陳延文，陳旭文，管 永

（1.天水師范學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，甘肅 天水 741001;2.蘭州達(dá)嘉噴碼標(biāo)識(shí)設(shè)備有限公司，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的跟蹤和追溯，對(duì)產(chǎn)品內(nèi)外包裝進(jìn)行賦碼，并將內(nèi)外包裝的賦碼結(jié)果和內(nèi)外包裝的關(guān)聯(lián)結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)軟件控制向打印機(jī)發(fā)送編碼或二維編碼，完成賦碼功能；內(nèi)外包裝的關(guān)聯(lián)由軟件完成，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，要求可靠、快速、穩(wěn)定；便于企業(yè)后續(xù)利用本軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，在ERP系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的應(yīng)用。

本軟件主要解決食品飲料行業(yè)中包裝的賦碼與關(guān)聯(lián)問(wèn)題。系統(tǒng)工作模型如圖1所示。

1.1 背景

受蘭州達(dá)嘉噴碼標(biāo)識(shí)設(shè)備有限公司委托，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)該公司代理銷(xiāo)售產(chǎn)品的配套軟件，該公司主要銷(xiāo)售產(chǎn)品包括激光噴碼打印機(jī)、條碼打印機(jī)等產(chǎn)品，該公司還為相關(guān)企業(yè)提供產(chǎn)品集成服務(wù)，包括賦碼控制、關(guān)聯(lián)軟件的開(kāi)發(fā)。

向激光打印機(jī)和條碼打印機(jī)發(fā)送編碼，經(jīng)打印機(jī)打印賦碼，要求快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定；要求在賦碼打印的同時(shí)，還要進(jìn)行內(nèi)、外包裝碼的相互關(guān)聯(lián)，并將關(guān)聯(lián)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以備后續(xù)查詢、跟蹤及ERP應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

圖1 系統(tǒng)工作模型

1.2 定義

（1）賦碼。指將軟件根據(jù)客戶要求的格式生成的代碼按照激光打印機(jī)和條碼打印機(jī)的通訊協(xié)議要求，經(jīng)過(guò)處理后，發(fā)送給激光打印機(jī)或者條碼打印機(jī)，經(jīng)過(guò)激光打印機(jī)和條碼打印機(jī)雕刻或打印在產(chǎn)品的外包裝上的過(guò)程。

（2）關(guān)聯(lián)。指產(chǎn)品的外包裝（箱）的條形碼和產(chǎn)品的內(nèi)包裝（盒或瓶）的編碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如：如果對(duì)于6瓶（盒）/箱的包裝形式，那么，1個(gè)箱碼則對(duì)應(yīng)6個(gè)瓶（盒）碼，箱碼和瓶（盒）碼編碼要求必須唯一，不能重復(fù)，防止內(nèi)外包裝碼之間對(duì)應(yīng)關(guān)系混亂，造成竄碼。

（3）前關(guān)聯(lián)。指在賦碼前，由軟件根據(jù)廠家設(shè)置的參數(shù)，形成內(nèi)包裝（盒或瓶）的編碼與外包裝（箱）的條形碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 需求規(guī)定

（1）要求計(jì)算機(jī)與激光打印機(jī)和條碼打印機(jī)通訊協(xié)議采用RS232通訊。

（2）要求激光打印機(jī)和條碼打印機(jī)在波特率為19 200和9 600的情況下，關(guān)聯(lián)速度要達(dá)到最少2箱/s的速度。

（3）要求每個(gè)產(chǎn)品批次產(chǎn)品數(shù)量在10～200 000瓶之間。

（4）要求將賦碼結(jié)果和關(guān)聯(lián)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)，便于數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

（5）要求對(duì)賦碼出現(xiàn)失敗的情況下，可以進(jìn)行補(bǔ)救或重新打印賦碼。

（6）要求用戶界面友好、操作方便。

2.2 運(yùn)行環(huán)境

（1）硬件環(huán)境：X86 架構(gòu)，主頻4.5GHZ，1G 內(nèi)存，天燦加密鎖，研華PCI1761-I/O卡。

（2）軟件環(huán)境：Windows XP、Windows 7、Windows 10平臺(tái)，.NET Framework 3.5以上版本，研華PCI1761 I/O卡驅(qū)動(dòng)程序DAQNavi_PCI1761_PCM3761I_MIC3761_4.0.3.0以上版本，Access2010數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。

2.3 基本設(shè)計(jì)概念和處理流程

軟件設(shè)計(jì)中的功能模塊包括：

（1）“新建任務(wù)”功能模塊。本功能模塊的功能是生成產(chǎn)品任務(wù)（實(shí)際就是生成Access 數(shù)據(jù)庫(kù)文件），將產(chǎn)品生產(chǎn)日期、產(chǎn)品批次、班次、每箱瓶數(shù)、生產(chǎn)線編碼、廠家編碼等信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)瓶數(shù)產(chǎn)生瓶碼數(shù)據(jù)庫(kù)表（BottleTable）和箱碼數(shù)據(jù)庫(kù)表（BoxTable），BottleTable 表的記錄條數(shù)等于瓶數(shù)，BoxTable表的記錄條數(shù)等于瓶數(shù)/每箱瓶數(shù)。在每條記錄中產(chǎn)生唯一的隨機(jī)碼，為在關(guān)聯(lián)時(shí)產(chǎn)生盒（或瓶）碼、箱碼做準(zhǔn)備。

（2）“產(chǎn)品信息設(shè)置”模塊。本功能模塊的功能是設(shè)置產(chǎn)品基本信息，信息包括：產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品名稱(chēng)、每箱瓶數(shù)、每垛箱數(shù)。將這些信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)的表BasicTable中。要求實(shí)現(xiàn)增、刪、改的功能。

（3）“補(bǔ)印漏碼”模塊。本功能模塊的功能是對(duì)打印機(jī)打印賦碼過(guò)程中由于打印機(jī)故障或因打印質(zhì)量原因，對(duì)瓶（盒）碼及箱碼需要重新打印時(shí)，通過(guò)查詢箱碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱碼和瓶（盒）碼的查詢和打印功能。要求通過(guò)輸入箱碼的后8位，然后查詢出箱碼以及與箱碼關(guān)聯(lián)的瓶碼，然后選擇打印。

（4）“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”模塊。本功能模塊的功能是設(shè)置條碼打印機(jī)（打印箱碼）的通訊串行口及波特率、激光打印機(jī)（打印瓶（盒）碼）的通訊串行口及波特率，廠家代碼、生產(chǎn)線代碼、導(dǎo)出文件夾、備份文件夾等。這些信息保存在系統(tǒng)配置文件sysconfig.ini文件中，以備使用。

（5）“導(dǎo)出關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)”模塊。本功能模塊的功能是以文本文件格式（擴(kuò)展名為T(mén)XT）導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫(kù)文件中的關(guān)聯(lián)結(jié)果數(shù)據(jù)，并保存在“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”中設(shè)置的“導(dǎo)出文件夾”的文件夾下，以備開(kāi)發(fā)其他ERP應(yīng)用時(shí)使用。

（6）“系統(tǒng)日志瀏覽”模塊。本功能模塊的功能是在對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的日志文件打開(kāi)并進(jìn)行瀏覽，通過(guò)瀏覽日志文件，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中的錯(cuò)誤進(jìn)行處理，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)估。

（7）“開(kāi)始生產(chǎn)”模塊。本功能模塊的功能是根據(jù)生成的產(chǎn)品任務(wù)，根據(jù)客戶要求格式，產(chǎn)生瓶（盒）碼和箱碼，并發(fā)送給激光打印機(jī)和條碼打印機(jī)，將瓶碼存入數(shù)據(jù)庫(kù)表BottleTable中，將箱碼存入數(shù)據(jù)庫(kù)表BoxTable 中，并且進(jìn)行瓶（盒）碼和箱碼的關(guān)聯(lián)，并將關(guān)聯(lián)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)的BoxTable 中，要求在向激光打印機(jī)發(fā)送瓶碼時(shí)，通過(guò)研華的PCI1761 I/O卡，接受激光打印機(jī)的“Marking”應(yīng)答信號(hào)的下降沿后，才發(fā)送，系統(tǒng)處理流程如圖2所示。

圖2 處理流程圖

2.4 結(jié)構(gòu)

基于物流管理的防竄碼前關(guān)聯(lián)軟件程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.5 功能需求與程序的關(guān)系

系統(tǒng)功能需求與程序的關(guān)系見(jiàn)表1-表3。

表1 功能需求與程序的關(guān)系1

表2 功能需求與程序的關(guān)系2

表3 功能需求與程序的關(guān)系3

圖3 基于物流管理的防竄碼前關(guān)聯(lián)軟件程序結(jié)構(gòu)圖

2.6 人工處理過(guò)程

在賦碼過(guò)程中，如果打印機(jī)出現(xiàn)故障、人為造成內(nèi)外包裝關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤、打印質(zhì)量不理想的情況，需要人工處理。如果打印機(jī)出現(xiàn)故障，造成漏碼，需要人工找出遺漏的碼，然后用“補(bǔ)印漏碼”的功能進(jìn)行補(bǔ)打漏碼。若打印質(zhì)量不理想，也可以利用“補(bǔ)印漏碼”的功能重新打印。

2.7 尚未解決的問(wèn)題

數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)速度優(yōu)化的問(wèn)題，用戶要求在打印機(jī)波特率為19 200時(shí)，根據(jù)打印內(nèi)容，賦碼打印速率達(dá)到3 箱/s，當(dāng)然這個(gè)速率和計(jì)算機(jī)配置有關(guān)系，與數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫(xiě)方法也有關(guān)系。目前在Pentium4 3.5G,1GB 內(nèi)存配置下，能達(dá)到 3 箱/s 的速率，滿足客戶要求。這個(gè)速率越高越好。

3 接口設(shè)計(jì)

3.1 用戶接口

（1）用戶主界面，啟動(dòng)程序后，該界面首先顯示，實(shí)現(xiàn)與用戶總體交互，如圖4所示。

（2）“系統(tǒng)配置設(shè)置”界面，完成軟件系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的信息配置，如圖5所示。

（3）“產(chǎn)品基本信息設(shè)置”界面，完成生產(chǎn)產(chǎn)品基本信息的設(shè)置，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖6所示。

（4）“生產(chǎn)任務(wù)”界面，完成生產(chǎn)任務(wù)的生成，并把生成數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖7所示。

圖4 用戶主界面

圖5 “系統(tǒng)配置”設(shè)置界面

圖6 “產(chǎn)品基本信息設(shè)置”界面

（5）“打開(kāi)生產(chǎn)任務(wù)”界面，完成生產(chǎn)任務(wù)的打開(kāi)（打開(kāi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件），如圖8所示。

（6）“補(bǔ)印漏碼”界面，完成在賦碼過(guò)程中對(duì)漏碼或質(zhì)量不理想的碼進(jìn)行補(bǔ)打的對(duì)話框，如圖9所示。

（7）“關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)導(dǎo)出”界面，完成關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)以文本文件導(dǎo)出，以備開(kāi)發(fā)ERP應(yīng)用，如圖10所示。

（8）“瀏覽日志文件”界面，完成對(duì)日志文件的瀏覽功能，如圖11所示。

圖7 “生產(chǎn)任務(wù)”界面

圖8 “打開(kāi)生產(chǎn)任務(wù)”界面

圖9 “補(bǔ)印漏碼”界面

3.2 外部接口

有四個(gè)外部硬件接口，分別為：

USB接口：利用第三方U盤(pán)加密鎖（天燦加密鎖）對(duì)軟件實(shí)現(xiàn)加密，防止用戶非法重復(fù)拷貝。與加密鎖有關(guān)的軟件包括：readPasswordDog 方法讀密碼，RegisterDeviceNotification()注冊(cè)設(shè)備。

PCI IO接口卡：型號(hào)為研華PCI1761 IO卡，需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。

與激光打印機(jī)連接的串行口：波特率可以設(shè)置。

與條形碼打印機(jī)連接的串行口：波特率可以設(shè)置。

外部軟件接口：access2010數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)引擎。

圖10 “關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)導(dǎo)出”界面

圖11 “瀏覽日志文件”界面

3.3 內(nèi)部接口

軟件中有一個(gè)類(lèi)，是接口類(lèi)，為串行通信提供統(tǒng)一接口，接口中有兩個(gè)方法。一個(gè)是事件處理方法Datareceived，另一個(gè)是數(shù)據(jù)發(fā)送方法SendData()。

4 運(yùn)行設(shè)計(jì)

4.1 運(yùn)行控制

操作步驟：參考圖2處理流程。

在圖12所示的主界面中，點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕，程序開(kāi)始運(yùn)行，開(kāi)始賦碼并關(guān)聯(lián)。在運(yùn)行過(guò)程中，如果要停止系統(tǒng)，可以在圖12所示的主界面中，點(diǎn)擊“停止”按鈕，使程序停止運(yùn)行。

圖12 系統(tǒng)主界面

4.2 運(yùn)行時(shí)間

用戶要求在打印機(jī)波特率為19 200 時(shí)，根據(jù)打印內(nèi)容，賦碼打印速率達(dá)到3箱/s，經(jīng)過(guò)測(cè)試，在生成任務(wù)為20萬(wàn)瓶時(shí)，賦碼打印速率可以達(dá)到5箱/s。

5 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）產(chǎn)品基本信息E-R圖，如圖13所示。

圖13 產(chǎn)品基本信息E-R圖

（2）瓶（盒）碼信息E-R圖，如圖14所示。

圖14 瓶（盒）碼信息E-R圖

（3）箱信息E-R圖，如圖15所示。

圖15 箱信息E-R圖

6 結(jié)論

通過(guò)本軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了客戶提出的要求和功能，并很好地利用C#提供的多線程并行運(yùn)算功能解決了數(shù)據(jù)庫(kù)的快速讀寫(xiě)，提供了在C#中通過(guò)網(wǎng)口和串口與賦碼設(shè)備的接口設(shè)計(jì)規(guī)范，為研華PCI卡在工控機(jī)中的工業(yè)應(yīng)用提供了參考。