庫存數(shù)據(jù)和成品庫存數(shù)據(jù)，對(duì)差缺件進(jìn)行監(jiān)控，保證包裝作業(yè)計(jì)劃和發(fā)運(yùn)作業(yè)計(jì)劃的有效性。

    采用條碼識(shí)別和重量比對(duì)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(shí)別和重量比對(duì)數(shù)據(jù)是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集的，設(shè)備布置和流程如圖2。為了對(duì)整個(gè)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(bào)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(jí)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(chǎng)，從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(jī)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(zhǎng)的時(shí)間。這使得生產(chǎn)計(jì)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(cuò)誤，鍵入錯(cuò)誤），從而提高生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)管理的質(zhì)量，提高對(duì)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(dòng)，消除因信息不準(zhǔn)引起的差錯(cuò)。

    （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(yù)及經(jīng)濟(jì)損失。

    所以，車間級(jí)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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